EP2148840A2 - Dispositif de traitement d'eau a disques et tambour rotatif, et procede correspondant - Google Patents

Dispositif de traitement d'eau a disques et tambour rotatif, et procede correspondant

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Publication number
EP2148840A2
EP2148840A2 EP08759896A EP08759896A EP2148840A2 EP 2148840 A2 EP2148840 A2 EP 2148840A2 EP 08759896 A EP08759896 A EP 08759896A EP 08759896 A EP08759896 A EP 08759896A EP 2148840 A2 EP2148840 A2 EP 2148840A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
zone
treatment device
water treatment
sludge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08759896A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Patrick Exposito
Jacques Debuire
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Veolia Water Solutions and Technologies Support SAS
Original Assignee
OTV SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OTV SA filed Critical OTV SA
Publication of EP2148840A2 publication Critical patent/EP2148840A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/08—Aerobic processes using moving contact bodies
    • C02F3/082—Rotating biological contactors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the field of technology proposed here is that of biological wastewater treatment facilities.
  • this technique relates to a wastewater treatment plant specially adapted for use by small communities of, for example, between 500 and 5000 inhabitants, and implementing a biomass fixed on rotating disks.
  • the patent number FR-B-2 166 129 describes an installation of this type, which comprises a frame delimiting a biological treatment zone and a raw water filtration zone.
  • the biological treatment zone accommodates a rotating bacterial bed and the filtering zone accommodates a closed filtering drum with orifices.
  • the logically treated water flows inside the filter drum and is recovered at its center by means of pipe elements.
  • the water is filtered from the outside to the inside of the drum.
  • a declogging device implementing a pump immersed in the filtration zone, is provided to suck the sludge present on the surface of the drum, when the water level present in the filtration zone exceeds a certain threshold.
  • a disadvantage of this technique of the prior art is related to the fact that it is relatively bulky.
  • the diameter of the bacterial bed is much greater than the diameter of the filter drum. Therefore, this installation according to the prior art implements a relatively large frame size.
  • this technique involves filtration from the outside of the drum inwards. This results in the implementation of a suction unclogging device on the surface of the drum, which occupies a large space in the filtration zone.
  • Another disadvantage of this technique of the prior art is that the motor used to rotate the bacterial bed and the filter drum is placed outside the frame, which reduces the compactness of such a device. installation.
  • This technique of the prior art also has the disadvantage of implementing a complex declogging device including the fact that it involves the integration of a pump immersed in the liquid to be treated and that its operating principle requires measurement the level of water present in the filtration zone.
  • a declogging device the operation of which consists in generating a vacuum in order to suck the sludge at the surface of the drum, tends to accelerate the degradation of the filter drum, and thus to reduce the service life thereof.
  • the sludge harvested by means of such a declogging device are directly discharged into the liquid to be treated. This limits the thickening of the sludge, and induces water losses because the sludge harvested is loaded.
  • Such a technique according to the prior art also has the disadvantage of providing a processing capacity limited to a community size for which it was designed, without being easily adapted to other needs. It therefore has a modularity almost inextensible.
  • an objective of this technique is to provide a water treatment device that has a relatively small footprint, with equal capacity, compared to the techniques of the prior art.
  • Another objective of this technique is to make it possible to optimize the use of available space in order to improve the filtration capacity for a given volume.
  • Another objective of this technique is to improve the life of such a device while facilitating and limiting the frequency and duration of maintenance operations it may be required to undergo.
  • the technique proposed here again aims to simplify and facilitate unclogging while improving the drying of harvested sludge.
  • the present technique also aims to be flexible and in particular to present a processing capacity that can, to a certain extent, be easily adapted to the needs, without the need for major modification of its architecture.
  • a water treatment device comprising raw water supply means, evacuation means of treated water, and a substantially parallelepipedic frame having a bottom and a cover member, said frame defining at least:
  • a biological treatment zone accommodating a plurality of biological disks
  • a filtration zone accommodating at least one filter drum element, at least one part of which has perforations, and sludge collecting means, said biological disks and said filtering drum being mounted substantially in the same axis and having external diameters of substantially equal value; the device further comprising means for conveying a logically partially purified flow from said biological treatment zone into said filter drum member.
  • such a device comprises means for unclogging said perforations of said filter drum element comprising at least pressurized air diffusion means at the periphery of said filter drum element.
  • This technique is based on an innovative approach to regularly clean the filter drum in order to maintain its level of efficiency.
  • the diffusion of pressurized air on the surface of the filter drum makes it possible to effectively unclog the perforations provided on its surface, while limiting the hydration of the harvested sludge.
  • the collected sludge can therefore be drained with greater ease, and the treated water losses reduced.
  • filtration by the filter drum is from the inside to the outside of it, the flow partially biologically purified logically being injected into the filter drum and passing through its surface when it is rotated.
  • the proposed technique also provides for the implementation of biological disks and a filter drum of substantially equal diameters. This approach makes it possible to optimize the use of the available space while increasing the filtration surface and consequently the filtration capacity of the device for a given volume.
  • the volume of the biological treatment zone can be optimized while allowing the biological treatment zone and the filtration zone to be relatively compact.
  • such a device according to the technique proposed here is flexible in that its filtration capabilities can easily be varied by simply adding or removing biological disks, without major modification of the overall architecture of the device, that is to say by re-using the main elements that make it up.
  • said axis extends at a distance from said bottom of said frame, said distance being greater than the maximum height of water likely to be reached in said device during the implementation of a treatment method of passing water to be treated therein.
  • the guide elements of the biological disks and the filter drum are permanently out of water. Their life is therefore improved.
  • the device according to this technique comprises motorization means included in said frame and provided in said axis.
  • the motorization means are included in the frame increases the compactness of the treatment device.
  • the motorization means extending in said axis, they are also out of water. Besides the fact that this makes it possible to increase their lifespan, this makes it possible to facilitate their maintenance insofar as access to motorization means does not require in particular drain the installation.
  • said biological disks and said one or more filter drums are mounted on the same shaft which can be rotated by said motorization means.
  • the device presented here comprises a treated water retention zone which extends essentially in the lower part of said filtration zone.
  • the treated water flows by simple gravity into such a retention zone.
  • said unclogging means comprise pressurized water diffusion means at the periphery of said filter drum element.
  • the projection of pressurized water ensures good loosening of the sludge closing the perforations in the filter drum.
  • said water diffusion means are connected to sensing means communicating with said treated water retention zone.
  • Treated water can thus be used to unclog the filter drum.
  • a certain amount of the water projected on the filter drum flows along the latter before finishing its course in the treated water retention zone.
  • the projection of treated water has the particular advantage of preventing a degradation of the quality of the treated water contained in the retention zone.
  • said collection means comprises a chute member which extends within said filter drum member substantially opposite said unclogging means.
  • a water treatment device comprises means for raising said treated water.
  • lifting means may allow, depending on the configuration of setting up a treatment device in its environment, to raise the level of the water treat so that it is removed from the water. installation by simple gravity flow.
  • said lifting means comprise a trough wheel mounted on said shaft, and in that said means for discharging treated water comprise a trench element capable of collecting the treated water contained in said troughs and which extends above said tree.
  • said frame further delimits a screening area upstream of said biological treatment zone, said screening area receiving a rotary screen element mounted on said shaft.
  • Pretreatment of the raw water is used to remove a portion of particles of relatively large size, which may be in suspension. This makes it possible to improve the effectiveness of the subsequent biological treatment.
  • the diameter of the holes of said sieve element rotating to a value between 1 and 10 millimeters.
  • the diameter of said perforations of said filter drum is between 10 and 40 micrometers.
  • said frame further delimits a dewatering zone of said sludge placed downstream of said filtration zone, said dewatering zone accommodating at least one roller element mounted on said shaft and whose at least one portion has a plurality of orifices.
  • Sludge collected in the filtration zone is dehydrated, at least in part, in the dewatering zone. This makes it possible to limit the losses in treated water and to facilitate the storage and / or subsequent treatment (s) of the sludge (s).
  • the diameter of said orifices of said roll has a value between 20 and 200 microns.
  • said means for collecting said sludge communicate with said roller element.
  • the sludge collected in the filtration zone can be directly and simply introduced inside the roll in order to be dried.
  • the installation comprises first means for compaction of residues of said screening and / or second means of compaction of said sludge from said drying zone.
  • the technique presented here also relates to a method of water treatment consisting of passing water in a water treatment device according to the present technique, and admitting water to be treated in the biological treatment zone of to remove certain pollutants, and then admit said partially purified flow from said treatment zone biologically in said filtration zone so as to filter it from the inside of said filter drum member outwardly therefrom and to separate said sludge from said biologically partially purified flow.
