La présente invention concerne le traitement des eaux usées. L'invention se place dans le domaine des stations d'épuration, particulièrement des digesteurs à lit de boue, très particulièrement des digesteurs à lit de boue de grande taille.

Plus particulièrement, l'invention porte sur un dispositif de diffusion des boues pour les digesteurs à lit de boue qui sont utilisés dans les procédés de digestion anaérobie pour le traitement des boues des eaux usées domestiques.

La digestion anaérobie est un procédé microbiologique dans laquelle les matières organiques sont décomposées par l'action de microorganismes en l'absence d'oxygène. Les microorganismes anaérobies réduisent la quantité de matières organiques présente dans les boues activées biologiquement tout en dégageant des gaz principalement du méthane.

La digestion anaérobie des boues des eaux usées domestiques et industrielles, par exemple municipales et/ou provenant de l'industrie, particulièrement des industries agroalimentaires, exige généralement l'utilisation de grands réservoirs de rétention suffisamment dimensionnés pour accueillir les boues pendant la totalité du temps de rétention nécessaire qui peut dépasser 21 jours.

Ces réservoirs nécessitent un système d'agitation ou de diffusion des boues permanent, afin que les boues soient en permanence en suspension pour une meilleure efficacité de la digestion anaérobie.

Actuellement, les digesteurs à lit de boue fonctionnent en flux ascendant, les boues fraîches sont diffusées dans le fond du digesteur au travers d'une tôle perforée recouvrant toute la surface du fond du digesteur. Les boues sont incorporées sous cette tôle perforée par une canalisation alimentée par une pompe unique au centre, et elles sont diffusées au travers des perforations et traversent le lit de boue qui est maintenu au dessus de la tôle perforée. Cette diffusion est aléatoire car préférentielle près du centre, là où est placée la canalisation de refoulement de la pompe.

Il existe donc un besoin d'amélioration des systèmes de diffusion des boues dans les digesteurs afin de toujours améliorer leur mise en mouvement pour une meilleure efficacité dudit digesteur.

La présente invention porte sur une innovation majeure des systèmes de diffusion et répartition des boues dans les digesteurs de diamètre important.

Ainsi l'invention a pour objet un dispositif de diffusion des boues pour digesteur à lit de boue, particulièrement les digesteurs de grand diamètre, caractérisé en ce qu'il comprend a. un fond constitué d'une paroi pleine relevée sur son pourtour extérieur ; b. d'un couvercle constitué d'une paroi perforée de trous ; c. une alimentation du diffuseur placée au centre du couvercle et débouchant à l'intérieur de l'espace ménagé par la réunion du fond et du couvercle du diffuseur, l'ensemble couvercle/fond constituant un ensemble clos et hermétique. Le dispositif de diffusion selon l'invention constitue une unité indépendante, qui permet de mettre les boues arrivant dans le digesteur en permanence en suspension dans ledit digesteur sous l'effet de la pression exercée par le flux de boue conduit dans le dispositif par l'alimentation dans le volume interne dudit dispositif selon l'invention.

Par clos et hermétique on entend selon l'invention que l'ensemble couvercle/fond délimite un volume sans autre ouverture vers l'extérieur que les trous ménagés dans le couvercle. On comprend donc que le couvercle et le fond sont en contact par leurs circonférences et que le dit contact est hermétique. Selon l'invention, le couvercle dudit dispositif est percé de trous au travers desquels sous l'effet de la pression induite par l'alimentation, les boues vont diffuser.

Un grand avantage de l'invention réside dans le fait que le dispositif selon l'invention peut prendre toutes les dimensions désirées. Ainsi, l'Homme du Métier saura adapter les dimensions extérieures du dispositif selon l'invention en fonction de la taille du digesteur. En effet si l'on conçoit aisément que l'on puisse utiliser un dispositif selon l'invention pour un digesteur, il est en fait beaucoup plus efficace de multiplier le nombre de dispositif selon l'invention dans un même digesteur. En effet les boues étant acheminées au centre de chacun des dispositifs positionnés dans le digesteur, la diffusion de celle-ci est alors beaucoup plus efficace et mieux répartie dans le volume global du digesteur que si l'on utilisait qu'un seul dispositif.

Selon l'invention, le couvercle du dispositif est percé de trous répartis de manière à laisser un passage de diffusion des boues. Pour être efficace ledit passage de diffusion des boues peut être compris entre 15% et 45% de la surface du couvercle, préférentiellement entre 25% et 35 %, très préférentiellement 30%. L'Homme du Métier saura adapter les dimensions des trous du couvercle en fonction du débit et/ou de la pression de l'alimentation en boue, ainsi que de la vitesse de diffusion des boues dans le digesteur qu'il désirera obtenir.

