FR2828878A1 - Used water purification plant, comprises accelerated decantation vessel and fixed culture reactor mounted in series - Google Patents

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Abstract

The plant, especially for treating used water containing pollutants of organic origin, consists of a cylindrical/conical accelerated decantation vessel (1) and a fixed culture reactor (7) of heavy bacterial charge type, mounted in series. The decantation vessel has a central chamber containing a vertical rotary system comprising a motorized double spiral on a central shaft (2) and a series of fixed inverted cones (3) welded to the chamber's inner walls to oppose convection currents. The reactor contains a series of hanging curtains (9) of half-bubble supple plastic providing a large bacterial film surface and good hydraulic retention after seeding, and has a lower conical inner skirt (8). The curtains are suspended from stainless steel rods about 2 cm apart and are at least 3 m high, and are kept under tension by stiffening rods at the bottom. The oxygenation of water is enhanced by an air venturi on a feed pump or recycling pump.

Description

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DESCRIPTION DISPOSITIF D'EPURATION DES EAUX USEES, MOBILE. COMPRENANT UN DECANTEUR HELICOIDAL COUPLE A UN REACTEUR A BIOMASSE FIXEE. DESCRIPTION WASTEWATER TREATMENT DEVICE, MOBILE. COMPRISING A HELICOIDAL DECANTER COUPLED TO A FIXED BIOMASS REACTOR.

L'invention concerne l'association d'un double dispositif de traitement primaire et de traitement secondaire, intensifs, faiblement consommateurs d'énergie, nécessitant très peu de maintenance.  The invention relates to the combination of a dual device for primary treatment and secondary treatment, intensive, low energy consumers, requiring very little maintenance.

Un dispositif de décantation et un dispositif de traitement par biomasse fixée ; Fig 1. A settling device and a fixed biomass treatment device; Fig 1.

L'ensemble est de volume réduit, monté en série et présente l'avantage d'être mobile et modulable. The assembly is of reduced volume, mounted in series and has the advantage of being mobile and modular.

Il peut, par exemple être disposé : en parallèle dans une station urbaine existante surchargée en période estivale, dans un camping, une petite collectivité, une tannerie, une brasserie, une distillerie, une industrie agroalimentaire. It can, for example, be arranged: in parallel in an existing urban station overcrowded in summer, in a campsite, a small community, a tannery, a brewery, a distillery, an agrifood industry.

Ce dispositif permet d'épurer des eaux polluées par une charge essentiellement d'origine organique : eaux usées d'origine urbaine ou agroalimentaire. Selon la nature et la charge de l'effluent, un pré-traitement de dégrillage et de dégraissage est mis en place en amont du dispositif. This device makes it possible to purify water polluted by a charge essentially of organic origin: waste water of urban or agrifood origin. Depending on the nature and the load of the effluent, a screening and degreasing pre-treatment is implemented upstream of the device.

L'ensemble du système fonctionne en continu ou en discontinu selon les besoins. Il n'est pas sensible aux brusques variations de débit. The entire system operates continuously or discontinuously as required. It is not sensitive to sudden variations in flow.

Le premier dispositif de traitement primaire Fig 2, met en oeuvre un procédé original de décantation. The first primary treatment device Fig 2, implements an original decantation process.

L'état antérieur de la technique, met en oeuvre un processus statique qui permet une accélération de la séparation des matières en suspension, essentiellement par des effets de pentes, tubes ou lamelles juxtaposés qui permettent augmenter la charge superficielle. The prior art uses a static process which accelerates the separation of suspended matter, essentially by the effects of juxtaposed slopes, tubes or lamellae which increase the surface charge.

Dans le modèle proposé, l'innovation réside dans la combinaison d'un dispositif mobile et d'un dispositif fixe qui potentialise les effets de séparation. L'intérêt principal étant que les pâles mobiles offrent une large surface de séparation, inclinée à +ou-50 , et que les cônes inversés fixes, avec des pentes identiques +ou-50 , s'opposent aux courants de convexion qui perturbent la décantation. In the proposed model, the innovation lies in the combination of a mobile device and a fixed device which potentiates the separation effects. The main advantage being that the mobile blades offer a large separation surface, inclined at + or -50, and that the fixed inverted cones, with identical slopes + or -50, oppose the convection currents which disturb the settling .

La séparation particulaire s'effectue successivement dans un flux gravitaire de circulation, puis l'affinage est obtenu dans une circulation ascendante à contre courant. Particulate separation is carried out successively in a gravity flow of circulation, then refining is obtained in an ascending circulation against the current.