  • such a method comprises a step of unclogging said filter drum element, said unclogging step of implementing said air diffusion means alone or in combination with said water diffusion means.
  • the implementation of said air diffusion means is permanent, and the implementation of said water diffusion means is intermittent.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a water treatment device according to a first embodiment of the present technique
  • Figure 2 illustrates a side view of the water treatment device illustrated in Figure 1
  • Figure 3 is a perspective view of the device of Figure 1 in which the cover and the frame are not shown
  • Figure 4 is a top view of a water treatment device according to a second embodiment of this technique
  • Figure 5 is a side view of the water treatment device shown in Figure 4. 7. Description of embodiments of the technique proposed here
  • the general principle of the technique proposed here is based on the implementation of the unclogging means of the perforations of the filter drum element comprising at least air diffusion means under pressure at the periphery of the filter drum element.
  • This technique is based on an innovative approach to regularly clean the filter drum in order to maintain its level of efficiency.
  • the present technique also relates to the implementation of means for conveying the logically purified biological flow directly inside the filtering drum so that it undergoes filtering from the inside to the outside of the drum. filter.
  • the technique proposed here provides that the biological disks and the rotary drum have a diameter of the same value, and are mounted substantially in the same axis.
  • the axis in which the biological disks and the rotating drum are essentially mounted extends above the maximum level of water that can be reached inside the device during the implementation of a method of water treatment using a device according to the technique proposed herein.
  • This makes it possible to limit the wear, for example at the level of the shaft and its bearings, in particular because of the reduction of the risk of fouling and corrosion that they can undergo when they are immersed.
  • the longevity of the treatment device according to the technique proposed here is therefore increased while limiting the frequency of maintenance operations.
  • the out of water of these parts making up the treatment device also makes it possible to facilitate the maintenance operations when they are necessary, and consequently to reduce their duration and their cost.
  • FIGS. 1 to 3 a first embodiment of a water treatment device according to the technique proposed herein is presented.
  • this water treatment device comprises a substantially parallelepipedal frame 10 whose side faces and the bottom face (also called bottom) are formed by not shown casing elements, so as to define a tank that may contain some water.
  • This frame 10 can be closed in its upper part not a lid 11 secured to the frame 10 by means of hinges not shown. He is destined to be buried.
  • the frame 10 delimits a biological treatment zone 12 and a filtration zone 13 separated by a substantially vertical wall 14.
  • the upstream face of the frame 10 has water inlet means in the form of an inlet pipe. water to be treated 24 in the biological treatment zone 12.
  • the biological treatment zone 12 accommodates at least one batch 15 of a plurality of biological disks 16. In this embodiment, three batches of biological disks 16 are implemented.
  • a variable number of batches 15 may be implemented, their number being chosen according to the biological load contained in the water to be treated, that is to say according to the capacity or equivalent inhabitants of the treatment device.
  • a treatment device according to the technique proposed here thus has a capacity that can vary between 500 and 5000 population equivalents by simply adding lots 15 of biological disks 16, without requiring significant modification of its architecture, which gives it a good modularity.
  • the biological disks 16 are mounted on a single shaft 17 guided in rotation relative to the chassis 10 by means of bearings 18, and rotated by an electric motor 19.
  • This motor 19 is secured to a platform 20 integral with the chassis 10.
  • the electric motor 19 is powered by renewable energy.
  • Such a configuration has the particular advantage of being able to have a completely autonomous water treatment device that can for example be implemented, without particular difficulty, in areas without an electricity generating facility.
  • the filtration zone 13 accommodates a filter drum element 21 mounted on the shaft 17.
  • the biological disks 16 and the filter drum 21 are thus mounted in the same axis X, which is in this case that of the shaft 17.
  • the periphery of the filter drum 21 is covered with a filter cloth (also called mass or filter material) and is traversed by a plurality of perforations whose diameter is advantageously between ten and forty micrometers.
  • the outer diameter of the biological disks 16 and the filter drum 21 are substantially equal.
  • the biological treatment zone 12 communicates with the filtration zone 13 by means of conveyance in the form of a pipe 22 which opens into the rotating drum 21.
  • the upstream end of this pipe 22 is placed at a distance of level N that can be reached by the water to be treated in the biological treatment zone 12.
  • This level N is greater than the level n of treated water contained in a retention zone 23 which extends essentially in a lower part of the zone
  • the water level in the biological treatment zone 12 is greater than the water level in the filtration zone 13 so that the logically partially purified biological flow from the biological treatment zone 12 flows. by gravity in the pipe 22 towards the filter drum 21.
  • the water levels N and n are less than a distance d between the axis X of the shaft 17 of the bottom of the frame 10.
  • the shaft 17, the bearings 18 and the motor 19 are therefore permanently out of water .
  • the downstream face of the frame 10 has a channel forming overflow 25, which extends at a distance L from the bottom of the frame 10. This distance L is less than the distance d so that the water level in the frame 10 can not reach the shaft 17. This distance L is also lower than the level N of water in the biological treatment zone 12 so as to prevent a return of treated water from the filtration zone 13 to the zone of filtration. biological treatment 12.
  • the filtration zone 13 also accommodates lifting means in the form of a trough wheel 26 mounted on the shaft 17.
  • the treated water contained in the retention zone 23 can thus be raised by means of the impeller.
  • the channel 27 is connected to a treated water discharge pipe 28 which allows to convey the treated water outside the treatment device.
  • the pipe 28 can communicate directly with the retention zone 23.
  • the filtration zone 13 also accommodates means for unclogging the perforations provided at the periphery of the filtering drum 21.
  • These unclogging means comprise a ramp 29 provided with a plurality of diffusers 291 of pressurized water facing the periphery of the filtering drum 21.
  • the ramp 29 is connected by a pipe 30 to means of capture taking the form of a strainer 31 dipped in the treated water retention zone 23.
  • a pump 32, joining the pipe 30 and the ramp 29, makes it possible to draw treated water into the retention zone 23 and to diffuse it to the surface filter drum 21 by the diffusers 291, at a pressure of the order of one bar.
  • Sludge collection means taking the form of a chute 33, make it possible to recover the sludge formed on the inner surface of the filtering drum 21.
  • This chute 33 extends substantially horizontally inside the filtering drum 21 opposite the 291 diffusers, and is connected to a pipe 34 which can convey the sludge outside the treatment device, for example towards a treatment zone.
  • the unclogging means also implement a ramp provided with pressurized air diffusers, connected to means for producing air, which may for example comprise a compressor.
  • these air diffusers can be permanently activated, while the water diffusers 291 can be activated intermittently, in order to avoid loading sludge water and to promote accordingly their thickening.
  • FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of a water treatment device according to the technique proposed here.
  • This second embodiment shares a number of elements in common with the first embodiment described above. Only the major structural differences between these two embodiments will be described here.
  • the frame 10 further delimits a screening zone 34 placed upstream of the biological treatment zone 12 and separated therefrom by a substantially vertical partition 35.
  • the screening zone 34 accommodates a forming element rotary screen 36, mounted on the shaft 17, and whose periphery has a plurality of holes whose diameter is advantageously between one and ten millimeters.
  • the water introduction pipe 24 to be treated opens into the rotary screen member 36.
  • the rotary screen 36 allows coarse filtering of the water to be treated in order to remove some solids that may be in suspension.
  • a screening compactor 41 As it appears in FIG. 4, the inlet of a screening compactor 41 is housed inside the rotary screen element 36.
  • This screening compactor 41 comprises a hollow part which incorporates a worm of which the pitch decreases and one end stops before a dispensing nozzle 42, so as to compress and dehydrate the screening residues.
  • the water separated from the screening residues flows in the lower zone of the screening zone 34 (this makes it possible in particular to limit the losses of water), whereas the compacted screening residues are collected at the level of a spout. distribution 42.
  • the frame 10 also defines a sludge dewatering zone 37, placed downstream of the filtration zone 13, and separated from the latter by a partition 38.
  • This dewatering zone 37 accommodates a roller element 39 mounted on the shaft 17, and whose surface has a plurality of orifices whose diameter is between 20 and 200 microns.
  • the trough 33 inside which the sludge present on the surface of the filter drum 21 is collected is connected to a duct 40 which opens into the interior of the roll 39.
  • a sludge compactor 43 opens into the roll 39.
  • This compactor 43 makes it possible to harvest the dried sludge. It comprises a hollow portion inside which is rotatably mounted a worm whose pitch decreases, and one end of which stops at a certain distance from a spout 44. This screw makes it possible to compact the dried sludge and to dehydrate them even more.
