Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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La présente invention concerne une cuve pour le traite-
ment d'eaux usées par digestion bactérienne.
Plus particulièrement, l'invention concerne une unité de
traitement en vue de l'oxydation des déchets organiques en sus-
pension dans les eaux usées, ces déchets organiques étant soumis
à oxydation par digestion aérobie de micro-organismes développés
au sein du milieu liquide.
On sait que les cuves de traitement par digestion
aérobie doivent permettre à la fois l'apport au sein du milieu
liquide de l'oxygène nécessaire au développement, a la proliféra-
tion et à l'action des micro-organismes au sein des "boues
activées"; a cet effet, on prévoit l'action d'une turbine d'aéra-
tion tournant a faible vitesse et creant, d'une part, un brassage
des eaux en vue d'assurer leur homogénéité et, d'autre part, une
émulsion et l'introduction d'air au sein du milieu liquide sous
forme de bulles, cet air apportant l'oxygene necessaire aux micro-
organismes en suspension; cependant, il est egalement necessaire,
au sein de la cuve, de separer cette zone d'activation d'une zone
de decantation ou de repos telle qu'on puisse y prelever les -
eaux traitees et epurees.
Le probleme auquel on se heurte consiste a trouver un
equilibre dynamique entre la zone centrale d'activation soumise
a l'action de la turbine, cette zone correspondant au brassage
des eaux et a l'apport d'oxygene atmospherique, d'une part, et -
la zone de repos ou de décantation d'ou seront prélevées les eaux
épurees, d'autre part.' ~ -
Selon une caractéristique connue en soi, on utilise
une jupe intérieure délimitant au sein de la cuve une zone péri-
phérique de tranquillisation ou se rassemblent les eaux épurées
et évacuées par une goulotte ou une conduite.
Cependant, il demeure délicat de définir exactement la
zone frontiere ou zone de passage entre la partie centrale de la
~ ' .
~ , ' ' '' ' ' : :- ~
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cuve ou zone d'activation et la couronne périphérique de tran-
quillisation; il importe en effet d'éviter que les eaux remon-
tant de la partie centrale d'activation vers la zone périphéri-
que, en déterminant un courant ascendant, n'entraînent alors des
particules organiques en suspension non digérées.
Le but de la présente invention est donc de créer un
equilibre entre les zones peripherique ou de tranquillisation et
la zone centrale d'activation en definissant une section de pas-
sage entre ces deux zones, telle que la remontee des eaux vers
la partie periphérique n'entraîne pas un nombre trop élevé de
particules non digérées.
L'invention concerne, à cet effet, une installation de
traitement d'eaux usées par digestion bactérienne comportant:
une cuve extérieure cylindrique ayant une base en forme de tronc
de cône inversé; une paroi a l'intérieur de ladite cuve délimi-
tant intérieurement une zone centrale d'activation et, avec ladite
cuve, une zone périphérique de décantation et de prélevement des
eaux épurées, et une cheminée au centre de la zone d'activation
associée à un dispositif d'oxygenation. La paroi int~rieure,
qui delimite avec la cuve exterieure la zone de decantation peri-
pherique, est prolongee à sa base par un element de paroi qui
definit un passage étroit faisant communiquer la zone centrale
d'activation avec la zone périphérique. Ce passage est en forme
de couronne et présente un diamètre croissant vers le haut pour
assurer ainsi le cheminement non vertical des filets de fluide
ascendants.
Selon une forme de réalisation de l'invention la paroi
délimitant, avec la cuve, la zone de décantation est formée d'un
tronc de cône droit sup~rieur et d'un tronc de cône inversé infé-
rieur dispose parallèlement au tronc de cône inverse constituantla base de la cuve, le tronc de cône inverse formant la base de
la paroi et le tronc de cône inverse formant la base de la cuve
. ~ ~ - 2 -
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étant disposés concentriquement l'un par rapport à l'autre et
étant réunis par des cloisonnements radiaux définissant entre eux
des conduits par lesquels la zone centrale d'activation communi-
que avec la zone périphérique de décantation.
Selon une autre réalisation la base de la cuve est
prévue avec un profil général curviforme, la base de la paroi
intérieure étant prévue également avec un profil curviforme se
resserrant en direction de la base de la cuve, la base de la
paroi intérieure suivant a distance sensiblement constante la base
curviforme de la cuve en définissant un passage resserré cons-
titué par une couronne ou volume de révolution de section incur-
vée et de diamètre s'élargissant vers le haut.
Les parois, respectivement de la base de la cuve,
d'une part, et de la base de la jupe, d'autre part, se suivent
sur une certaine distance en définissant une section de passage
annulaire dont le diamètre va croissant vers le haut; dans ces
conditions, le cheminement des filets de fluide au sein de ce
passage est non vertical.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée -
en rapport avec une forme de réalisation préférentielle pré-
sentee a titre d'exemple non limitatif en se référant aux ~ -
diverses planches de dessins annexées.