Selon l'invention, les trous du couvercle dudit dispositif peuvent avoir un diamètre compris entre 1 cm et 5 cm, préférentiellement entre 2 cm et 4 cm, très préférentiellement 3 cm.

Selon l'invention, pour une efficacité maximale, la distance interne entre le fond et le couvercle dudit dispositif peut être au minimum comprise entre 5 et 15 cm, préférentiellement au minimum de 10 cm.

L'Homme du Métier saura adapter la forme du dispositif selon l'invention selon les besoins dictés par le digesteur dans lequel il voudra installer ledit dispositif selon l'invention. Ainsi ledit dispositif peut être de forme triangulaire, carré, rectangulaire, parallélépipédique à n côtés, ou encore circulaire. Préférentiellement selon l'invention, le dispositif peut être circulaire.

Bien entendu, l'Homme du Métier saura utiliser les matériaux adéquats pour réaliser les parois du fond et du couvercle du dispositif selon l'invention. Il utilisera préférentiellement les matériaux généralement utilisés dans le domaine des stations d'épuration, ne serait-ce que pour que le dispositif selon l'invention résiste aux contraintes qui lui sont imposées par sa fonction (résistance aux pressions, à la corrosion, à l'oxydation, etc.) comme par exemple le béton, l'acier, particulièrement l'acier inoxydable, ou encore l'acier au carbone. Ainsi selon l'invention, les parois du fond et du couvercle pourront être, simultanément et/ou indépendamment, en béton, en acier, particulièrement en acier inoxydable, ou encore en acier au carbone. Préférentiellement selon l'invention, les parois du fond et du couvercle pourront être-en acier inoxydable.

En ce qui concerne l'échantillonnage des matériaux utilisés, l'Homme du Métier saura là encore déterminer sans difficulté l'épaisseur des parois constituant le fond et le couvercle en fonction de leurs dimensions respectives et des contraintes que ceux-ci auront à subir.

Selon l'invention les parois constituant le fond et le couvercle peut présenter, simultanément et/ou indépendamment, une épaisseur comprise entre 2 et 5 mm, préférentiellement entre 3 et 4 mm.

Selon l'invention, le fond du dispositif prend la forme d'une boite s'il est de forme parallélépipédique ou d'une soucoupe s'il est de forme circulaire, dont le pourtour extérieur est relevé par rapport à son propre fond. Ainsi selon l'invention le pourtour extérieur du fond peut s'élever à une hauteur comprise entre 10 cm et 30 cm, préférentiellement 20 cm, par rapport au fond intérieur du diffuseur.

Selon l'invention l'acheminement des boues dans le diffuseur est assuré par une alimentation qui peut être constituée par une canalisation d'un diamètre compris entre

10 cm et 12 cm, préférentiellement 8 cm, ladite canalisation débouchant à l'intérieur de l'espace interne du diffuseur par un orifice préférentiellement placé au centre du couvercle dudit diffuseur.

L'Homme du Métier saura déterminer les matériaux à utiliser pour ladite canalisation en fonction des dimensions et des contraintes du digesteur. Par exemple, lesdites canalisations peuvent être en fonte, en grès, en ciment, en chlorure de polyvinyle (PVC) ou encore en polyéthylène. Préférentiellement, les canalisations pourront être réalisées en acier inoxydable. L'acheminement des boues jusqu'au diffuseur peut être assuré par tout moyen permettant l'écoulement du flot de boue dans le diffuseur. Cela peut être par simple gravité, mais préférentiellement selon l'invention l'acheminement des boues se fera de manière forcée comme par exemple au moyen d'une pompe poussant la boue dans la canalisation vers l'intérieur du diffuseur. On comprend qu'il y a selon l'invention une alimentation, muni d'une pompe par diffuseur.

On comprend que le flot de boue arrivant en continu dans le diffuseur du fait de la pression induite par la pompe, lesdites boues seront rejetées à l'extérieur dudit diffuseur au travers des trous ménagés dans le couvercle, donc par le haut du diffuseur, dans le volume interne global du digesteur, dans un mouvement ascendant. Selon l'invention, le dispositif de diffusion peut en outre être muni de tous les moyens connus pour réguler et/ou mesurer le débit des boues arrivant dans le diffuseur, la pression desdites boues dans le système d'alimentation et/ou dans le diffuseur, comme par exemple une ou plusieurs vanne(s), électrique(s), mécanique(s), motorisée(s) et/ou pneumatique(s), un ou plusieurs indicateur(s) de pression comme des manomètres, un ou plusieurs débitmètre(s).

Selon l'invention, le circuit d'alimentation en boue peut être muni en outre de tout moyen de purge et/ou de tout moyen de dilatation courant dans ce genre d'installation.