Cette unité de décantation accélérée, consiste en une cuve cylindro-conique (1), reposant sur un chassis, munie ou non d'un couvercle. This accelerated settling unit consists of a cylindrical-conical tank (1), resting on a chassis, whether or not fitted with a cover.

En partie haute, deux cylindres verticaux coaxiaux, le cylindre interne ou chambre centrale. In the upper part, two coaxial vertical cylinders, the internal cylinder or central chamber.

Elle est munie : - D'un système rotatif, à axe vertical, à double filet hélicoïdal (2), il augmente la surface de séparation et fait progresser les boues en fond de cuve. It is equipped with: - A rotary system, with a vertical axis, with a double helical thread (2), it increases the separation surface and advances the sludge at the bottom of the tank.

- De deux structures fixes en cônes inversés, soudées sur la paroi interne de la chambre, (3), elles s'opposent efficacement aux courants de convexion tout en favorisant la déstabilisation des boues.  - Two fixed structures in inverted cones, welded to the internal wall of the chamber, (3), they effectively oppose convection currents while promoting the destabilization of sludge.

Les volumes des cuves peuvent varier selon les débits d'alimentation de 8 à 12 m3 pour des modèles montées sur plate-forme, la même conception peut s'appliquer à un volume supérieur pour une installation fixe sur site.  The volumes of the tanks can vary according to the flow rates from 8 to 12 m3 for models mounted on platform, the same design can be applied to a higher volume for a fixed installation on site.

L'alimentation en eau brute s'effectue par pompe, les eaux sont relevées, en partie haute, à l'intérieur de la chambre centrale, munie du système rotatif de déstabilisation par doubles pâles hélicoïdales. Ce système accélère le processus de décantation en favorisant The raw water is supplied by pump, the water is raised, in the upper part, inside the central chamber, equipped with the rotary destabilization system by double helical blades. This system accelerates the settling process by promoting

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l'agglomération des matières particulaires et colloïdales, il augmente ainsi leur densité apparente.  the agglomeration of particulate and colloidal materials, it thus increases their apparent density.

La rotation de l'axe de l'hélice centrale est assurée par un moto variateur (4) : vitesse de rotation de l'ordre de 1 à 2 tours/minute. The rotation of the axis of the central propeller is ensured by a motor variator (4): rotation speed of the order of 1 to 2 revolutions / minute.

En fond, un cône inversé (5) concentre les boues particulaires. Un système de racleurs mécanique (6) est monté sur l'axe central. At the bottom, an inverted cone (5) concentrates the particulate sludge. A mechanical scraper system (6) is mounted on the central axis.

Selon les modèles et selon le volume à extraire, une électrovanne ou une vis d'extraction élimine ces boues en continu, ou en discontinu, vers un lit de sable ou un silo à boues. Depending on the model and the volume to be extracted, a solenoid valve or an extraction screw eliminates this sludge continuously, or discontinuously, towards a sand bed or a sludge silo.

Pour certains types d'effluents caractérisés par des boues très fines de faible densité, (boues issues d'effluent de tannerie, par exemple. ) une partie des boues peut être recyclée pour augmenter les performances. For certain types of effluents characterized by very fine, low density sludge (sludge from tannery effluent, for example.) Part of the sludge can be recycled to increase performance.

Dans ce cas, en sortie de cône, la reprise est effectuée par une pompe à vis excentrée qui renvoie ces boues sur l'alimentation en eau brute à l'entrée de la chambre centrale. In this case, at the outlet of the cone, the recovery is carried out by an eccentric screw pump which returns this sludge to the raw water supply at the entrance to the central chamber.

L'eau décantée remonte à contre courant, au 2/3 inférieur, le long des parois externes de la chambre centrale et s'évacue en partie haute par une série d'orifices répartis sur la circonférence, dans une couronne externe de la cuve, puis par un déversoir périphérique. The decanted water goes up against the current, at 2/3 lower, along the external walls of the central chamber and is evacuated in the upper part by a series of orifices distributed around the circumference, in an external crown of the tank, then by a peripheral weir.

Le temps de passage de l'eau dans cette cuve est de l'ordre de 15 à 20 minutes. The passage time of the water in this tank is of the order of 15 to 20 minutes.

L'abattement des matières en suspensions : M. E. S. est de l'ordre de 70%. The reduction in suspended solids: M. E. S. is around 70%.

