FR2925481A1 - DEVICE FOR PURIFYING DOMESTIC EFFLUENTS - Google Patents
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Abstract
Dispositif d'épuration (1) d'effluents domestiques, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un premier étage de filtration I comprenant:- au moins un massif filtrant (4) comprenant une pluralité de couches (41, 42), chacune composée d'un matériau minéral particulaire, dont la granulométrie augmente de la surface du massif vers le fond du massif et,- au moins une couche de drainage (5) composée de fragments (6) de pneumatiques, dans laquelle débouche une cheminée d'aération (7).Device for the purification (1) of domestic effluents, characterized in that it comprises at least a first filtration stage I comprising: - at least one filter bed (4) comprising a plurality of layers (41, 42), each composed of a particulate mineral material, the particle size of which increases from the surface of the solid to the bottom of the solid mass and, at least one drainage layer (5) composed of fragments (6) of tires, into which a stack of aeration (7).
Description
La présente invention concerne un dispositif d'épuration d'effluents. En matière de traitement d'effluents de type eaux usées domestiques, on a recours de manière classique à des filtres plantés de macrophytes qui fonctionnent selon le principe d'épuration biologique aérobie. The present invention relates to an effluent purification device. In the treatment of domestic sewage effluents, macrophyte plant filters are conventionally used which operate on the principle of aerobic biological purification.
De façon schématique, un dispositif d'épuration classique tel que celui illustré à la figure 1 comprend deux ou trois étages de filtration, ces étapes de filtration peuvent être disposées en cascade ou peuvent être superposées. Chaque étape de filtration est constituée d'un massif filtrant minéral composé de couches de granulométrie croissante du haut vers le bas. Concrètement, chaque massif filtrant est composé (de la surface du massif vers le fond du massif) de gravier fin ou de sable, de gravier grossier et d'un lit de galets. La granulométrie est croissante en allant de la surface vers le fond du massif filtrant. In a schematic manner, a conventional purification device such as that illustrated in FIG. 1 comprises two or three filtration stages, these filtration steps can be arranged in cascade or can be superimposed. Each filtration step consists of a mineral filter mass composed of layers of increasing grain size from top to bottom. Specifically, each filter bed is composed (from the surface of the massif to the bottom of the massif) of fine gravel or sand, coarse gravel and a bed of pebbles. The particle size is increasing by going from the surface to the bottom of the filtering mass.
Des roseaux sont, par ailleurs, plantés à la surface du massif filtrant. Le principe de fonctionnement d'un tel filtre est le suivant. L'effluent est déversé sur la surface du massif filtrant. Sous l'effet de la gravité, l'effluent percole à travers le massif filtrant. Les matières en suspension dans l'effluent sont retenues à la surface du massif filtrant et forment une accumulation de boue. Le rôle des roseaux est de fragmenter l'accumulation de boues. Les eaux traitées sont évacuées par un drain qui court au fond du massif filtrant. Reeds are, moreover, planted on the surface of the filtering mass. The operating principle of such a filter is as follows. The effluent is discharged onto the surface of the filter bed. Under the effect of gravity, the effluent percolates through the filter bed. The suspended solids in the effluent are retained on the surface of the filter bed and form a sludge accumulation. The role of the reeds is to fragment the accumulation of sludge. The treated water is evacuated by a drain which runs at the bottom of the filtering mass.
Ces dispositifs de filtration présentent d'excellente performance pour le traitement d'effluents de type eaux domestiques usées et présentent l'avantage de ne requérir qu'une faible maintenance, d'avoir un faible coût énergétique, de s'intégrer dans le paysage. A l'usage, on peut constater cependant un colmatage du massif 30 filtrant minéral. Notamment, la couche minérale inférieure qui est constituée de galets a tendance être colmatée par du sable et des fines issues de l'erosion des couches supérieures. Or, il est essentiel qu'au niveau de cette couche, les effluents soient convenablement oxygénés. La présence de galets permet 35 normalement de créer des cavités qui assurent l'oxygénation des effluents. These filtration devices have excellent performance for the treatment of domestic waste water effluents and have the advantage of requiring only low maintenance, low energy cost, integration into the landscape. In use, however, it can be seen a clogging of the mineral filtering mass. In particular, the lower mineral layer which consists of pebbles tends to be clogged with sand and fines from the erosion of the upper layers. However, it is essential that the level of this layer, the effluents are properly oxygenated. The presence of rollers normally makes it possible to create cavities which ensure the oxygenation of the effluents.
