CH626033A5 - Process for the purification of sewage and purification station for making use of this process - Google Patents

Description

La présente invention est relative à un procédé pour l'épuration d'eaux usées, ainsi qu'à une station d'épuration mettant en œuvre ce procédé.

Elle concerne plus particulièrement l'épuration des eaux usées provenant de petites et moyennes collectivités telles que des lotissements, les maisons de repos, les petites communes, les terrains de camping, les villages de vacances, les centres de loisirs, les usines, les supermarchés, les hôtels, les restaurants, etc.

Ces eaux usées sont généralement traitées dans une enceinte fermée, généralement enterrée, dans laquelle elles sont recueillies et subissent successivement un cycle d'aération par diffusion d'oxygène, pour favoriser le développement de la flore, et de floculation après que des agents floculants ont, le cas échéant, été injectés, puis une phase de décantation physique des boues et de reprise des eaux

épurées, pour rejeter celles-ci à l'égout ou en rivière, suivant les possibilités locales et la réglementation en vigueur.

L'enchaînement des cycles est généralement commandé en fonction du niveau supérieur des eaux dans l'enceinte, le passage du cycle d'aération-floculation à la phase décantation-reprise s'effec-tuant lorsque le niveau supérieur des eaux dépasse un maximum prédéterminé, et le retour au cycle d'aération-floculation s'effec-tuant, quant à lui, lorsque la quantité d'eau épurée reprise a été suffisante pour ramener le niveau supérieur des eaux à un niveau minimal prédéterminé.

Dans les stations d'épuration actuellement connues fonctionnant suivant ce principe, la reprise des eaux épurées s'effectue par pompage, avec pour inconvénient le fait que ce pompage, en créant une succion dans une zone déterminée de l'eau contenue dans l'enceinte, crée une tension sur le voile de boue se décantant et le perturbe. Il en résulte un mélange, aux eaux épurées, d'eaux fortement chargées en boues et, par conséquent, l'évacuation vers l'extérieur d'eaux ayant conservé un caractère polluant.

La présente invention se propose de remédier à cet inconvénient.

A cet effet, le procédé pour l'épuration d'eaux usées consistant à recueillir les eaux usées dans une enceinte, à favoriser la formation de boues puis à provoquer la décantation des boues et à reprendre les eaux épurées au-dessus du niveau des boues de décantation, est caractérisé en ce que l'on reprend les eaux épurées à l'intérieur de l'enceinte, en dessous du niveau supérieur des eaux à reprendre et au-dessus du niveau des boues de décantation.

La station d'épuration pour la mise en œuvre de ce procédé, comportant une enceinte d'aération-décantation, une entrée des eaux à épurer dans l'enceinte, une sortie des eaux épurées hors de l'enceinte, des moyens pour collecter les eaux épurées dans l'enceinte, reliés à l'extérieur via la sortie, est caractérisée en ce que les moyens pour collecter les eaux épurées comportent au moins une rigole d'évacuation disposée à l'intérieur de l'enceinte et des moyens pour maintenir ladite rigole en dessous du niveau supérieur des eaux à reprendre et au-dessus du niveau des boues de décantation lors de la reprise.

Avec ce procédé, on évite la création d'un vortex perturbant le voile de boues en cours de décantation et, en même temps, on améliore la qualité de la décantation et l'on évite une reprise d'une partie des boues simultanément à la reprise des eaux épurées.

L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de mise en œuvre non limitatif, ainsi qu'aux dessins'annexés qui font partie intégrante de cette description.

La flg. 1 montre une vue d'une station mettant en œuvre le procédé selon l'invention, en coupe par un plan vertical longitudinal, au cours de la phase d'aération et de floculation.

La fig. 2 montre une vue analogue de la station au cours de la phase de décantation-évacuation des eaux épurées.

Ces deux figures montrent en 1, en coupe par un plan vertical longitudinal, la cuve généralement enterrée délimitant l'enceinte où s'effectue le traitement d'épuration selon l'invention.