Par comparaison, à résultat égal, une décantation statique, nécessiterait un temps de passage de l'ordre de 2 heures. By comparison, for an equal result, static decantation would require a passage time of the order of 2 hours.

L'eau décantée s'évacue en gravitaire, selon les cas, soit elle alimente directement le réacteur à biomasse fixée, soit elle est reprise par une pompe de recirculation dans une bâche de reprise.  The decanted water is evacuated by gravity, depending on the case, either it directly feeds the fixed biomass reactor, or it is taken up by a recirculation pump in a recovery tank.

Le deuxième dispositif, voir Fig 3 met en oeuvre un traitement secondaire, un réacteur à culture fixée, de type lit bactérien à remplissage ordonné, présentant l'avantage d'une capacité de traitement élevée sans nécessiter d'apport d'énergie puisque l'aération est naturelle.  The second device, see Fig 3 implements a secondary treatment, a fixed culture reactor, of the bacterial bed type with orderly filling, having the advantage of a high treatment capacity without requiring any energy input since the ventilation is natural.

Emprise de surface au sol minimale, facilité de mise en place, évolution possible des capacités du réacteur par augmentation du garnissage.

Figure img00020001
Minimum surface area on the ground, ease of installation, possible evolution of reactor capacities by increasing the lining.
Figure img00020001

Ce réacteur fonctionne à haute charge et très haute charge surfacique, la D. B. 05 en entrée pouvant atteindre 30glm2/jour à SOg/mrVjour, ceci en appliquant une charge hydraulique suffisante pour assurer l'autocurage du garnissage. This reactor operates at high load and very high surface load, the input D.B. 05 being able to reach 30 g / m2 / day at SOg / mrVday, this by applying a sufficient hydraulic load to ensure the self-cleaning of the lining.

Le rendement obtenu est de l'ordre de 55% sur la charge biologique. Selon le niveau de performance à atteindre, il est prévu un recyclage de 1 à 1,5 fois d'une partie de l'eau traitée. The yield obtained is around 55% on the biological load. Depending on the level of performance to be achieved, a part of the treated water is recycled from 1 to 1.5 times.

Le réacteur, consiste en une tour d'ossature métallique (7), châssis inox @ reposant sur quatre pieds, avec un bardage intérieur au châssis étanche : plaques plastiques, tôles PVC, ou autre matériau d'étanchéité. La partie basse est complétée par une jupe intérieure, tronconique, en polyéthylène (8). Cette forme d'entonnoir guide et renvoie les eaux de ruissellement dans un bassin de réception situé sous l'ouvrage. The reactor consists of a metal frame tower (7), stainless steel frame @ resting on four feet, with an interior cladding to the waterproof frame: plastic plates, PVC sheets, or other sealing material. The lower part is completed by an inner frustoconical skirt, made of polyethylene (8). This form of funnel guides and returns the runoff to a receiving basin located under the structure.

L'air circule de bas en haut par tirage naturel. Le garnissage ne touche pas les parois externes d'étanchéité. The air circulates from bottom to top by natural draft. The packing does not touch the external sealing walls.

L'état antérieur de la technique, met en oeuvre des garnissages ordonnés solides que l'on met en place par empilement, sur des poutres de support.  The prior art, implements solid ordered packings which are put in place by stacking, on support beams.

Ces éléments rigides ne sont pas susceptibles de modifier leur structure pour laisser passer des flocs de boues de volumes variables, on observe que ces structures empilées peuvent subir des colmatages. Au coeur de l'ouvrage, elles ne sont pas aisément accessibles pour un nettoyage au jet. L'inconvénient à moyen terme est un fonctionnement partiel du lit bactérien. These rigid elements are not likely to modify their structure to let flocs of sludge of variable volumes pass, it is observed that these stacked structures can undergo blockages. At the heart of the structure, they are not easily accessible for jet cleaning. The drawback in the medium term is a partial functioning of the bacterial bed.

L'originalité de la structure interne utilisée dans le dispositif que nous décrivons, consiste en un garnissage en tentures (9), relief à demi-bulles cratérisées, résistant, souple,  The originality of the internal structure used in the device that we are describing, consists of a drapery filling (9), relief with cratered half-bubbles, resistant, flexible,

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modulable. Il est caractérisé par une grande surface spécifique et une bonne rétention hydraulique après ensemencement. Ce type de garnissage évite l'empilement et ne demande par des supports particuliers, il ne peut pas faire obstacle au passage de l'eau et de l'air et ne crée pas de chemins préférentiels.  scalable. It is characterized by a large specific surface and good hydraulic retention after sowing. This type of packing avoids stacking and does not require special supports, it cannot prevent the passage of water and air and does not create preferential paths.

