Installation d'épuration pour liquides
Les installations d'épuration biologique courantes pour liquides, en particulier pour les eaux usées, comportent au moins un bassin d'aération et au moins un décanteur final. L'aération du liquide brut à traiter se fait soit par diffusion d'air comprimé, soit à l'aide de groupes turbines-aérateurs de surface. Les boues activées qui se forment dans le bassin d'aération sont ensuite séparées de l'eau dans un décanteur final, après quoi elles sont refoulées par pompage, sous forme concentrée, dans le bassin d'aération.
Les désavantages des systèmes classiques actuellement employés sont multiples. En ce qui concerne les bassins d'aération par air comprimé, la distribution des diffuseurs d'air est complexe et coûteuse, surtout pour des bassins d'une certaine importance. L'aération par turbines de surface exige, pour des bassins de forme rectangulaire, plusieurs unités, car une turbine ne peut agir efficacement que dans une forme de bassin circulaire ou carrée. Cette multitude de turbines entraîne évidemment des dépenses élevées.
L'aération par rotors dans des bassins de forme longitudinale est réalisable avec peu d'unités. Toutefois, la profondeur des bassins doit être limitée entre 1 et 1,5 m pour être efficace, ce qui exige de grandes surfaces pour un volume de liquide à traiter donné.
La décantation finale pour séparer les boues activées exige des séjours de trois à quatre heures, par conséquent les bassins de décantation sont volumineux et coûteux, indépendamment des frais de pompage des boues qui doivent être renvoyées vers le bassin d'aération.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des installations de traitement biologique par boues activées conventionnelles. Elle a pour objet une installation d'épuration pour liquides, en particulier pour eaux usées, comprenant un bassin relié à une conduite d'amenée du liquide brut, respectivement à une conduite d'évacuation du liquide épuré, caractérisée en ce que le bassin est subdivisé horizontalement en deux chambres superposées, par un plancher intermédiaire dont les deux extrémités sont espacées longitudinalement des parois correspondantes du bassin, des moyens assurant une aération et une circulation du liquide entre les deux chambres à une vitesse telle que les boues restent en suspension.
Il est avantageux qu'une telle installation comprenne, en amont du déversoir constituant le passage de sortie du liquide épuré du bassin, au moins une cellule de séparation des boues en suspension, cellule à parois inclinées, immergées, dont l'orifice d'entrée du liquide est situé à un niveau intermédiaire du bassin et l'orifice de sortie légèrement au-dessous du niveau du déversoir, une paroi amont de l'orifice de sortie formant écran et s'étendant au-dessus du niveau supérieur du liquide dans le bassin, pour isoler l'orifice de sortie, la section de passage dans la cellule étant choisie pour assurer d'une part un écoulement laminaire et d'autre part une vitesse ascendante du liquide à l'intérieur qui soit inférieure à la vitesse de sédimentation des boues en suspension.
De préférence, la circulation du liquide dans le bassin et l'aération de celui-ci sont réalisées à l'aide d'un rotor de conception connue, entraîné en mouvement de rotation, ce rotor étant disposé transversalement dans le bassin à proximité de l'entrée du liquide dans le bassin et au-dessus du passage correspondant aménagé dans le plancher intermédiaire pour faire communiquer la chambre inférieure avec la chambre supérieure.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation d'épuration selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale de l'installation, dont la fig. 2 est une vue en plan.
La fig. 3 est une coupe transversale de l'installation.
En référence au dessin, cette installation d'épuration pour liquides comprend un bassin 1 de forme rectan gulaire allongée. Le liquide brut à épurer arrive dans ce bassin 1 par une conduite d'amenée 2, alors que le liquide épuré sort de ce bassin 1 par une conduite d'évacuation 3.
Ce bassin 1 est composé de deux chambres superposées 4 et 5, séparées par un plancher intermédiaire 6.
Les extrémités 7 et S de ce plancher 6 sont espacées longitudinalement des parois 9 du bassin 1.
En amont du déversoir 14, constituant le passage de sortie du liquide épuré du bassin 1, est disposée au moins une cellule 10 de séparation des boues en suspension dans le liquide. Ces cellules 10 sont constituées par des parois inclinées 20, immergées. L'orifice 11 d'entrée du liquide dans les cellules 10 est situé à un niveau intermédiaire du bassin, de préférence à mi-hauteur entre le fond du bassin 1 et le niveau 12 du liquide dans le bassin. Les orifices de sortie 13 du liquide hors des cellules 10 se trouvent légèrement au-dessous du niveau du déversoir 14, en aval duquel le liquide est recueilli dans une rigole 15 reliée à la conduite d'évacuation 3. Une partie 16 de la paroi 20 située le plus en amont forme un écran qui s'étend au-dessus du niveau supérieur 12 du liquide dans le bassin pour isoler les orifices de sortie 13.
La section de passage du liquide dans les cellules 10 est choisie pour assurer d'une part un écoulement laminaire et d'autre part une vitesse ascendante du liquide à l'intérieur qui soit inférieure à la vitesse de sédimentation des boues en suspension.
La circulation du liquide dans le bassin 1 ainsi que l'aération dudit liquide sont assurées par un rotor 17 entraîné par un groupe moteur 18. Ce rotor 17 est disposé transversalement dans le bassin 1, à proximité de l'orifice d'entrée du liquide dans le bassin.
Dans le plancher intermédiaire 6 est aménagé un trou d'homme 19 permettant d'accéder à la chambre inférieure 5.