Cette cuve présente par exemple une forme cylindrique de révolution autour d'un axe placé horizontalement, les deux extrémités du cylindre étant fermées par des couvercles bombés de façon connue en soi.

Cette cuve est de préférence fermée de façon étanche, pour permettre la mise en œuvre du procédé de l'invention selon un mode préféré qui sera décrit plus loin.

Ici, à proximité de l'une de ses extrémités transversales 2 et à sa partie supérieure, la cuve 1 comporte une entrée 3 des eaux à épurer, constituée en pratique par un conduit d'entrée 4 débouchant à l'intérieur de la cuve 1 au-dessus du niveau maximal prédéterminé 5 des eaux dans celle-ci, via un élément de dégrillage 6 au-dessus duquel est aménagé un regard de visite 7. A proximité immédiate de cette même extrémité 2, la cuve 1 comporte intérieurement une cloison scyphoïde 8 orientée vers le bas et cloisonnant intérieurement la cuve de sa partie supérieure jusqu'à un niveau

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intermédiaire entre un niveau maximal prédéterminé 9 des boues et un niveau minimal prédéterminé 10 des eaux dans la cuve, de façon à piéger les matières flottantes au niveau de l'entrée 3, sous le regard 7. De préférence, comme il est illustré, cette cloison 8 se rapproche vers le bas de la cloison transversale fermant l'extrémité 2 de la cuve.

A sa partie inférieure et sur la plus grande partie de sa longueur, la cuve 1 comporte au moins une canalisation perforée 11, disposée horizontalement, reliée à un groupe compresseur d'air 12 y insufflant à volonté de l'air comprimé que cette canalisation perforée 11 diffuse dans les boues et les liquides contenus dans la cuve.

A proximité du fond de la cuve est également disposée une deuxième canalisation perforée 13, ou un jeu de canalisations perforées, débouchant vers l'extérieur au-dessus du niveau maximal 5 des eaux, par exemple au niveau du regard de visite 7, pour collecter les boues en excès et les acheminer, via un groupe de pompage extérieur non représenté, vers une aire de stockage ou une enceinte quelconque.

Des moyens sont en outre prévus pour mettre à volonté l'intérieur de l'enceinte en surpression, ces moyens étant constitués par exemple par le groupe compresseur 12 dont une vanne non représentée permet de mettre la sortie en communication alternativement avec la canalisation perforée 11, au niveau du fond de la cuve, et avec le volume supérieur 14 de cette dernière qui n'est pas occupé par les eaux et par les boues.

A proximité de sa deuxième extrémité transversale 15, la cuve 1 comporte une sortie 16 pour les eaux épurées, constituée par exemple par un conduit de sortie 17 traversant la paroi d'extrémité 15 à un niveau supérieur au niveau maximal 5 des eaux et menant au lieu de déversement, lequel peut être un égout, une rivière, ou tout autre point de déversement conforme aux réglementations en vigueur, via un regard de prélèvement 18.

A l'intérieur de la cuve 1, le conduit 17 se prolonge, via un clapet antiretour 19 autorisant le seul passage des eaux vers l'extérieur via le conduit 17 et interdisant par contre un passage en sens inverse, par un conduit souple 20 débouchant dans une rigole flottante 21 destinée à collecter les eaux épurées dans la cuve en vue de leur évacuation vers l'extérieur via le conduit 17.

La rigole flottante 21 se présente sous la forme d'une gouttière longitudinale, sensiblement horizontale, occupant la plus grande partie de la longueur de la cuve 1 et présentant une surface collectrice importante par rapport aux dimensions intérieures en plan de celle-ci.

Le conduit 20 y débouche par exemple en 24, à mi-longueur. La rigole 21 est portée par des ballonnets sustentateurs tels que 22 et 23 qui en sont solidaires respectivement à l'une et l'autre de ses extrémités 25 et 26, et qui flottent dans les eaux contenues dans l'enceinte de façon à maintenir la rigole en dessous du niveau supérieur des eaux à reprendre, à une distance sensiblement constante de ce niveau où qu'il soit situé entre le niveau maximal 5 et le niveau minimal 10, mais toujours au-dessus du niveau maximal 9 des boues après décantation.