Il est composé d'un réseau de larges bandes souples en polyéthylène, à demi-bulles, disposées comme des tentures, sur une hauteur d'au moins 3 mètres, et d'une largeur de 1 mètre. Ces tentures, sont fixées en série, au cadre supérieur du réacteur par des tiges inox @ de 8 mm de diamètre environ, incluses dans un ourlet soudé, elles reposent sur un quadrillage métallique crénelé selon l'espacement désiré. It is composed of a network of wide flexible polyethylene bands, with half bubbles, arranged like draperies, over a height of at least 3 meters, and a width of 1 meter. These draperies are fixed in series to the upper frame of the reactor by stainless steel rods @ 8 mm in diameter approximately, included in a welded hem, they rest on a crenellated metal grid according to the desired spacing.

Les tentures sont espacées de 1 à 2 cm environ et restent libres de mouvement en partie basse. A la partie inférieure, une tige métallique comprise dans une soudure, les rigidifie et les maintient en tension par un effet de lest. The hangings are spaced approximately 1 to 2 cm apart and remain free to move in the lower part. At the bottom, a metal rod included in a weld, stiffens them and keeps them in tension by a ballast effect.

Le volume garni représente un parallélépipède de section carré ou rectangulaire, sur une hauteur minimum de 3 mètres. L'ossature supérieure est quadrillée en fonction d'un espacement correspondant à la largeur des tentures. La section totale est subdivisée en plusieurs unités de section carré comprenant chacune un minimum de 48 tentures. The packed volume represents a parallelepiped of square or rectangular section, over a minimum height of 3 meters. The upper framework is squared according to a spacing corresponding to the width of the hangings. The total section is subdivided into several square section units, each comprising a minimum of 48 drapes.

La structure à demi-bulles cratérisées, permet un relief uniformément disposé offrant une grande surface spécifique pour l'accrochage de la biomasse. The structure with cratered half-bubbles, allows a uniformly arranged relief offering a large specific surface for the attachment of biomass.

D'autre part, cette unité fonctionnant à forte charge, les boues biologiques engendrées par la croissance bactérienne sont abondantes et se décrochent spontanément en fonction du vieillissement naturel des flocs, leur chute est favorisée par la souplesse des feuilles tendues, qui s'écartent aisément et supprimant ainsi les risques de colmatage. Ces boues sont d'une excellente décantabilité. ( vitesse ascensionnelle de l'ordre de 1, 5m/h) L'entretien du garnissage est aisé, généralement la charge hydraulique suffit à l'autocurage. On the other hand, this unit operating at high load, the biological sludges generated by bacterial growth are abundant and spontaneously fall off according to the natural aging of the flocs, their fall is favored by the flexibility of the stretched leaves, which spread easily and thus eliminating the risks of clogging. These sludges have excellent settling properties. (ascending speed of the order of 1.5m / h) Maintenance of the lining is easy, generally the hydraulic head is sufficient for self-cleaning.

Dans l'hypothèse d'un encombrement ponctuel, lié à une distribution déséquilibrée, une simple augmentation du débit d'alimentation permet de nettoyer rapidement toutes les surfaces ensemencées. In the event of one-time congestion, linked to an unbalanced distribution, a simple increase in the feed rate makes it possible to quickly clean all the seeded surfaces.

Le dispositif d'aspersion est fixe (10), de conception simple et rustique. Alimentation centrale et dispersion du flux par plusieurs branches de façon à assurer une équi-répartition du débit sur le garnissage. Les orifices sont munis de plaques d'étalement pour assurer une meilleure répartition. L'extrémité des bras de distribution sont munis d'un bouchon démontable pour un nettoyage aisé en cas d'obstruction. The spray device is fixed (10), simple and rustic in design. Central supply and dispersion of the flow by several branches so as to ensure an equal distribution of the flow over the lining. The orifices are provided with spreading plates to ensure better distribution. The end of the distribution arms are fitted with a removable plug for easy cleaning in the event of obstruction.

Il est possible de mettre en place un tourniquet, si l'alimentation en eau est assurée par une pompe. Dans ce cas, l'eau arrivant du décanteur accéléré est recueillie dans une bâche de reprise en communication directe avec le bac de réception du réacteur biologique, cette même bâche reprendra une partie de l'eau traitée qui sera recyclée. It is possible to set up a turnstile, if the water supply is provided by a pump. In this case, the water arriving from the accelerated settling tank is collected in a recovery tank in direct communication with the receiving tank of the biological reactor, this same tank will take up part of the treated water which will be recycled.