Le fonctionnement de l'installation décrite ci-dessus se fait de la manière suivante:
Le liquide brut, après avoir subi un prétraitement conventionnel (dessablages passage au travers d'une grille), arrive par la conduite 2 dans le bassin 1. Ce bassin étant subdivisé dans le sens horizontal en deux chambres 4 et 5 superposées, une circulation du liquide s'opère dans ce bassin 1, selon les flèches, ceci grâce au mouvement de rotation du rotor 17 qui produit simultanément une aération du liquide par effet de barbotage à la surface de celui-ci.
Le rotor 17 tend donc à chasser le liquide horizontalement dans la chambre 4 vers l'extré- mité opposée, le liquide en mouvement contournant l'extrémité 8 du plancher 6 pour pénétrer dans la chambre inférieure 5 et s'écouler dans celle-ci en sens inverse, pour déboucher à nouveau dans la chambre 4 en contournant l'extrémité 7 du plancher 6. Le passage du liquide sous le rotor 17 où se produit une certaine dépression, redonne une nouvelle impulsion à la masse liquide créant le courant dans la chambre supérieure 4 tout en aérant le liquide. Il s'ensuit une circulation continue à travers les chambres 4 et 5 avec une vitesse d'écoulement réglée de telle manière que les matières en suspension ne peuvent pas se décanter.
Le séjour du liquide dans le bassin 1 est d'au moins une heure pour permettre la création de la boue activée qui assimile les impuretés organiques et les réduit par voie biologique, selon le processus connu.
La masse de liquide qui subit une aération et une oxygénation continues contient de nombreuses bulles d'air qui sont entraînées dans le courant du liquide dans le compartiment inférieur 5. Ceci a pour effet que ces bulles d'air sont obligatoirement maintenues plus longtemps en contact avec le liquide, d'où un rendement d'absorption d'oxygène plus élevé de l'installation. Sous le plancher 6 se forme une mince couche d'air qui s'accumule et qui s'échappe progressivement par l'extrémité 7 dans la masse de liquide retournant dans le compartiment 4. Cet air est entraîné à nouveau dans le courant, ce qui a pour effet, en combinaison avec l'introduction nouvelle d'air par le rotor, une forte oxygénation de la masse liquide.
Le débit entrant par la conduite 2 doit sortir par la conduite d'évacuation 3. Le liquide chargé de boues activées, floconneuses, doit être clarifié avant son évacuation. Cette opération est réalisée par le passage du liquide à travers les cellules 10 disposées près du canal de sortie 3. Le fonctionnement d'une telle cellule de séparation 10 est le suivant:
Le liquide chargé de boues activées entre par les orifices inférieurs 11 des cellules 10 pour remonter lentement vers les orifices de sortie 13. La vitesse du liquide le long des cellules 10 étant inférieure à la vitesse de sédimentation des particules boueuses, il s'en suit alors que celles-ci descendent le long du fond incliné de chaque cellule 10.
Etant donné que les parois 20 inclinées des cellules 10 sont à faible distance l'une de l'autre (de l'ordre de 50 à 150 mm), la particule de boue en cours de sédimentation rencontre rapidement la surface inférieure de la cellule 10. Les nombreuses particules en mouvement descendant de sédimentation se concentrent alors pour former sur chaque paroi inclinée une couche de boue plus consistante qui glisse vers l'orifice d'entrée 1 1 par gravité, pour finalement retomber dans le bassin 1 et se mélanger à nouveau dans la masse de liquide en circulation.
Dans chaque cellule 10, il se produit donc deux mouvements ou deux courants opposés, soit dans la zone supérieure un courant ascendant du liquide et dans la zone inférieure de la cellule 10 un courant descendant de la boue. L'expérience a montré que la vitesse de passage du liquide dans chaque cellule 10 doit être plus petite ou égale à 15 m3/m2/h, vitesse variable selon la nature des boues à séparer. Le nombre des cellules 10 inclinées sera donc choisi en fonction du débit.
Le prolongement 16 formant écran de la paroi 20 située le plus en amont par rapport à l'orifice de sortie assure une séparation efficace du niveau 12 de liquide en traitement dans le bassin 1, par rapport au niveau de liquide clarifié sortant par les orifices 13,
Le déversoir 14, par-dessus lequel passe le liquide clarifié, maintient un niveau constant dans l'installation.
Le liquide épuré qui est collecté dans la rigole 15 peut être finalement évacué par la conduite 3. Cet ensemble de cellules 10 de séparation élimine donc l'utilisation d'un décanteur final séparé du premier bassin de traitement, ce qui supprime également le pompage des boues pour ramener celles ci vers le bassin 1 d'aération.
Le bassin 1, le plancher 6 et l'ensemble des cellules
10 peuvent être construits en métal, en matière plastique, en amiante-ciment ou en béton, soit entièrement, soit partiellement. Il est important, pour le bon fonctionnement de l'ensemble des cellules de séparation, que les surfaces de leurs parois soient lisses. Les parois 20 inclinées délimitant les cellules pourraient être montées de façon amovible dans le bassin. Bien entendu, ces parois 20 peuvent être disposées en un point quelconque de la paroi du bassin 1, voisin de l'orifice de sortie de l'eau épurée de ce bassin.
Il est à noter qu'un tel ensemble de cellules de séparation des boues pourrait être utilisé dans n'importe quel bassin d'aération de construction connue autre que celui représenté aux dessins, un tel ensemble permettant la suppression du bassin de décantation habituellement utilisé dans les installations existantes.
En variante, et selon la largeur des cellules 10, un cloisonnement vertical peut être prévu entre les parois 20 pour compartimenter chaque cellule en plusieurs canaux parallèles.
Il est à noter que le trou d'homme 19 est fermé par son couvercle pendant le fonctionnement normal de l'installation. Ce trou d'homme 19 est destiné à faciliter la vérification du fond du bassin 1 lors d'une révision de celui-ci ou lors d'un pompage éventuel de boues en surabondance.