  • the compacted sludge is recovered at the spout 44 while the water separated from the compacted sludge flows into the retention zone which extends below the dewatering zone 37.
  • the water treatment method described below consists of passing water to be treated in a water treatment device according to the second embodiment.
  • Such a water treatment method consists in introducing water to be treated in the screening zone 34, more precisely inside the rotary screen element 36, by means of the water introduction pipe. to be treated 24.
  • the motor 19 is supplied with electrical energy so that it rotates the shaft 17, at a speed of the order of five tr.mn -1 , and all the elements connected to it, such as the sieve. rotary disk 36, the biological disks 16, the filter drum 21, the bucket wheel 26, the roller 39.
  • the rotation of the rotary sieve element 36 makes it possible to screen the water to be treated, treatment which is from the inside to the outside of the rotary screen member 36.
  • the refusals of the screening gradually come to cover the inner wall of the rotary screen member 36. These screening refusals can be detached from this inner wall by the implementation of means of unclogging with treated water (not shown), substantially similar to those used for unclogging the filter drum 21. These screening refusals fall at the entrance of the screening compactor 41 and are compacted by the screw that it houses before being recovered at spout 42.
  • the partially purified flow from screening area 34 then flows into biological treatment zone 12 for aerobic and anoxic biological treatment.
  • Carbon pollution and nitrogen pollution are treated by rotating the biological discs 16 on which biomass develops. Indeed, because the biological discs 16 are rotatable and partially immersed, the biomass therein is alternately immersed and emerged. During its emergence phases, the biomass takes the oxygen necessary for breathing. During its immersion phases, biomass absorbs some of the dissolved pollution it feeds on.
  • the logically partially purified flow then flows, by gravity, into the interior of the pipe 22, into an inner region of the filter drum 21.
  • the logically partially purified flow then flows through the filter material (not shown). covering the periphery of the filter drum 21 driven by a rotational movement. In this way, the sludge formed during the biological treatment, and essentially composed of excess biomass from the biological disks 16, separate from the treated liquid by settling on the inner wall of the filter drum 21.
  • the treated liquid flows in the treated water retention zone 23.
  • this principle of filtration from the inside towards the outside makes it possible to avoid the use of suction means so that the partially biologically purified flow logically passes through the surface of the filtering drum 21.
  • the technique proposed here the flow partially biologically purified flows by gravity, without suction means housed inside the filter drum 21, and then passes through the surface of the filter drum 21 because it rotates.
  • This implementation is therefore greatly simplified.
  • the sludge is deposited on the inner face of the filter drum 21. This makes it possible to avoid the use of sludge suction means on the outside of the filter drum. ci, and increase the space available for its implementation in the treatment device.
  • the treated liquid accumulated in the retention zone 23 is then caught by the troughs of the trough wheel 26.
  • the contents of each of the troughs are discharged, at each rotation of the trough wheel 26, in the channel 27, then flows into the treated water discharge line 28, for example towards a storage area.
  • the perforations it presents clog As the sludge is separated from the logically partially purified flow by being deposited on the filtering mass (or filter cloth) covering the periphery of the filter drum 21, the perforations it presents clog.
  • the declogging means are thus activated, preferably intermittently, in order to loosen the sludge covering the inner surface of the filtering drum 21.
  • the pump 32 is started to collect treated water in the retention zone 23 by means of the strainer 31, and then to diffuse it at a pressure of about one bar, on the surface of the drum filtering 21 via the diffusers 291. Under the action of the pressure of the diffused water, the sludge is detached from the filter drum, collected inside the trough 33, and then discharged out of it by the pipe 40.
  • the unclogging means further comprise pressurized air diffusers
  • these are permanently activated so as to prevent the perforations of the filtering drum 21 from being plugged.
  • pressurized water diffusers 291 are activated intermittently.
  • the sludge is then directed to the dewatering zone 37 and open into the interior of the roller 39 which is rotated. Due to the rotation of the roller 39, the sludge, which has slightly loaded with water during the projection of water necessary for their separation from the filter drum 21, is dried. The collected water flows into the retention zone 23. Such an approach not only allows drying the collected sludge, but also to harvest a portion of the water they contain. This makes it possible to increase the quantity of treated water recovered and to reduce the losses of treated water accordingly.
  • the dried sludge then falls to the inlet of the sludge compactor 43 and then enter and are compressed under the action of the worm it incorporates. The sludge is thus dehydrated further.
  • the water separated from the dried and then compacted sludge flows into the retention zone under the dewatering zone.
  • the compacted sludge is recovered at the spout 44 so as to be processed or stored.
  • additional declogging means may be provided. These advantageously comprise means for diffusing air under pressure on the surface of the roller 39. If, during the implementation of the water treatment method just described, the flow of raw water (also called water to be treated) introduced into the device is greater than the treated water flow rate. is evacuated, resulting in an increase in the level of treated water in the retention zone 23, the excess treated water can flow through the overflow 25 so that the shaft 17, the bearings 18 and the engine 19 are perpetually out of water.
  • a water treatment method according to the technique proposed here may also consist of passing raw water through a water treatment device according to the first embodiment. Such a water treatment method shares a number of steps in common with the treatment method described above. Only the differences between a water treatment method implementing a treatment device according to the second embodiment or according to the first embodiment will be detailed later.
  • the raw water is directly introduced into the biological treatment zone 12 via the pipe 24. It therefore undergoes no screening in the water treatment device.
  • the sludge collected in the trough 33 after activation of the unclogging means, flows into a pipe 34 which makes it possible to route the sludge outside the treatment device, for example in the direction of a treatment zone.
  • the sludge is therefore not dried in the water treatment device.
  • the water treatment devices described in the first and second embodiments of the technique proposed herein are adapted respectively to small communities of 500 and 1000 population equivalents.
  • Several devices can be coupled in order to conjugate and increase their capacity.
  • the capacity of these water treatment devices can also be increased by increasing the number of biological disks they contain. The capacity these devices can thus be brought to values of between 2000 and 5000 equivalent inhabitants.

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Abstract

La technique proposée ici concerne un dispositif de traitement d'eau comprenant des moyens d'arrivée d'eau brute (24), des moyens d'évacuation d'eau traitée (27, 28), et un châssis essentiellement parallélépipédique (10) présentant un fond et un élément formant couvercle (11), ledit châssis (10) délimitant au moins : - une zone de traitement biologique (12) accueillant une pluralité de disques biologiques (16), et - une zone de fïltration (13) accueillant au moins un élément formant tambour filtrant (21) dont au moins une partie présente des perforations, et des moyens de collecte de boues (33), lesdits disques biologiques (16) et ledit tambour filtrant (21) étant montés essentiellement dans un même axe (X) et présentant des diamètres extérieurs de valeur sensiblement égale; le dispositif comprenant en outre des moyens d'acheminement (22) d'un écoulement partiellement purifié bio logiquement provenant de ladite zone de traitement biologique (12) à l'intérieur dudit élément formant tambour filtrant (21). Selon la technique proposée ici, un tel dispositif comprend des moyens de décolmatage desdites perforations dudit élément formant tambour filtrant (21) comprenant au moins des moyens de diffusion d'air sous pression à la périphérie dudit élément formant tambour filtrant (21).

Description

Dispositif de traitement d'eau à disques et tambour rotatif, et procédé correspondant
1. Domaine
Le domaine de la technique proposée ici est celui des installations de traitement biologique des eaux usées.
Plus précisément, cette technique concerne une installation de traitement des eaux usées spécialement adaptée pour un usage par les petites collectivités regroupant par exemple entre 500 et 5000 habitants, et mettant en œuvre une biomasse fixée sur des disques rotatifs. 2. Art antérieur
Le brevet portant le numéro FR-B-2 166 129 décrit une installation de ce type, qui comprend un châssis délimitant une zone de traitement biologique et une zone de fïltration d'eau brute. La zone de traitement biologique accueille un lit bactérien rotatif et la zone de fïltration accueille un tambour filtrant fermé et présentant des orifices.
Selon cette technique, l'eau traitée bio logiquement s'écoule à l'intérieur du tambour filtrant et est récupérée en son centre au moyen d'éléments de canalisation. L'eau est donc filtrée de l'extérieur vers l'intérieur du tambour.
À mesure que l'eau traitée bio logiquement s'écoule à l'intérieur du tambour filtrant, les orifices de celui-ci se colmatent progressivement, ce qui entraîne une augmentation d'eau dans la zone de fïltration.
Un dispositif de décolmatage, mettant en œuvre une pompe immergée dans la zone de fïltration, est prévu pour aspirer les boues présentes à la surface du tambour, lorsque le niveau d'eau présent dans la zone de fïltration dépasse un certain seuil.