L'érosion des galets diminue la taille des cavités et, par conséquent, diminue l'oxygénation des effluents. Cela signifie que le rendement du dispositif peut diminuer significativement après plusieurs années de fonctionnement. The erosion of the pebbles reduces the size of the cavities and, consequently, decreases the oxygenation of the effluents. This means that the efficiency of the device can decrease significantly after several years of operation.
Il faut alors prévoir une rénovation du dispositif qui est une opération lourde et coûteuse durant laquelle le dispositif n'est plus opérationnel. Il convient, en effet, de curer le massif filtrant qui ne remplit plus son office de filtration. En règle générale, il faut également remplacer le le géo 10 textile dans lequel le massif filtrant est retenu. Dans ce contexte technique, un but de l'invention est de proposer un dispositif de filtration d'effluents qui garantisse, dans un temps, une oxygénation des effluents. L'invention a pour objet un dispositif d'épuration d'effluents 15 domestiques, qui comprend au moins un premier étage de filtration comprenant : - au moins un massif filtrant comprenant une pluralité de couches, chacune composée d'un matériau minéral particulaire dont la granulométrie augmente de la surface du massif vers le fond du 20 massif et, - au moins une couche de drainage composée de fragments de pneumatiques, dans laquelle débouche une cheminée d'aération. Le fondement de l'invention est d'utiliser des fragments de pneumatiques pour réaliser la couche de drainage d'un dispositif d'épuration. 25 L'invention permet ainsi de constituer une couche de drainage qui est largement insensible à l'érosion. Par conséquent, au cours du temps, la couche de drainage conserve toute sa capacité à fournir l'oxygénation nécessaire au traitement aérobie des effluents. Par ailleurs, les pneumatiques usagés, après déchiquetage, trouvent, avec l'invention, une nouvelle voie d'utilisation. 30 Dans une forme de réalisation avantageuse, le dispositif d'épuration d'effluents domestiques comprend un premier étage de filtration superposé à au moins un deuxième étage de filtration, le deuxième étage de filtration comprenant : - un deuxième massif filtrant comprenant une pluralité de couches 35 minérales particulaires dont la granulométrie augmente de la surface du massif vers le fond du massif et, - une deuxième couche de drainage composée de fragments de pneumatiques, dans laquelle débouche une cheminée d'aération qui traverse le premier étage de filtration. Dans cette configuration de l'invention, il est prévu un traitement primaire des effluents par un premier étage de filtration et un traitement secondaire par un deuxième étage de filtration, les premier et deuxième étages de filtration étant superposés. Cette configuration de l'invention exige le creusement d'une fosse permettant de recevoir deux étages de filtration mais a l'avantage important de limiter l'emprise foncière par rapport à un dispositif dans lequel les étages de filtration sont disposés en cascade. En pratique, la couche de drainage de fragments de pneumatiques présente une proportion de vide de l'ordre au moins de 60%. De manière concrète, les fragments de pneumatiques peuvent présenter des dimensions de l'ordre de, par exemple, ; ce qui permet de 15 ménager des cavités qui assurent l'oxygénation du massif filtrant. Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche de fragments de pneumatiques peut présenter une épaisseur au moins de 0, 25 m. En pratique, le premier massif présente deux couches superposées de matériaux minéraux particulaires de granulométrie augmentant de la couche 20 supérieure à la couche inférieure. Dans une forme d'exécution de l'invention, le premier massif de filtration peut présenter une couche de gravier de granulométrie de l'ordre 2 à 6 mm et d'épaisseur de l'ordre de 0,5 m superposée sur une couche de gravier de granulométrie de l'ordre de 6 à 10 mm et d'épaisseur de l'ordre de 25 0,1 m. Il est également envisagé une forme d'exécution de l'invention dans laquelle le deuxième massif de filtration présente une couche de sable de granulométrie de l'ordre de 0 à 2 mm et d'épaisseur d'environ 0,3 m disposée sur une couche de gravier de granulométrie de l'ordre de 2 à 6 mm et 30 d'épaisseur d'environ 0,3 m disposée sur une couche de gravier de granulométrie l'ordre de 6 à 10 mm et d'épaisseur de l'ordre 0,1 m. Pour sa bonne compréhension, l'invention est décrite en référence au dessin ci annexé montrant à titre d'exemple non limitatifs deux formes de réalisation du dispositif selon l'invention. 35 Figure 1 montre, en coupe, une forme de réalisation d'un dispositif d'épuration selon l'invention, montrant plusieurs massifs filtrants superposés, Figure 2 est une représentation mixte en coupe et en vue de dessus d'un dispositif d'épuration à deux étages de filtration. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on peut voir que le dispositif d'épuration 1 est disposé dans une fosse 2 qui a été préalablement creusée dans le sol. La surface de cette fosse 2 est recouverte d'une nappe de matériau synthétique imperméable 3. Dans l'exemple montré à la figure 1, l'épuration d'effluents est réalisée par deux étages de filtration qui sont superposés dont la description est faite en référence au parcours des effluents dans le dispositif d'épuration. It is then necessary to provide for a renovation of the device which is a heavy and expensive operation during which the device is no longer operational. It is advisable, indeed, to cure the filtering mass which does not fulfill its office of filtration any more. In general, it is also necessary to replace the geo textile in which the filtering mass is retained. In this technical context, an aim of the invention is to propose an effluent filtration device which guarantees, in a time, an oxygenation of the effluents. The invention relates to a device for cleaning domestic effluents, which comprises at least a first filtration stage comprising: at least one filter bed comprising a plurality of layers, each composed of a particulate mineral material of which the granulometry increases from the surface of the massif to the bottom of the massif and - at least one drainage layer composed of tire fragments, into which an air vent opens. The basis of the invention is to use tire fragments to achieve the drainage layer of a purification device. The invention thus makes it possible to form a drainage layer which is largely insensitive to erosion. As a result, over time, the drainage layer retains its ability to provide the oxygenation required for aerobic effluent treatment. Moreover, the used tires, after shredding, find, with the invention, a new way of use. In an advantageous embodiment, the domestic effluent purification device comprises a first filtration stage superimposed on at least a second filtration stage, the second filtration stage comprising: a second filtering mass comprising a plurality of layers; 35 particulate minerals whose particle size increases from the surface of the massif to the bottom of the massif and, - a second drainage layer composed of fragments of tires, into which opens a vent that passes through the first filtration stage. In this configuration of the invention, there is provided a primary effluent treatment by a first filtration stage and a secondary treatment by a second filtration stage, the first and second filtration stages being superimposed. This configuration of the invention requires the digging of a pit for receiving two stages of filtration but has the important advantage of limiting the land grip with respect to a device in which the filtration stages are arranged in cascade. In practice, the drainage layer of tire fragments has a vacuum proportion of the order of at least 60%. Concretely, the tire fragments may have dimensions of the order of, for example,; This makes it possible to provide cavities which ensure the oxygenation of the filter bed. In one embodiment of the invention, the layer of tire fragments may have a thickness of at least 0.25 m. In practice, the first solid has two superimposed layers of particulate inorganic materials of granulometry increasing from the upper layer to the lower layer. In one embodiment of the invention, the first filter bed may have a layer of gravel with a particle size of 2 to 6 mm and a thickness of about 0.5 m superimposed on a layer of granular gravel of the order of 6 to 10 mm and thickness of about 0.1 m. It is also envisaged an embodiment of the invention in which the second filter bed has a sand layer with a particle size of about 0 to 2 mm and a thickness of about 0.3 m arranged on a layer of gravel with a particle size of about 2 to 6 mm and a thickness of about 0.3 m placed on a layer of gravel with a particle size of about 6 to 10 mm and thickness of the order 0.1 m. For a good understanding, the invention is described with reference to the accompanying drawing showing by way of non-limiting example two embodiments of the device according to the invention. FIG. 1 shows, in section, an embodiment of a purification device according to the invention, showing several superimposed filtering masses, FIG. 2 is a mixed representation in section and in plan view of a purification device. two stages of filtration. Referring firstly to Figure 1, it can be seen that the purification device 1 is disposed in a pit 2 which has been previously dug into the ground. The surface of this pit 2 is covered with a sheet of impermeable synthetic material 3. In the example shown in FIG. 1, the effluent purification is carried out by two superposed filtration stages, the description of which is made in reference to the flow of effluents in the purification device.