., ~ , ~ . . .
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La figure 1 représente une vue en élévation frontale
d'une cuve de traitement selon une première forme avec capacité
auxiliaire de décantation.
La figure 2 représente une vue en plan de l'ensemble
de la capacité auxiliaire.
La figure 3 représente une vue en élévation latérale
montrant la cuve et la capacité auxiliaire la prolongeant.
La figure 4 montre une vue en coupe de la cuve et
de sa capacité auxiliaire qui lui est rapportée.
La figure 5 représente une variante sans capacité
auxiliaire.
Les figures 6 et 7 représentent une autre variante
de l'invention pour une cuve de traitement de plus grande
dimension à jupe intérieure biconique.
Les figures 8 et 9 représentent une turbine d'aéra-
tion adaptée à la réalisation d'un dispositif d'oxygénation pour
les cuves des figures 1 ~ 7.~ :
Selon les figures 1 à 4 on voit que l'unité de
traitement se compose d'une cuve 1 formée d'un corps de révolu-
tion de forme générale avoidale, par exemple cette cuve peutêtre décomposée en deux parties supérieure et inférieure qui
s'emboîtent l'une dans l'autre.
Les effluents à traiter arrivent par la canalisation
2 qui débouche dans la partie centrale 3 correspondant à la
zone d'activation de la cuve. Cette zone centrale d'activation
3 est séparée de la zone périphérique 4 par une paroi intéri-
eure 5 formant une jupe intérieure.
De facon connue les eaux déversées dans la partie
centrale 3 sont soumises à un phénomène d'oxygénation par
insufflation d'air ou par brassage du milieu de facon à
dissoudre l'oxygène atmosphérique dans la phase liquide et à
permettre l'apport d'oxygène nécessaire à l'action et au
.- - 3 -
.
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développement des colonies de bactéries agissant dans le
milieu en traitement.
La jupe se prolonge vers le bas en suivant dans sa
partie 6 à courte distance la paroi voisine 7 de la cuve;
le bord inférieur de la jupe 8 est dans l'exemple représenté
découpé en dents de scie et il définit ainsi par rapport à la
paroi une pluralité de passages de section étroite permettant
la communication des eaux provenant de la zone centrale
d'activation 3 vers la zone périphérique annulaire 4 d'où elle
sera évacuée.
Comme on le voit sur les figures 1 à 4 l'ensemble
de la cuve qui forme un corps de révolution de forme générale
ovoide comporte latéralement une capacité rapportée ayant
la forme générale d'une hotte.
Cette capacité comporte deux parois latérales 10
et 10' de forme générale triangulaire et associées à un fond
11 formant un plan incliné rejoignant la base de la cuve; à la
partie supérieure de cette hotte et en position périphérique ; - .
débouche la canalisation 12 pour l'évacuation des eaux traitées.
Le fil de l'eau est représenté dans la cuve de
traitement par la ligne 13 correspondant sensiblement au
; niveau d'évacuation de l'embouchure de latubulure 12.
A l'intérieur de la capacité auxiliaire 14 en forme
de hotte et précédemment décrite, on a disposé un jeu de
chicanes 15r 16 et 17; ces chicanes de déflection s'étendent -~
vers le bas jusqu'~ un niveau voisin du fond 11 de la capacité
auxiliaire; les chicanes 16 et 17 dépassent sensiblement le
niveau du fil de l'eau 13 en sorte qu'elles s'opposent au
- cheminement ultérieur vers l'aval des flottants et notamment
des particules de graisse, l'eau est obligée de suivre le
parcours des flèches.
Ainsi les chicanes disposées dans la capacité
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auxiliaire jouent un double rôle: d'une part elles freinent
la vitesse d'écoulement des veines de fluide en favorisant
un effet de décantation gravimétrique auxiliaire; d'autre part
elles s'opposent au passage des particules flottantes et
notamment des vésicules de graisse qui auraient pu se trouver
acheminées dans la zone de décantation sans avoir été totale-
ment digérées dans la zone d'activation; la capacité auxili-
aire joue ainsi également un rôle de séparateur à graisses
incorporé dans la cuve de digestion.
Dans la capacité auxiliaire rapportée en position
excentrée et périphérique sur la cuve de traitement, les eaux
subissent donc une nouvelle opération de séparation physique,
les particules flottantes étant piégées à la surface par les
chicanes tandis que les particules lourdes sont sédimentées
et rejoignent la base de la cuve en suivant le plan incliné
formé par la paroi 11.
Les particules flottantes peuvent être prélevées et
évacuées par la partie supérieure, la hotte formant capacité
auxiliaire étant prévue avec un couvercle articulé en 18,
accessoirement un dispositif d'évacuation latéral pourrait
être prévu.