3. Inconvénients de l'art antérieur
Un inconvénient de cette technique de l'art antérieur est lié au fait qu'elle est relativement encombrante. Notamment, le diamètre du lit bactérien est largement supérieur au diamètre du tambour filtrant. De ce fait, cette installation selon l'art antérieur met en œuvre un châssis de taille relativement importante.
En outre, l'espace disponible à l'intérieur d'une telle installation selon l'art antérieur n'est pas exploité dans sa totalité et il y demeure de nombreux espaces vides.
Notamment, cette technique met en œuvre une fîltration depuis l'extérieur du tambour vers l'intérieur. Ceci se traduit par la mise en œuvre d'un dispositif de décolmatage par aspiration à la surface du tambour, qui occupe un espace important dans la zone de fîltration.
Un autre inconvénient de cette technique de l'art antérieur est lié au fait que le moteur mis en œuvre afin d'entraîner en rotation le lit bactérien et le tambour filtrant est placé en dehors du châssis, ce qui réduit la compacité d'une telle installation. Cette technique de l'art antérieur présente encore l'inconvénient de mettre en œuvre un dispositif de décolmatage complexe notamment du fait qu'il implique l'intégration d'une pompe immergée dans le liquide à traiter et que son principe de fonctionnement requiert de mesurer le niveau d'eau présente dans la zone de fîltration. En outre, un tel dispositif de décolmatage, dont le fonctionnement consiste à générer une dépression afin d'aspirer les boues au niveau de la surface du tambour, tend à accélérer la dégradation du tambour filtrant, et donc à en réduire la durée de vie.
De plus, les boues récoltées au moyen d'un tel dispositif de décolmatage sont directement refoulées dans le liquide à traiter. Ceci limite l'épaississement des boues, et induit des pertes en eau du fait que les boues récoltées en sont chargées.
Un autre inconvénient de cette technique de l'art antérieur provient du fait l'axe de rotation sur lequel sont montés le lit bactérien et le tambour filtrant est immergé en tout ou en grande partie dans l'eau, et est ainsi soumis à des phénomènes d'encrassement, de corrosion. Une telle architecture impose donc des opérations de maintenance fréquentes, qui peuvent être longues et représenter en conséquence un poste de coût important.
Une telle technique selon l'art antérieur présente également l'inconvénient d'offrir une capacité de traitement limitée à une taille de collectivité pour laquelle elle a été conçue, sans pouvoir être adaptée facilement à d'autres besoins. Elle présente donc une modularité quasi inextensible.
4. Objectifs de la technique proposée ici
La technique proposée ici a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur.
Plus précisément, un objectif de cette technique est de fournir un dispositif de traitement d'eau qui présente un encombrement relativement réduit, à capacité égale, comparativement aux techniques de l'art antérieur.
Un autre objectif de cette technique est de permettre d'optimiser l'utilisation de l'espace disponible afin d'améliorer la capacité de fîltration pour un volume donné.
Un autre objectif de cette technique est de permette d'améliorer la durée de vie d'un tel dispositif tout en facilitant et en limitant la fréquence et la durée des opérations de maintenance qu'il peut être amené à subir. La technique proposée ici a encore pour objectif de simplifier et de faciliter le décolmatage tout en améliorant l'assèchement des boues récoltées.
La présente technique vise également à être modulable et en particulier à présenter une capacité de traitement qui puisse, dans une certaine mesure, être facilement adaptée aux besoins, sans nécessité de modification majeure de son architecture.
5. Exposé de la technique proposée ici
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide de la technique proposée ici qui concerne un dispositif de traitement d'eau comprenant des moyens d'arrivée d'eau brute, des moyens d'évacuation d'eau traitée, et un châssis essentiellement parallélépipédique présentant un fond et un élément formant couvercle, ledit châssis délimitant au moins :
- une zone de traitement biologique accueillant une pluralité de disques biologiques, et
- une zone de fîltration accueillant au moins un élément formant tambour filtrant dont au moins une partie présente des perforations, et des moyens de collecte de boues, lesdits disques biologiques et ledit tambour filtrant étant montés essentiellement dans un même axe et présentant des diamètres extérieurs de valeur sensiblement égale ; le dispositif comprenant en outre des moyens d'acheminement d'un écoulement partiellement purifié bio logiquement provenant de ladite zone de traitement biologique à l'intérieur dudit élément formant tambour filtrant.
Selon la technique proposée ici, un tel dispositif comprend des moyens de décolmatage desdites perforations dudit élément formant tambour filtrant comprenant au moins des moyens de diffusion d'air sous pression à la périphérie dudit élément formant tambour filtrant.
Cette technique repose donc sur une approche innovante permettant de nettoyer régulièrement le tambour filtrant de façon à maintenir son niveau d'efficacité.
En outre, la diffusion d'air sous pression à la surface du tambour filtrant permet de décolmater efficacement les perforations ménagées à sa surface, tout en limitant l'hydratation des boues récoltées. Les boues recueillies peuvent de ce fait être asséchées avec plus de facilité, et les pertes en eau traitée être réduites.
Par ailleurs, il est également prévu selon la présente technique que la fîltration par le tambour filtrant se fait depuis l'intérieur vers l'extérieur de celui- ci, l'écoulement partiellement purifié bio logiquement étant injecté à l'intérieur du tambour filtrant et passant à travers sa surface lorsqu'il est entraîné en rotation.
Une telle approche permet d'éviter la mise en œuvre de moyens d'acheminement de l'écoulement partiellement purifié bio logiquement à la surface extérieure du tambour. Ceci permet également d'éviter la mise en œuvre de moyens de décolmatage et de récupération des boues, de tailles conséquentes, à la surface extérieure du tambour filtrant. En conséquence, la zone de fïltration accueillant le tambour filtrant peut présenter un volume réduit par rapport à l'art antérieur.
La technique proposée prévoit également la mise en œuvre de disques biologiques et d'un tambour filtrant de diamètres sensiblement égaux. Cette approche permet d'optimiser l'utilisation de l'espace disponible tout en augmentant la surface de fïltration et par conséquent la capacité de fïltration du dispositif pour un volume donné.
Selon une telle caractéristique, le volume de la zone de traitement biologique peut être optimisé tout en permettant que la zone de traitement biologique et la zone de fïltration soient relativement compactes.
En outre, un tel dispositif selon la technique proposée ici est modulable en ce que ses capacités de fïltration peuvent facilement varier par simple ajout ou suppression de disques biologiques, sans modification majeure de l'architecture globale du dispositif, c'est-à-dire en réemployant les principaux éléments qui le constituent.
Selon une caractéristique avantageuse de la présente technique, ledit axe s'étend à une distance dudit fond dudit châssis, ladite distance étant supérieure à la hauteur d'eau maximale susceptible d'être atteinte dans ledit dispositif au cours de la mise en œuvre d'un procédé de traitement consistant à faire transiter de l'eau à traiter dans celui-ci.
Ainsi, les éléments de guidage des disques biologiques et du tambour filtrant, par exemple des paliers, sont en permanence hors d'eau. Leur durée de vie est en conséquence améliorée. Préférentiellement le dispositif selon cette technique, comprend des moyens de motorisation inclus dans ledit châssis et prévus dans ledit axe.
Le fait de prévoir que les moyens de motorisation sont inclus dans le châssis permet d'accroître la compacité du dispositif de traitement. En outre, les moyens de motorisation s 'étendant dans ledit axe, ils se trouvent également hors d'eau. Outre le fait que ceci permet d'augmenter leur durée de vie, cela permet de faciliter leur entretien dans la mesure où l'accès aux moyens de motorisation ne requiert notamment pas de vidanger l'installation.
Avantageusement, lesdits disques biologiques et ledit ou lesdits tambours filtrants sont montés sur un même arbre susceptible d'être entraîné en rotation par lesdits moyens de motorisation.
Une telle approche permet de réduire le nombre de pièces entrant dans la réalisation d'un tel dispositif de traitement.
Selon une caractéristique avantageuse, le dispositif présenté ici comprend une zone de rétention d'eau traitée qui s'étend essentiellement dans la partie inférieure de ladite zone de fîltration.
Après avoir été traitée, l'eau traitée s'écoule par simple gravité dans une telle zone de rétention.
Avantageusement, lesdits moyens de décolmatage comprennent des moyens de diffusion d'eau sous pression à la périphérie dudit élément formant tambour filtrant.
La projection d'eau sous pression permet d'assurer un bon décollement des boues obturant les perforations ménagées dans le tambour filtrant.