Une descente de la rigole 21 à l'intérieur de l'enceinte délimitée par la cuve 1 accompagne ainsi la baisse de niveau des eaux consécutive à la reprise. La rigole flottante 21 est de préférence guidée, dans son mouvement de descente à l'intérieur de la cuve,

puis de remontée lors du remplissage en eaux usées, par des guides, par exemple verticaux 27 et 28, sur lesquels elle est montée à coulissement respectivement à proximité de son extrémité 25 et de son extrémité 26.

Il est à noter que la rigole flottante 21 est illustrée en position extrême basse à la fig. 2.

Le fonctionnement de l'installation qui vient d'être décrite est par exemple le suivant, conformément au procédé selon l'invention:

Au cours d'une première phase connue en elle-même du procédé selon l'invention, on laisse monter le niveau des eaux usées introduites en 3 dans la cuve jusqu'au niveau maximal 5 prédéterminé. Au cours de cette première phase, dite d'aération, les eaux usées dégrillées en 6 et débarrassées des matières flottantes piégées par la cloison 8 sont homogénéisées à la masse biologique contenue dans la cuve 1 par insufflation d'air via la canalisation perforée 11. L'oxygène de l'air ainsi introduit favorise le développement de la 5 flore et une floculation chimique ou biologique, le cas échéant aidée par l'adjonction d'agents floculants.

Lorsque le niveau des eaux dans la cuve atteint le niveau maximal prédéterminé 5, tout dispositif approprié, par exemple à base de flotteurs détecteurs de niveau, interrompt la phase d'aération io pour déclencher la phase de décantation-évacuation.

L'injection d'air via la canalisation perforée 11 est alors arrêtée; ' une décantation physique, par exemple de 30 mn à 1 h, est suivie d'une mise du volume 14 en surpression, par injection d'air via le groupe compresseur 12.

15 Cette mise en surpression du volume 14 a pour effet de favoriser une diminution de volume des boues formées.

On assiste par conséquent, au cours de cette phase, à la décantation des boues jusqu'à un niveau au plus égal au niveau prédéterminé 9.

20 La mise en surpression du volume 14 a également pour effet d'aider les eaux de surface, qui sont les mieux épurées, à vaincre la différence de niveau existant entre la rigole 21 et le conduit 17 de sortie, pour s'échapper hors de la cuve 1 via la rigole 21, le conduit 20, le clapet antiretour 19 et le conduit 17. Cette reprise des eaux 25 épurées par la rigole flottante 21 s'effectue sans turbulence, étant donné que la surpression établie dans le volume 14 se répartit également en tout point de la surface supérieure des eaux, et du fait que les dimensions de la rigole flottante 21 permettent une reprise sur une surface importante par rapport aux dimensions en plan du 30 volume interne de la cuve 1.

Etant donné le caractère flottant de la rigole 21, celle-ci se maintient à un niveau inférieur, d'une quantité constante, au niveau de la surface supérieure des eaux, ce qui assure une reprise des eaux les mieux épurées sans risque de perturbation du voile de boue en 35 cours de décantation.

Lorsque la quantité des eaux reprises a été suffisante pour amener le niveau minimal prédéterminé 10, qui est tel que la rigole * 21 soit encore située à un niveau supérieur au niveau maximal prédéterminé 9 des boues, ce cycle de décantation-reprise s'arrête et 40 le cycle d'aération reprend.

Il est à noter que la cloison scyphoïde 8, qui s'arrête à un niveau supérieur au niveau maximal 9 prédéterminé des boues, s'arrête d'autre part à un niveau inférieur minimal 10 prédéterminé des eaux, et même à un niveau inférieur au niveau minimal correspon-45 dant de la rigole flottante 21, afin de permettre l'introduction d'eaux usées dans la cuve même au cours de la phase de décantation-évacuation.