Le premier étage de filtration est constitué d'un massif filtrant 4 et d'une couche de drainage 5. Le massif filtrant 4 est lui-même constitué de deux couches 41, 42 de matériau minéral particulaire. En pratique, la couche supérieure 41 qui peut avoir une épaisseur de l'ordre, par exemple, de 50 centimètres, est constituée de graviers dont la granulométrie peut être, par exemple, de l'ordre de 2 à 6 millimètres. La seconde couche 42 du massif filtrant 4 qui peut, par exemple, présenter une épaisseur de 10 centimètres, peut être constituée d'une couche de graviers dont la granulométrie peut être, par exemple, comprise entre 6 et 10 millimètres. Le point à noter est que la granulométrie à l'intérieur du massif filtrant 4 augmente de la surface vers le fond du massif filtrant. De façon spécifique à l'invention, le massif filtrant repose sur une couche de drainage qui est constituée de fragments 6 de pneumatiques. De préférence, il s'agit de fragments de pneumatiques usagés qui trouvent là une voie de recyclage. En pratique, les fragments 6 de pneumatiques peuvent être obtenus par déchiquetage et peuvent présenter des dimensions de l'ordre de par de 50 à 200 mm. Ces valeurs sont indicatives et selon les cas, il peut être possible de d'aller au delà ou au dessous de ces valeurs. Le vide créé à l'intérieur de la couche de drainage peut être ainsi de 65 %. La couche de drainage est disposée sur une épaisseur qui peut être au minimum de 25 centimètres. The first filtration stage consists of a filter bed 4 and a drainage layer 5. The filter bed 4 itself consists of two layers 41, 42 of particulate mineral material. In practice, the upper layer 41 which may have a thickness of the order, for example, of 50 centimeters, is made of gravel whose particle size may be, for example, of the order of 2 to 6 millimeters. The second layer 42 of the filter bed 4 which may, for example, have a thickness of 10 centimeters, may consist of a gravel layer whose particle size may be, for example, between 6 and 10 millimeters. The point to note is that the particle size inside the filter bed 4 increases from the surface towards the bottom of the filtering mass. Specifically to the invention, the filter bed rests on a drainage layer which consists of tire fragments 6. Preferably, it is used tire fragments which find there a way of recycling. In practice, tire fragments 6 can be obtained by shredding and can have dimensions of the order of 50 to 200 mm. These values are indicative and depending on the case, it may be possible to go beyond or below these values. The vacuum created inside the drainage layer can thus be 65%. The drainage layer is placed on a thickness that can be at least 25 centimeters.
Une cheminée d'aération 7 traverse le massif filtrant 4 et vient déboucher dans la couche de drainage 5 formée de fragments 6 de pneumatiques. Comme cela apparaît sur cette figure, ce premier étage de filtration est disposé au dessus d'un second étage de filtration qui présente sensiblement la même structure, à savoir un massif filtrant 8 superposé sur une couche de drainage 9. Dans le cas du deuxième étage de filtration II, le massif filtrant 8 est composé de trois couches 81, 82, 83 de matière minérale particulaire. An air vent 7 passes through the filtering mass 4 and opens into the drainage layer 5 formed of fragments 6 of tires. As shown in this figure, this first filtration stage is disposed above a second filtration stage which has substantially the same structure, namely a filter bed 8 superimposed on a drainage layer 9. In the case of the second stage Filtration unit II, the filter bed 8 is composed of three layers 81, 82, 83 of particulate mineral material.