Préférentiellement, lesdits moyens de diffusion d'eau sont reliés à des moyens de captage communiquant avec ladite zone de rétention d'eau traitée. De l'eau traitée peut ainsi servir au décolmatage du tambour filtrant. Une certaine quantité de l'eau projetée sur le tambour filtrant ruisselle le long de ce dernier avant de finir sa course dans la zone de rétention d'eau traitée. La projection d'eau traitée a donc notamment pour avantage de prévenir une dégradation de la qualité de l'eau traitée contenue dans la zone de rétention. Selon un aspect préféré de la technique décrite ici, lesdits moyens de collecte comprennent un élément formant goulotte qui s'étend à l'intérieur dudit élément formant tambour filtrant sensiblement en face desdits moyens de décolmatage.
La mise en œuvre d'une telle goulotte assure une récupération efficace des boues qui se décollent du tambour filtrant. Par ailleurs, le fait de prévoir que cette goulotte soit logée à l'intérieur du tambour filtrant permet d'augmenter l'espace disponible à son implantation dans le châssis. Il est alors possible d'implanter un tambour filtrant présentant, pour un volume donné d'installation, un diamètre plus important. Une installation selon l'invention bénéficie donc d'une capacité de traitement et d'une compacité relativement importantes comparativement aux techniques de l'art antérieur.
Préférentiellement, un dispositif de traitement d'eau selon cette technique comprend des moyens de relevage de ladite eau traitée.
La mise en œuvre de tels moyens de relevage peut permettre, suivant la configuration de mise en place d'un dispositif de traitement dans son milieu, de relever le niveau de l'eau traiter de façon à ce qu'elle soit évacuée hors de l'installation par simple écoulement gravitaire.
Préférentiellement, lesdits moyens de relevage comprennent une roue à auges montée sur ledit arbre, et en ce que lesdits moyens d'évacuation d'eau traitée comprennent un élément formant rigole susceptible de recueillir l'eau traitée contenue dans lesdites auges et qui s'étend au-dessus dudit arbre.
La mise en œuvre d'une telle roue à auges permet d'assurer simplement et efficacement une évacuation de l'eau traitée hors du dispositif de traitement par écoulement gravitaire en la déversant dans une rigole prévue à cet effet, sans nécessiter l'emploi de moyens complexes comme, par exemple, une pompe de relevage.
Selon un mode de réalisation préférentiel de la présente technique, ledit châssis délimite de plus une zone de dégrillage en amont de ladite zone de traitement biologique, ladite zone de dégrillage accueillant un élément formant tamis rotatif monté sur ledit arbre.
Un prétraitement de dégrillage de l'eau brute permet d'en retirer une portion de particules de taille relativement importante, qui peuvent s'y trouver en suspension. Ceci permet d'améliorer l'efficacité du traitement biologique ultérieur. Avantageusement, le diamètre des trous dudit élément formant tamis rotatif à une valeur comprise entre 1 et 10 millimètres.
Préférentiellement, le diamètre desdites perforations dudit tambour filtrant à une valeur comprise entre 10 et 40 micromètres.
Selon une caractéristique préférentielle de la technique proposée ici, ledit châssis délimite de plus une zone d'assèchement desdites boues placée en aval de ladite zone de fîltration, ladite zone d'assèchement accueillant au moins un élément formant rouleau monté sur ledit arbre et dont au moins une partie présente une pluralité d'orifices.
Les boues recueillies dans la zone de fîltration sont déshydratées, à tout le moins en partie, dans la zone d'assèchement. Ceci permet de limiter les pertes en eau traitée et de faciliter le stockage et/ou le(s) traitement(s) ultérieur(s) des boues.
Avantageusement, le diamètre desdits orifices dudit rouleau à une valeur comprise entre 20 et 200 micromètres. Préférentiellement, lesdits moyens de collecte desdites boues communiquent avec ledit élément formant rouleau.
Les boues recueillies dans la zone de fîltration peuvent être directement et simplement introduites à l'intérieur du rouleau en vue d'être asséchées.
Selon une caractéristique avantageuse de ce mode de réalisation de la présente technique, l'installation comprend des premiers moyens de compactage de résidus dudit dégrillage et/ou des deuxièmes moyens de compactage desdites boues provenant de ladite zone d'assèchement.
Ces moyens de compactage permettent de déshydrater davantage les boues et/ou les résidus de dégrillage et de réduire leur volume de façon à faciliter leur stockage et/ou leur manutention.
La technique présentée ici concerne également un procédé de traitement d'eau consistant à faire transiter de l'eau dans un dispositif de traitement d'eau selon la présente technique, et à admettre de l'eau à traiter dans la zone de traitement biologique de façon à en supprimer certains polluants, puis à admettre ledit écoulement partiellement purifié provenant de ladite zone de traitement biologique dans ladite zone de filtration de façon à le filtrer depuis l'intérieur dudit élément formant tambour filtrant vers l'extérieur de celui-ci et à séparer lesdites boues dudit écoulement partiellement purifié biologiquement.
Selon la présente technique, un tel procédé comprend une étape de décolmatage dudit élément formant tambour filtrant, ladite étape de décolmatage consistant à mettre en œuvre lesdits moyens de diffusion d'air seuls ou en combinaison avec lesdits moyens de diffusion d'eau.
Préférentiellement, la mise en œuvre desdits moyens de diffusion d'air est permanente, et la mise en œuvre desdits moyens de diffusion d'eau est intermittente.
Cette approche permet de procéder à un décolmatage efficace tout en réduisant les phases de décolmatage à l'eau. Le taux d'hydratation des boues recueillies et les pertes en eau traitée sont réduits en conséquence. En outre, le traitement ultérieur que peuvent subir les boues est également simplifié. 6. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de la technique proposée ici apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 présente une vue en perspective d'un dispositif de traitement d'eau selon un premier mode de réalisation de la présente technique; la figure 2 illustre une vue de côté du dispositif de traitement d'eau illustré à la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de la figure 1 sur laquelle le couvercle et le châssis ne sont pas représentés ; la figure 4 est une vue de dessus d'un dispositif de traitement d'eau selon un deuxième mode de réalisation de cette technique; la figure 5 est une vue de côté du dispositif de traitement d'eau illustré à la figure 4. 7. Description de modes de réalisation de la technique proposée ici
7.1. Rappel du principe
Le principe général de la technique proposée ici repose sur la mise en œuvre des moyens de décolmatage des perforations de l'élément formant tambour filtrant comprenant au moins des moyens de diffusion d'air sous pression à la périphérie de l'élément formant tambour filtrant.
Cette technique repose donc sur une approche innovante permettant de nettoyer régulièrement le tambour filtrant de façon à maintenir son niveau d'efficacité.
En outre, la diffusion d'air sous pression à la surface du tambour filtrant permet de décolmater efficacement les perforations ménagées à sa surface, tout en limitant l'hydratation des boues récoltées. Les boues recueillies peuvent de ce fait être asséchées avec plus de facilité, et les pertes en eau traitée être réduites. La présente technique porte par ailleurs sur la mise en œuvre de moyens d'acheminement de l'écoulement bio logiquement purifié directement à l'intérieur du tambour filtrant de façon qu'il y subisse une fîltration depuis l'intérieur vers l'extérieur du tambour filtrant.
Cette approche particulière de la technique proposée ici permet notamment d'éviter la mise en œuvre de moyens d'acheminement de l'écoulement purifié à la surface du tambour filtrant. Elle permet en outre, du fait que le dépôt de boues se forme sur la surface intérieure du tambour filtrant et non sur sa surface extérieure, d'éviter la mise en œuvre de moyens de décolmatage pas aspiration et des moyens de récupération de boues à l'extérieur du tambour. Ceci permet de libérer de l'espace pour implanter le tambour à l'intérieur du dispositif de traitement.
La technique proposée ici prévoit que les disques biologiques et le tambour rotatif présentent un diamètre de même valeur, et sont montés essentiellement dans un même axe.
Ceci permet notamment d'améliorer la capacité de fîltration du dispositif de traitement selon la technique proposée ici dans un encombrement relativement réduit, notamment en comparaison aux techniques de l'art antérieur, ce qui lui confère une bonne compacité.
Par ailleurs, l'axe dans lequel sont essentiellement montés les disques biologiques et le tambour rotatif s'étend au-dessus du niveau maximum d'eau qui peut être atteint à l'intérieur du dispositif au cours de la mise en œuvre d'un procédé de traitement d'eau au moyen d'un dispositif selon la technique proposée ici. Ceci permet de limiter l'usure, par exemple au niveau de l'arbre et ses paliers, notamment du fait de la réduction du risque d'encrassement et de corrosion qu'ils peuvent subir lorsqu'ils sont immergés. La longévité du dispositif de traitement selon la technique proposée ici est donc augmentée tout en limitant la fréquence des opérations de maintenance. La mise hors d'eau de ces pièces composant le dispositif de traitement permet en outre de faciliter les opérations de maintenance lorsqu'elles sont nécessaires, et en conséquence de réduire leur durée et leur coût.