Comme il a été dit plus haut, le clapet antiretour 19, qui autorise la seule sortie des eaux, maintient une colonne d'eau épurée à so l'intérieur de la conduite souple 20 et maintient également la rigole 21 remplie d'eau épurée au cours de la phase de remplissage en eaux usées et d'aération.

L'ensemble du cycle de fonctionnement d'une telle installation d'épuration peut être automatisé par des moyens connus de 55 l'homme de l'art.

Naturellement, les dimensions de la cuve délimitant l'enceinte sont étroitement fonction du débit à obtenir, compte tenu d'un volume tampon destiné à absorber les points de débit et de pollution.

60 A titre d'indication, on a utilisé avec succès des stations d'épuration intégrée réalisées selon l'invention pour traiter les efïluents en provenance de collectivités de 30 à 1600 habitants, soit de 4,5 à 120 m3 d'e£Eluents/j, soit jusqu'à 48 kg de pollution ou Kg DBOs/j en utilisant des cuves dont le diamètre variait de 2 à 4 m, la «s longueur hors tout de 2,60 à 16 m, pour un diamètre des conduits d'entrée et de sortie de 80 à 150 mm. Il est rappelé que le nombre de kg DB05 correspond à la quantité d'oxygène consommée sur 5 j pour dégrader la quantité d'efïluents considérée.

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1 feuille dessins

Claims (10)

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1. Procédé pour l'épuration d'eaux usées consistant à recueillir les eaux usées dans une enceinte, à favoriser la formation de boues puis à provoquer la décantation des boues et à reprendre les eaux épurées, caractérisé en ce que l'on reprend les eaux épurées à l'intérieur de l'enceinte, en dessous du niveau supérieur des eaux à reprendre et au-dessus du niveau des boues de décantation.

2. Station d'épuration d'eaux usées pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, et comportant:

— une enceinte d'aération-décantation,

— une entrée des eaux à épurer dans l'enceinte,

— une sortie des eaux épurées hors de l'enceinte,

— des moyens pour collecter les eaux épurées dans l'enceinte, reliés

à l'extérieur via la sortie, caractérisée en ce que les moyens pour collecter les eaux épurées comportent au moins une rigole d'évacuation disposée à l'intérieur de l'enceinte,

et des moyens pour maintenir ladite rigole en dessous du niveau supérieur des eaux à reprendre et au-dessus du niveau des boues de décantation lors de la reprise.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 1, l'enceinte définissant un volume fermé de façon étanche, caractérisé en ce que l'on reprend les eaux usées en mettant l'intérieur de l'enceinte en surpression par rapport à l'extérieur, pour faciliter la sortie des eaux épurées.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on reprend les eaux épurées à un niveau sensiblement constant par rapport au niveau supérieur des eaux à reprendre et situé de plus en plus bas au fur et à mesure de la reprise, au-dessus du niveau des boues.

5. Station d'épuration selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens pour maintenir la rigole comportent des ballonnets sustentateurs susceptibles de flotter et qui portent la rigole.

6. Station d'épuration selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des guides pour guider la rigole dans son mouvement vertical résultant de la variation du niveau supérieur des eaux à l'intérieur de l'enceinte.

7. Station d'épuration selon la revendication 2, caractérisée en ce que la rigole est reliée à la sortie via au moins un conduit flexible.

8. Station d'épuration selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un clapet antiretour autorisant un passage des eaux de la rigole vers l'extérieur via la sortie et interdisant un passage en sens inverse.

9. Station d'épuration selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour introduire les eaux à épurer à un niveau intermédiaire entre le niveau inférieur de la rigole après reprise des eaux épurées et le niveau maximal des boues au fond de l'enceinte.

10. Station d'épuration selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour mettre à volonté l'intérieur de l'enceinte en surpression.