Il s'agit, en allant de la couche supérieure à la couche inférieure, d'une couche de sable 81 dont l'épaisseur peut être, par exemple, de l'ordre de 30 centimètres. La granulométrie de cette couche de sable est comprise entre 0 et 2 millimètres. Au dessous de cette couche de sable, est disposée une couche de graviers 82 dont l'épaisseur peut être également, par exemple, de 30 centimètres, cette couche de sable peut présenter une granulométrie comprise entre 2 et 6 millimètres. Enfin, la couche inférieure du massif filtrant est constituée d'une couche de graviers dont la granulométrie est de l'ordre de 6 à 10 millimètres. This is, going from the upper layer to the lower layer, a layer of sand 81 whose thickness may be, for example, of the order of 30 centimeters. The particle size of this layer of sand is between 0 and 2 millimeters. Below this layer of sand is disposed a layer of gravel 82 whose thickness may be also, for example, 30 centimeters, this sand layer may have a particle size of between 2 and 6 millimeters. Finally, the lower layer of the filter bed consists of a gravel layer whose particle size is of the order of 6 to 10 millimeters.
L'épaisseur de cette couche de graviers peut être par exemple de l'ordre de 10 centimètres. Le deuxième massif filtrant repose sur une couche de drainage 9 qui est constituée de fragments 6 de pneumatiques identiques à ceux formant la couche de drainage 5 sur laquelle repose le premier massif filtrant. The thickness of this layer of gravel may be for example of the order of 10 centimeters. The second filter bed rests on a drainage layer 9 which consists of fragments 6 of tires identical to those forming the drainage layer 5 on which the first filter bed rests.
Une cheminée d'aération 10 traverse le premier massif filtrant, la première couche de drainage, le second massif filtrant et vient déboucher dans la seconde couche de drainage. Si, sur la figure 1, on peut voir deux cheminées d'aération 7 et 10, il doit être clair que le dispositif présente une série de cheminées d'aération disposées selon un pas régulier de façon à ce que chacune des première et deuxième couches de drainage soit aérée et puisse recevoir de l'oxygène qui, comme on va le voir, est essentielle dans le traitement des effluents. Le dispositif comprend, en outre, plusieurs conduits d'arrivée d'effluents, dont un exemple apparaît à la figure 1. An air vent 10 passes through the first filter bed, the first drainage layer, the second filter bed and comes into the second drainage layer. If, in FIG. 1, two ventilation chimneys 7 and 10 can be seen, it should be clear that the device has a series of ventilation chimneys arranged in a regular pitch so that each of the first and second layers drainage is aerated and can receive oxygen which, as we will see, is essential in the treatment of effluents. The device further comprises several effluent inlet ducts, an example of which appears in FIG.
Au droit de l'orifice de sortie du conduit d'arrivée d'effluents est disposée une plaque de répartition 12 sur laquelle les effluents viennent se déverser et se répartissent uniformément à la surface du premier massif filtrant I. On note également la présence de roseaux 13 qui sont enracinés dans la couche supérieure du premier massif filtrant I. At the outlet orifice of the effluent inlet conduit is disposed a distribution plate 12 on which the effluents are poured out and are distributed uniformly on the surface of the first filter bed I. There is also the presence of reeds 13 which are rooted in the upper layer of the first filter bed I.