7.2. Exemple d'une architecture d'un dispositif de traitement d'eau selon un premier mode de réalisation de la présente technique
On présente, en relation avec les figures 1 à 3, un premier mode de réalisation d'un dispositif de traitement d'eau selon la technique proposée ici.
Tel que cela apparaît, ce dispositif de traitement d'eau comprend un châssis 10 essentiellement parallélépipédique dont les faces latérales et la face inférieure (encore appelée fond) sont formées par des éléments formant carter non représentés, de façon à définir une cuve susceptible de contenir de l'eau. Ce châssis 10 peut être refermé dans sa partie supérieure pas un couvercle 11 solidarisé au châssis 10 au moyen de charnières non représentées. Il est destiné à être enterré. Le châssis 10 délimite une zone de traitement biologique 12 et une zone de fîltration 13 séparées par une paroi essentiellement verticale 14. La face amont du châssis 10 présente des moyens d'arrivée d'eau prenant la forme d'une canalisation d'introduction d'eau à traiter 24 dans la zone de traitement biologique 12. La zone de traitement biologique 12 accueille au moins un lot 15 d'une pluralité de disques biologiques 16. Dans ce mode de réalisation, trois lots 15 de disques biologiques 16 sont mis en œuvre. Dans des variantes de ce mode de réalisation, un nombre variable de lots 15 peuvent être mis en œuvre, leur nombre étant choisi en fonction de la charge biologique contenue dans l'eau à traiter, c'est-à-dire en fonction de la capacité ou de l'équivalent habitants du dispositif de traitement. Un dispositif de traitement selon la technique proposée ici a ainsi une capacité qui peut varier entre 500 et 5000 équivalents habitants par simples ajouts de lots 15 de disques biologiques 16, sans nécessiter de modification importante de son architecture, ce qui lui confère une bonne modularité.
Les disques biologiques 16 sont montés sur un unique arbre 17 guidé en rotation par rapport au châssis 10 au moyen de paliers 18, et entraîné en rotation par un moteur électrique 19. Ce moteur 19 est solidarisé à une plate forme 20 solidaire du châssis 10. Dans une variante de ce mode de réalisation, il peut être prévu que le moteur électrique 19 soit alimenté de par de l'énergie renouvelable. Une telle configuration présente notamment l'avantage de pouvoir disposer d'un dispositif de traitement d'eau totalement autonome pouvant par exemple être implanté, sans difficulté particulière, dans des régions dépourvues d'installation de production d'électricité.
Le fait de prévoir la mise en œuvre de l'arbre unique 17 permet de limiter le nombre de pièces et de ne mettre en œuvre qu'un seul moteur pour entraîner l'ensemble des pièces mobiles en rotation.
La zone de fîltration 13 accueille un élément formant tambour filtrant 21 monté sur l'arbre 17. Les disques biologiques 16 et le tambour filtrant 21 sont donc montés dans un même axe X, qui est en l'occurrence celui de l'arbre 17. La périphérie du tambour filtrant 21 est recouverte d'une toile filtrante (encore appelée masse ou matière filtrante) et traversée par une pluralité de perforations dont le diamètre est avantageusement compris entre dix et quarante micromètres. Le diamètre extérieur des disques biologiques 16 et du tambour filtrant 21 sont sensiblement égaux.
La zone de traitement biologique 12 communique avec la zone de fîltration 13 par des moyens d'acheminement prenant la forme d'une canalisation 22 qui débouche à l'intérieur de tambour rotatif 21. L'extrémité amont de cette canalisation 22 est placée à un niveau N pouvant être atteint par l'eau à traiter dans la zone de traitement biologique 12. Ce niveau N est supérieur au niveau n d'eau traitée contenue dans une zone de rétention 23 qui s'étend essentiellement dans une partie inférieure de la zone de fîltration 13. Le niveau d'eau dans la zone de traitement biologique 12 est supérieur au niveau d'eau dans la zone de fîltration 13 si bien que l'écoulement partiellement purifié bio logiquement provenant de la zone de traitement biologique 12 s'écoule par gravité dans la canalisation 22 en direction du tambour filtrant 21.
Les niveaux d'eau N et n sont inférieurs à une distance d séparant l'axe X de l'arbre 17 du fond du châssis 10. L'arbre 17, les paliers 18 et le moteur 19 sont donc en permanence hors d'eau.
En outre, la face avale du châssis 10 présente une canalisation formant trop plein 25, qui s'étend à une distance L du fond du châssis 10. Cette distance L est inférieure à la distance d de façon que le niveau d'eau dans le châssis 10 ne puisse pas atteindre l'arbre 17. Cette distance L est également inférieure au niveau N d'eau dans la zone de traitement biologique 12 de façon à prévenir un retour d'eau traitée depuis la zone de fîltration 13 vers la zone de traitement biologique 12.
La zone de fîltration 13 accueille en outre des moyens de relevage prenant la forme d'une roue à auges 26 montée sur l'arbre 17. L'eau traitée contenue dans la zone de rétention 23 peut ainsi être relevée au moyen de la roue à auges 26 afin d'être déversée dans des moyens de récupération d'eau traitée prenant la forme d'une rigole 27, qui s'étend à proximité de la roue à auges 26, dans une partie supérieure de la zone de fîltration 13 du châssis 10. La rigole 27 est reliée à une canalisation d'évacuation d'eau traitée 28 qui permet d'acheminer l'eau traitée en dehors du dispositif de traitement. Dans une variante de ce mode de réalisation, la canalisation 28 peut communiquer directement avec la zone de rétention 23. Une telle variante peut être mise en œuvre lorsqu'il n'est pas nécessaire de relever l'eau traitée pour assurer son écoulement gravitaire en dehors du dispositif de traitement. La zone de fïltration 13 accueille également des moyens de décolmatage des perforations ménagées à la périphérie du tambour filtrant 21.
Ces moyens de décolmatage comprennent une rampe 29 munie d'une pluralité de diffuseurs 291 d'eau sous pression en regard de la périphérie du tambour filtrant 21. La rampe 29 est reliée par un tuyau 30 à des moyens de captage prenant la forme d'une crépine 31 plongée dans la zone de rétention d'eau traitée 23. Une pompe 32, joignant le tuyau 30 et la rampe 29, permet d'aspirer de l'eau traitée dans la zone de rétention 23 et de la diffuser à la surface du tambour filtrant 21 par les diffuseurs 291, à une pression de l'ordre de un bar.
Des moyens de collecte de boues, prenant la forme d'une goulotte 33, permettent de récupérer les boues formées sur la surface intérieure du tambour filtrant 21. Cette goulotte 33 s'étend sensiblement horizontalement à l'intérieur du tambour filtrant 21 en regard des diffuseurs 291, et est reliée à une canalisation 34 qui permet d'acheminer les boues en dehors du dispositif de traitement, par exemple en direction d'une zone de traitement. Dans une variante de ce mode de réalisation (non illustrée), les moyens de décolmatage mettent également en œuvre une rampe munie de diffuseurs d'air sous pression, reliée à des moyens de production d'air, qui peuvent par exemple comprendre un compresseur. Comme il sera expliqué plus en détails par la suite, ces diffuseurs d'air peuvent être activés de façon permanente, alors que les diffuseurs d'eau 291 peuvent être activés de façon intermittente, dans le but d'éviter de charger les boues en eau et de favoriser en conséquence leur épaississement.
7.3. Exemple d'une architecture d'un dispositif de traitement d'eau selon un deuxième mode de réalisation de la présente technique On présente, en relation avec les figures 4 et 5, un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de traitement d'eau selon la technique proposée ici.
Ce deuxième mode de réalisation partage un certain nombre d'éléments en commun avec le premier mode de réalisation décrit plus haut. Seules les différences structurelles majeures entre ces deux modes de réalisation seront décrites ici.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le châssis 10 délimite de plus une zone de dégrillage 34 placée en amont de la zone de traitement biologique 12 et séparée de celle-ci par une cloison sensiblement verticale 35. La zone de dégrillage 34 accueille un élément formant tamis rotatif 36, monté sur l'arbre 17, et dont la périphérie présente une pluralité de trous dont le diamètre est avantageusement compris entre un et dix millimètres. Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, la canalisation d'introduction d'eau à traiter 24 débouche à l'intérieur de l'élément formant tamis rotatif 36. Comme il sera expliqué plus en détails par la suite, le tamis rotatif 36 permet d'opérer un filtrage grossier de l'eau à traiter de façon à retirer certaines matières solides qui peuvent s'y trouver en suspension.