On obtient ainsi un ensemble de traitement d'eaux
usées compact et réunissant dans un ensemble unique et homogène
différentes parties fonctionnelles concourant à l'obtention
d'un traitement régulier et équilibré des effluents soumis
en même temps à un t~aitement biologique et à une séparation
gravimétrique dont les effets conjugués permettent d'obtenir
à la sortie une eau parfaitement épurée.
Selon la figure 5 on voit que la base de la paroi ou
jupe 21 a un profil ovoidal qui suit sensiblement le profil
ovoidal de la base de la cuve 20.
Les réalisations des figures 1 à 5 permettent des
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traitements à faible débit et peuvent équiper des maisons
individuelles ou ensembles correspondant à moins de vingt
habitants.
L'installation selon les figures 6 et 7 est prévue
par contre pour des débits plus élevés correspondant par
exemple à la desserte de lotissements ou d'unités d'habitation
de 20 à 200 habitants ou plus; elle comporte une cuve 31
constituant l'enceinte de traitement et contenant les eaux
usées 32 soumises à digestion en milieu bactérien; une paroi
ou jupe intérieure 33 isole une zone périphérique de décanta-
tion 34 d'où sont prélevées les eaux traitées par une goulotte
35.
Le fond de la cuve est en forme de tronc de cône ~ - :
inversé 36. ! .
Une cheminée centrale 37, associée à un dispositif ;
d'oxygénation et de circulation interne des eaux non représenté
aux dessins permet une circulation ascendante centrale et un
retour des eaux par l'extérieur. ~-
Selon l'invention la paroi interne 33 délimitant la
zone de décantation et en forme de cône est prolongée inférieure-
ment par une embase 38 au delà d'une partie centrale cylindrique
42 de faible hauteur.
L'embase tronconique 38 est concentrique et parallèle
à l'embase 36 de la cuve et elle est séparée par un espace
de quelques centimètres d'épaisseur. : -
Des cannel~res ou cloisonnements 39, 39', 39", 39'''
formées de barrettes ou plaquettes ou profilés disposés radiale-
ment et inclinés par rapport à la génératrice de l'embase
38 du décanteur sont solidaires de cette embase 38 et viennent
porter contre l'embase 36 de la cuve; entre deux cannelures
ou cloisonnements voisins est ainsi formé un canal par lequel
la partie inférieure de la zone de décantation communique avec -.
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, . . . . . . . .
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la cellule d'activation 41. Cette pluralité de canaux faisant
communiquer la zone de décantation à la partie centrale du
volume d'aération permet une amélioration sensible du rendement
du volume d'aération pour les raisons qui ont été exposées
précédemment.
Les flèches F 1 montrent le courant ascendant des
eaux dans la cheminée de recirculation, les flèches F 2
montrent le retour des eaux dans la zone externe. Les flèches
F 3 montrent le courant ascendant des eaux dans la zone de
décantation pour leur prélèvement dans la goulotte 35. Les
flèches F 4 montrent le sens de sédimentation et de décanta-
tion des particules à la base de la zone de décantation et
dans les canaux définis par les cloisonnements.
La turbine d'aération représentée aux figures 8 et
9 est disposée horizontalement à l'aplomb du plan d'eau en
étant immergée jusqu'au niveau convenable et réglable en hauteur
selon les besoins et résultats recherchés.
La turbine comporte un axe central de rotation 51
surmontant 1'ensemble et apte à être solidarisé sur 1'arbre
moteur non représenté. L'axe est solidaire par deux éléments
de jonction disposés en croix 52 et 52' d'un élément annulaire
53 supportant les pales 54, 54', 54".
Au centre et dans l'espace défini par l'intérieur de
l'élément annulaire, la turbine comporte un cône 55 de guidage
constitué d'un corps creux et solidarisé sur l'élément annulaire
par exemple par soud~re.
Sur la face inférieure de l'élément annulaire 53
sont rapportées les pales ou ailettes de la turbine, celles-ci
sont constituées de lames verticales comportant une partie ~-
supérieure 56 repliée à angle droit et susceptible d'être
solidarisée sur l'élément support annulaire par soudure.
Les pales ont la forme d'un triangle, un petit côté
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l(?S'~9~8
57, 57', 57" constitue le bord externe de la pale et est
sensiblement moins long que l'autre côté 58, 58', 58" rejoignant
vers le centre la base du cône de guidage.
Comme représenté à la figure 9 les pales ont un
profil curviligne et comportent dans le sens de rotation de la
turbine représenté par la flèche F une première zone très
légèrement concave I suivie vers la périphérie par une seconde
zone nettement convexe II.
De plus les pales sont positionnées sur leur support
10 de fa,con à ce que leur axe longitudinal A, forme avec le . -
rayon R passant par leur centre un angle ~ de sensiblement 45.
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