La charge nominale n'entraîne pas le lavage des feuilles. The nominal load does not wash the sheets.

Sur feuilles ensemencées après 10 jours, les essais de rétention hydraulique montrent les capacités suivantes : La rétention statique Bs = 1,96% La rétention dynamique Bd = 2,29% La rétention totale Bt = 4,25% L'Oxygénation de l'eau à traiter est optimisée par la mise en place d'un venturi à air, placé sur l'aspiration de la pompe de recyclage, ou sur la pompe d'alimentation. On sheets sown after 10 days, the hydraulic retention tests show the following capacities: Static retention Bs = 1.96% Dynamic retention Bd = 2.29% Total retention Bt = 4.25% Oxygenation of water to be treated is optimized by the installation of an air venturi, placed on the suction of the recycling pump, or on the supply pump.

En partie basse du réacteur, un cuvelage (11) à plusieurs pentes > à 3%, permet l'évacuation gravitaire des eaux traités et des boues en excès vers un décanteur lamellaire classique, vitesse de Hazen inférieure à 2,5 m/h.In the lower part of the reactor, a casing (11) with several slopes> 3%, allows the gravitational evacuation of the treated water and excess sludge to a conventional lamellar settling tank, Hazen speed less than 2.5 m / h.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1) Double dispositif de traitement d'eaux usées d'origine organique, caractérisé en ce qu'il consiste en : une cuve cylindro-conique de décantation accélérée et un réacteur à culture fixée de type lit bactérien forte charge, ladite cuve et ledit réacteur étant montés en série. 1) Double device for treating wastewater of organic origin, characterized in that it consists of: a cylindrical-conical tank for accelerated settling and a fixed culture reactor of the high-load bacterial bed type, said tank and said reactor being mounted in series. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le décanteur accéléré présente une chambre centrale munie d'un système rotatif vertical à double filet hélicoïdal monté sur un axe central et d'un système fixe en cônes inversés, soudé sur la paroi interne de la chambre qui s'oppose aux courants de convexion.  2) Device according to claim 1, characterized in that the accelerated decanter has a central chamber provided with a vertical rotary system with double helical thread mounted on a central axis and with a fixed system in inverted cones, welded to the internal wall of the chamber which opposes convection currents. 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que l'axe de l'hélice est mis en rotation par un moto-variateur.  3) Device according to claim 2 characterized in that the axis of the propeller is rotated by a motor-variator. 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réacteur à culture fixée de type lit bactérien forte charge, comporte un garnissage interne original, tel que des tentures de polyéthylène présentant un relief à demi-bulles cratérisées, résistant, souple, modulable, ce type de garnissage présentant les caractéristiques d'une grande surface spécifique d'accrochage du film bactérien et d'une bonne rétention hydraulique après ensemencement.  4) Device according to claim 1, characterized in that the fixed culture reactor type heavy bacterial bed type, includes an original internal lining, such as polyethylene drapes having a relief with cratered half-bubbles, resistant, flexible, modular , this type of packing having the characteristics of a large specific surface for attaching the bacterial film and of good hydraulic retention after sowing. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tentures sont suspendues en série, espacées de 2 cm environ, sur un quadrilage métallique crénelé, à une hauteur d'au moins 3 mètres, par des tiges en inox @ incluses dans un ourlet soudé en partie haute, l'ossature supérieure étant quadrillée en fonction d'un espacement correspondant à la largeur des tentures.  5) Device according to claim 4, characterized in that the hangings are suspended in series, spaced about 2 cm apart, on a crenellated metal grid, at a height of at least 3 meters, by stainless steel rods @ included in a welded hem in the upper part, the upper framework being squared according to a spacing corresponding to the width of the drapes. 6) Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les tentures sont tendues par une tige servant de raidisseur, incluse dans une soudure en partie inférieure et servant également de lest.  6) Device according to one of claims 4 and 5, characterized in that the drapes are stretched by a rod serving as a stiffener, included in a weld in the lower part and also serving as ballast. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'oxygénation de l'eau est optimisée par la mise en place d'un venturi à air placé sur l'aspiration de la pompe d'alimentation ou sur la pompe de recyclage 7) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the oxygenation of the water is optimized by the installation of an air venturi placed on the suction of the supply pump or on the recycling pump
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