Comme cela apparaît sur la figure 4, l'entrée d'un compacteur de dégrillage 41 est logée à l'intérieur de l'élément formant tamis rotatif 36.. Ce compacteur de dégrillage 41 comprend une partie creuse qui intègre une vis sans fin dont le pas décroît et dont une extrémité s'arrête avant un bec de distribution 42, de façon à comprimer et à déshydrater les résidus de dégrillage. L'eau séparée des résidus du dégrillage s'écoule dans la zone inférieure de la zone de dégrillage 34 (ceci permet notamment de limiter les pertes d'eau), alors que les résidus du dégrillage compactés sont récoltés au niveau d'un bec de distribution 42.
Par ailleurs, le châssis 10 délimite également une zone de d'assèchement des boues 37, placée en aval de la zone de filtration 13, et séparée de celle-ci par une cloison 38. Cette zone d'assèchement 37 accueille un élément formant rouleau 39 monté sur l'arbre 17, et dont la surface présente une pluralité d'orifices dont le diamètre est compris entre 20 et 200 micromètres. La goulotte 33 à l'intérieur de laquelle sont recueillies les boues présentes à la surface du tambour filtrant 21, est reliée à un conduit 40 qui débouche à l'intérieur du rouleau 39.
L'entrée d'un compacteur de boues 43 débouche dans le rouleau 39. Ce compacteur 43 permet de récolter les boues asséchées. Il comprend une partie creuse à l'intérieur de laquelle est montée à rotation une vis sans fin dont le pas diminue, et dont une extrémité s'arrête à une certaine distance d'un bec 44. Cette vis permet de compacter les boues asséchées et de les déshydrater encore davantage. Les boues compactées sont récupérées au niveau du bec 44 alors que l'eau séparée des boues compactées s'écoule dans la zone de rétention qui s'étend en dessous de la zone d'assèchement 37.
7.4. Procédé de traitement d'eau selon la technique proposée ici
Un procédé de traitement d'eau par la mise en œuvre d'un dispositif de traitement selon la technique proposée ici va maintenant être décrit. Le procédé de traitement d'eau décrit ci-après consiste à faire transiter de l'eau à traiter dans un dispositif de traitement d'eau selon le deuxième mode de réalisation.
Un tel procédé de traitement d'eau consiste à introduire de l'eau à traiter dans la zone de dégrillage 34, plus précisément à l'intérieur de l'élément formant tamis rotatif 36, au moyen de la canalisation d'introduction d'eau à traiter 24.
Le moteur 19 est alimenté en énergie électrique de sorte qu'il entraîne en rotation l'arbre 17, à une vitesse de l'ordre cinq tr.mn"1, ainsi que l'ensemble des éléments qui y sont liés, comme le tamis rotatif 36, les disques biologiques 16, le tambour filtrant 21, la roue à augets 26, le rouleau 39. La mise en rotation de l'élément formant tamis rotatif 36 permet d'assurer le dégrillage de l'eau à traiter, traitement qui se fait depuis l'intérieur vers l'extérieur de l'élément formant tamis rotatif 36.
Les refus du dégrillage viennent progressivement recouvrir la paroi intérieure de l'élément formant tamis rotatif 36. Ces refus de dégrillage peuvent être décollés de cette paroi intérieure par la mise en œuvre de moyens de décolmatage à l'eau traitée (non représentés), sensiblement similaires à ceux mis en œuvre pour le décolmatage du tambour filtrant 21. Ces refus de dégrillage tombent à l'entrée du compacteur de dégrillage 41 et sont compactés par la vis qu'il loge, avant d'être récupérés au niveau du bec 42. L'écoulement partiellement épuré provenant de la zone de dégrillage 34 s'écoule ensuite dans la zone de traitement biologique 12 afin de subir un traitement biologique aérobie et anoxie. La pollution carbonée et la pollution azotée sont traitées par la mise en rotation des disques biologiques 16 sur lesquels se développe de la biomasse. En effet, de part le fait que les disques biologiques 16 sont rotatifs et partiellement immergés, la biomasse qui s'y trouve est alternativement immergée et émergée. Durant ses phases d'émersion, la biomasse prélève l'oxygène nécessaire à sa respiration. Durant ses phases d'immersion, la biomasse absorbe une partie de pollution dissoute dont elle se nourrit.
L'écoulement partiellement épuré bio logiquement s'écoule ensuite, par gravité, à l'intérieur de la canalisation 22, jusque dans une région intérieure du tambour filtrant 21. L'écoulement partiellement épuré bio logiquement traverse ensuite la matière filtrante (non représentée) recouvrant la périphérie du tambour filtrant 21 animé d'un mouvement de rotation. De cette façon, les boues formées au cours du traitement biologique, et essentiellement composées d'excès de biomasse provenant des disques biologiques 16, se séparent du liquide traité en se déposant sur la paroi intérieure du tambour filtrant 21. Le liquide traité s'écoule dans la zone de rétention d'eau traitée 23.
Le fait que l'écoulement partiellement épuré bio logiquement est injecté directement à l'intérieur du tambour filtrant 21 induit que la fîltration de cet écoulement se fait depuis l'intérieur du tambour filtrant 21 vers l'extérieur de celui-ci. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir la mise en œuvre de moyens d'admission de l'écoulement partiellement épuré bio logiquement à la surface du tambour filtrant 21. Cette caractéristique permet d'augmenter le diamètre du tambour filtrant 21 du fait qu'il peut occuper au maximum l'espace disponible dans le dispositif de traitement. La surface de fîltration est par conséquent augmentée. Ceci présente l'avantage d'accroître les capacités de fîltration du dispositif pour un volume donné.
En outre, ce principe de fîltration depuis l'intérieur vers l'extérieur permet d'éviter la mise en œuvre de moyens d'aspiration de façon que l'écoulement partiellement purifié bio logiquement traverse la surface du tambour filtrant 21. En effet, selon la technique proposée ici, l'écoulement partiellement purifié bio logiquement s'écoule par gravité, sans moyens d'aspiration logés à l'intérieur du tambour filtrant 21, puis traverse la surface du tambour filtrant 21 du fait que celui-ci tourne. Cette mise en œuvre est donc amplement simplifiée. Selon ce principe de fîltration de l'intérieur vers l'extérieur, les boues se déposent sur la face intérieure du tambour filtrant 21. Ceci permet d'éviter la mise en œuvre de moyens d'aspiration des boues à l'extérieur de celui-ci, et d'augmenter l'espace disponible à son implantation dans le dispositif de traitement. Le liquide traité accumulé dans la zone de rétention 23 est ensuite happé par les auges de la roue à auges 26. Le contenu de chacune des auges se déverse, à chaque rotation de la roue à auges 26, dans la rigole 27, puis s'écoule à l'intérieur de la canalisation d'évacuation d'eau traitée 28, par exemple en direction d'une zone de stockage. À mesure que les boues sont séparées de l'écoulement partiellement épuré bio logiquement en se déposant sur la masse filtrante (ou toile filtrante) recouvrant la périphérie du tambour filtrant 21, les perforations qu'elle présente se colmatent. Les moyens de décolmatage sont ainsi activés, préférentiellement de façon intermittente, afin de décoller les boues recouvrant la surface intérieure du tambour filtrant 21.
À cet effet, la pompe 32 est mise en route afin de capter de l'eau traitée dans la zone de rétention 23 au moyen de la crépine 31 , puis de la diffuser à une pression d'environ un bar, à la surface du tambour filtrant 21 via les diffuseurs 291. Sous l'action de la pression de l'eau diffusée, les boues sont décollées du tambour filtrant, recueillies à l'intérieur de la goulotte 33, puis évacuées hors de celle-ci par la canalisation 40.
Dans une variante de la technique proposée ici, dans laquelle les moyens de décolmatage comprennent en outre des diffuseurs d'air sous pression, ceux-ci sont activés en permanence de façon à prévenir l'obturation des perforations du tambour filtrant 21. En parallèle, les diffuseurs d'eau sous pressions 291 sont activés de façon intermittente. Une telle mise en œuvre permet de limiter l'hydratation des boues, d'en faciliter l'assèchement, et de réduire les pertes en eau traitée.