En pratique, l'épuration des effluents se produit de la manière suivante. Des effluents éventuellement décantés sont déversés sur le dispositif de filtration. Ces effluents percolent dans le premier massif filtrant I. L'effluent subit une étape initiale de filtration au cours de laquelle les matières en suspension sont retenues par la couche de graviers 41. Le rôle des roseaux 13 est alors de fragmenter les boues qui se forment par accumulation à la surface du premier massif filtrant I. De façon connue en soi, la dégradation biologique est réalisée par la biomasse microbienne aérobie fixée à l'intérieur du massif filtrant. L'oxygénation qui est le critère essentiel pour le bon fonctionnement de ce type de dispositif d'épuration est réalisée par la couche de drainage qui est, dans le cas de l'invention, réalisée par des fragments 6 de pneumatiques. Les fragments 6 de pneumatiques ont l'avantage, par rapport aux galets utilisés dans les dispositifs pré-existants, d'être insensibles à l'érosion et de ménager des espaces vides dans une proportion bien supérieure. Dans sa configuration montrée à la figure 1, le dispositif selon l'invention présente deux étages de filtration I et II superposés. Cette disposition permet de concentrer, sur une faible surface foncière, une installation qui est habituellement présente en deux fosses. In practice, the purification of the effluents occurs in the following manner. Any effluent that may be decanted is poured onto the filtration device. These effluents percolate into the first filter bed I. The effluent undergoes an initial filtration step during which the suspended matter is retained by the gravel layer 41. The role of the reeds 13 is then to break up the sludge that forms by accumulation on the surface of the first filter bed I. In a manner known per se, the biological degradation is carried out by the aerobic microbial biomass fixed inside the filter bed. Oxygenation which is the essential criterion for the proper functioning of this type of purification device is carried out by the drainage layer which is, in the case of the invention, produced by fragments 6 of tires. The tire fragments 6 have the advantage, compared to the rollers used in the pre-existing devices, to be insensitive to erosion and to provide empty spaces in a much higher proportion. In its configuration shown in FIG. 1, the device according to the invention has two superposed filtration stages I and II. This arrangement makes it possible to concentrate, on a small surface area, an installation which is usually present in two pits.
La figure 2 montre ce cas de figure dans lequel la filtration se fait sur deux étages qui sont physiquement séparés et qui sont chacun logés dans une fosse propre. Dans l'exemple de la figure 2, on retrouve le premier étage de filtration I qui correspond au premier étage de la figure 1, c'est-à-dire un étage constitué d'un massif filtrant 4 composé de particules minérales de granulométrie augmentant de la surface vers le fond, ce massif filtrant reposant sur une couche de fragments de pneumatiques. En aval de ce premier étage de filtration, est disposé un second étage de filtration qui présente une structure semblable à celle du deuxième 35 étage de filtration montré à la figure 1. Figure 2 shows this case in which the filtration is done on two floors which are physically separated and which are each housed in a clean pit. In the example of Figure 2, there is the first filtration stage I which corresponds to the first stage of Figure 1, that is to say a stage consisting of a filter bed 4 composed of mineral particles of increasing particle size. from the surface towards the bottom, this filtering mass resting on a layer of tire fragments. Downstream of this first filtration stage is a second filtration stage which has a structure similar to that of the second filtration stage shown in FIG.
Quelles que soient ses modes de mises en oeuvre, le point essentiel de l'invention réside dans l'utilisation de fragments de pneumatiques. L'utilisation de fragments 6 de pneumatiques s'avère extrêmement avantageuse sur de nombreux points. Les fragments 6 de pneumatiques sont en effet disponibles en grande quantité ; ils assurent une amélioration sensible de l'aération et, par voie de conséquence, ils assurent un traitement d'épuration de meilleure qualité puisque la filtration repose sur le principe d'une dégradation aérobie. De plus, les fragments 6 de pneumatiques qui sont insensibles à l'érosion suppriment le risque de colmatage qui existe dans le cas des dispositifs conventionnels dans lesquels des fines issues de l'érosion des galets formant le couche de drainage colmatent cette couche et progressivement diminuent l'oxygénation du massif filtrant. Le dispositif selon l'invention présente donc une durée de vie bien 15 supérieure à celle des dispositifs connus jusqu'alors. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs, mais elle en embrasse au contraire toutes les formes de réalisation. Whatever its modes of implementation, the essential point of the invention lies in the use of tire fragments. The use of tire fragments 6 is extremely advantageous in many respects. The tire fragments 6 are indeed available in large quantities; they provide a significant improvement in the aeration and, consequently, they provide a treatment treatment of better quality since the filtration is based on the principle of aerobic degradation. In addition, tire fragments 6 which are insensitive to erosion eliminate the risk of clogging which exists in the case of conventional devices in which fines resulting from the erosion of the pebbles forming the drainage layer clog up this layer and gradually decrease. the oxygenation of the filter bed. The device according to the invention thus has a much longer life than the devices known hitherto. Of course, the invention is not limited to the embodiments described above by way of non-limiting examples, but it encompasses all the embodiments.
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