Les boues sont alors dirigées vers la zone d'assèchement 37 et débouchent à l'intérieur du rouleau 39 animé d'un mouvement de rotation. De part la rotation du rouleau 39, les boues, qui se sont légèrement chargées en eau lors de la projection d'eau nécessaire à leur décollement du tambour filtrant 21, sont asséchée. L'eau recueillie s'écoule dans la zone de rétention 23. Une telle approche permet non seulement d'assécher les boues recueillies, mais également de récolter une partie de l'eau qu'elles contiennent. Ceci permet d'augmenter la quantité d'eau traitée récupérée et de diminuer en conséquence les pertes en eau traitée. Les boues asséchées tombent ensuite à l'entrée du compacteur de boues 43 puis y pénètrent et y sont comprimées sous l'action de la vis sans fin qu'il intègre. Les boues sont ainsi déshydratées davantage. L'eau séparée des boues asséchées puis compactées s'écoule dans la zone de rétention sous la zone d'assèchement. Les boues compactées sont récupérées au niveau du bec 44 de façon à être traitées ou stockées.
De façon à favoriser le décollement des boues asséchées agglomérées sur le rouleau 39, des moyens de décolmatage supplémentaires peuvent être prévus. Ceux-ci comprennent avantageusement des moyens de diffusion d'air sous pression à la surface du rouleau 39. Si, au cours de la mise en œuvre du procédé de traitement d'eau qui vient d'être décrit, le débit d'eau brute (encore appelée eau à traiter) introduit dans le dispositif, est supérieur au débit d'eau traitée qui en est évacué, avec pour conséquence une augmentation du niveau d'eau traitée dans la zone de rétention 23, l'excès d'eau traitée peut s'écouler à travers le trop plein 25 de sorte que l'arbre 17, les paliers 18 et le moteur 19 sont perpétuellement hors d'eau. Un procédé de traitement d'eau selon la technique proposée ici peut également consister à faire transiter de l'eau brute dans un dispositif de traitement d'eau selon le premier mode de réalisation. Un tel procédé de traitement d'eau partage un certain nombre d'étapes en commun avec le procédé de traitement décrit plus haut. Seules les différences entre un procédé de traitement d'eau mettant en œuvre un dispositif de traitement selon le deuxième mode de réalisation ou selon le premier mode de réalisation seront détaillées par la suite.
Dans un tel procédé de traitement d'eau consistant à faire transiter de l'eau brute à l'intérieur d'un dispositif de traitement selon le premier mode de réalisation, l'eau brute est directement introduite dans la zone de traitement biologique 12 via la canalisation 24. Elle ne subit donc aucun dégrillage au sein du dispositif de traitement d'eau.
Les boues récoltées dans la goulotte 33, après activation des moyens de décolmatage, s'écoulent dans une canalisation 34 qui permet d'acheminer les boues en dehors du dispositif de traitement, par exemple en direction d'une zone de traitement. Les boues ne sont donc pas asséchées au sein du dispositif de traitement d'eau.
Les dispositifs de traitement d'eau décrits dans les premier et deuxième modes de réalisation de la technique proposée ici sont respectivement adaptés à de petites collectivités de 500 et 1000 équivalents habitants. Plusieurs dispositifs peuvent être accouplés de façon à conjuguer et augmenter leur capacité. La capacité de ces dispositifs de traitement d'eau peut également être augmentée par augmentation du nombre de disques biologiques qu'ils contiennent. La capacité de ces dispositifs peut ainsi être portée à des valeurs comprises entre 2000 et 5000 équivalents habitants.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de traitement d'eau comprenant des moyens d'arrivée d'eau brute (24), des moyens d'évacuation d'eau traitée (27, 28), et un châssis essentiellement parallélépipédique (10) présentant un fond et un élément formant couvercle (11), ledit châssis (10) délimitant au moins :
- une zone de traitement biologique (12) accueillant une pluralité de disques biologiques (16), et
- une zone de fïltration (13) accueillant au moins un élément formant tambour filtrant (21) dont au moins une partie présente des perforations, et des moyens de collecte de boues (33), lesdits disques biologiques (16) et ledit tambour filtrant (21) étant montés essentiellement dans un même axe (X) et présentant des diamètres extérieurs de valeur sensiblement égale ; le dispositif comprenant en outre des moyens d'acheminement (22) d'un écoulement partiellement purifié bio logiquement provenant de ladite zone de traitement biologique (12) à l'intérieur dudit élément formant tambour filtrant (21) ; caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de décolmatage desdites perforations dudit élément formant tambour filtrant (21) comprenant au moins des moyens de diffusion d'air sous pression à la périphérie dudit élément formant tambour filtrant (21).
2. Dispositif de traitement d'eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit axe (X) s'étend à une distance (d) dudit fond dudit châssis (10), ladite distance (d) étant supérieure à la hauteur d'eau maximale (N) susceptible d'être atteinte dans ledit dispositif au cours de la mise en œuvre d'un procédé de traitement consistant à faire transiter de l'eau à traiter dans celui-ci.
3. Dispositif de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de motorisation (19) inclus dans ledit châssis (10) et prévus dans ledit axe (X).
4. Dispositif de traitement d'eau selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits disques biologiques (16) et ledit ou lesdits tambours filtrants (21) sont montés sur un même arbre (17) susceptible d'être entraîné en rotation par lesdits moyens de motorisation (19).
5. Dispositif de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une zone de rétention d'eau traitée (23) qui s'étend essentiellement dans la partie inférieure de ladite zone de fïltration (13).
6. Dispositif de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de décolmatage comprennent des moyens de diffusion d'eau sous pression (291) à la périphérie dudit élément formant tambour filtrant (21).
7. Dispositif de traitement d'eau selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de diffusion d'eau (291) sont reliés à des moyens de captage (31) communiquant avec ladite zone de rétention d'eau traitée (23).
8. Dispositif de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de collecte comprennent un élément formant goulotte (33) qui s'étend à l'intérieur dudit élément formant tambour filtrant (21) sensiblement en face desdits moyens de décolmatage.
9. Dispositif de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de relevage de ladite eau traitée.
10. Dispositif de traitement selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de relevage comprennent une roue à auges (26) montée sur ledit arbre (17), et en ce que lesdits moyens d'évacuation d'eau traitée comprennent un élément formant rigole (27) susceptible de recueillir l'eau traitée contenue dans lesdites auges et qui s'étend au-dessus dudit arbre (17).
11. Dispositif de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit châssis (10) délimite de plus une zone de dégrillage (34) en amont de ladite zone de traitement biologique (12), ladite zone de dégrillage (34) accueillant un élément formant tamis rotatif (36) monté sur ledit arbre (17).
12. Dispositif de traitement d'eau selon la revendication 11, caractérisé en ce que le diamètre des trous dudit élément formant tamis rotatif (36) à une valeur comprise entre 1 et 10 millimètres.
13. Dispositif de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le diamètre desdites perforations dudit tambour filtrant (21) à une valeur comprise entre 10 et 40 micromètres.
14. Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ledit châssis (10) délimite de plus une zone d'assèchement (37) desdites boues placée en aval de ladite zone de fïltration (13), ladite zone d'assèchement (37) accueillant au moins un élément formant rouleau (39) monté sur ledit arbre (17) et dont au moins une partie présente une pluralité d'orifices.
15. Dispositif de traitement d'eau la revendication 14, caractérisé en ce que le diamètre desdits orifices dudit rouleau (39) à une valeur comprise entre 20 et 200 micromètres.
16. Dispositif de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que lesdits moyens de collecte desdites boues communiquent avec ledit élément formant rouleau (39).
17. Dispositif de traitement d'eau selon l'une au moins des revendications 11 et 14, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens de compactage de résidus dudit dégrillage (41) et/ou des deuxièmes moyens de compactage (43) desdites boues provenant de ladite zone d'assèchement (37).
18. Procédé de traitement d'eau consistant à faire transiter de l'eau dans un dispositif de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, et à admettre de l'eau à traiter dans la zone de traitement biologique (12) de façon à en supprimer certains polluants, puis à admettre ledit écoulement partiellement purifié provenant de ladite zone de traitement biologique (12) dans ladite zone de fïltration (13) de façon à le filtrer depuis l'intérieur dudit élément formant tambour filtrant (21) vers l'extérieur de celui-ci et à séparer lesdites boues dudit écoulement partiellement purifié bio logiquement, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de décolmatage dudit élément formant tambour filtrant (21), ladite étape de décolmatage consistant à mettre en œuvre lesdits moyens de diffusion d'air seuls ou en combinaison avec lesdits moyens de diffusion d'eau (291).
19. Procédé de traitement d'eau selon la revendication 17, caractérisé en ce que la mise en œuvre desdits moyens de diffusion d'air est permanente, et en ce que la mise en œuvre desdits moyens de diffusion d'eau (291) est intermittente.
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