L'alimentation générale en boue du digesteur peut être réalisée par tout moyen déjà connu comme par exemple une simple canalisation débouchant dans le haut du digesteur et déversant le flot de boue à traiter dans ledit digesteur, la pompe reliée à l'alimentation du diffuseur prélevant les boues à diffuser dans le volume global des boues contenues dans ledit digesteur et refoulant lesdites boues au travers du diffuseur selon l'invention dans le même volume global dudit digesteur.

Selon l'invention, un moyen préféré d'alimenter ledit digesteur en boue est réalisé au travers d'un moyen d'injection des boues à incorporer dans le digesteur qui peut comprendre a.) un réceptacle formé par un réservoir, placé sous la surface du niveau liquide dudit digesteur ; b.) un tube immergé sous le niveau du liquide à l'intérieur dudit réceptacle ; c.) une canalisation d'arrivée des boues à incorporer, plongeant dans ledit tube immergé à l'intérieur dudit réceptacle, préférentiellement au dessus du niveau du liquide ; d.) au moins une canalisation d'aspiration des boues à incorporer débouchant au fond dudit réceptacle, ladite canalisation d'aspiration étant reliée à l'alimentation d'au moins un diffuseur selon l'invention. Selon l'invention, ledit réservoir du réceptacle est de toute forme imaginable, préférentiellement de forme circulaire, présentant un diamètre pouvant être compris entre 1 m et 3 m, préférentiellement 2 m.

Selon l'invention, ledit réceptacle peut être immergé sous la surface du niveau liquide du digesteur. Préférentiellement, ledit réceptacle est immergé à une distance comprise entre 10 cm et 30 cm, préférentiellement 20 cm, sous la surface du niveau liquide du digesteur.

Selon l'invention, ledit tube immergé sous le niveau du liquide à l'intérieur dudit réceptacle peut avoir un diamètre compris entre 20 et 70 cm, préférentiellement entre 35 et 45 cm, très préférentiellement 50 cm et peut être immergé à l'intérieur dudit réceptacle à une profondeur comprise entre 1 ,50 et 2 m, préférentiellement à 1 ,70 m sous le niveau du liquide à l'intérieur dudit réceptacle.

Selon l'invention, ladite canalisation d'arrivée des boues à incorporer, plongeant dans ledit tube immergé à l'intérieur dudit réceptacle, peut être positionnée à une distance comprise entre 10 et 30 cm, préférentiellement 20 cm, au dessus du niveau liquide du digesteur.

Accessoirement, ladite canalisation d'arrivée des boues à incorporer, peut être alimentée par une pompe d'alimentation, extérieure au digesteur.

Bien entendu, l'Homme du Métier saura utiliser les matériaux adéquats pour réaliser ledit moyen d'injection des boues. Il utilisera préférentiellement les matériaux généralement utilisés dans le domaine des stations d'épuration, ne serait-ce que pour que ledit moyen résiste aux contraintes qui lui sont imposées par sa fonction (résistance aux pressions, à la corrosion, à l'oxydation, etc.) comme par exemple le béton, l'acier, particulièrement l'acier inoxydable, ou encore l'acier au carbone. Ainsi selon l'invention, ledit moyen d'injection des boues peut être, totalement ou partiellement, réalisé en béton, en acier, particulièrement en acier inoxydable, ou encore en acier au carbone.

Préférentiellement selon l'invention, ledit moyen d'injection des boues pourra être-en acier inoxydable.

L'invention à en outre pour objet un digesteur à lit de boue comprenant au moins un dispositif de diffusion des boues tel que décrit précédemment et ledit dispositif de diffusion des boues étant éventuellement relié à un dispositif d'alimentation en boue tel que décrit précédemment. L'invention à encore pour objet un procédé de diffusion des boues à l'intérieur d'un digesteur à lit de boue tel que décrit précédemment, caractérisé en ce que a. on injecte la boue à incorporer dans ledit digesteur au travers du moyen d'aspiration des boues à incorporer tel que décrit précédemment ; b. on aspire lesdites boues à l'intérieur dudit réceptacle dudit moyen d'aspiration, au travers d'au moins une canalisation d'aspiration des boues à incorporer débouchant au fond dudit réceptacle, ladite canalisation d'aspiration étant reliée à une pompe dite de diffusion ; c. on refoule la boue aspirée au moyen de ladite pompe dans la canalisation d'alimentation dudit dispositif de diffusion des boues selon l'invention, ladite boue pénétrant dans ledit diffuseur sous l'effet de la pression induite par ladite pompe et sortant dudit diffuseur, toujours sous l'effet de la pression induite par ladite pompe, au travers des trous ménagés dans le couvercle dudit dispositif de diffusion vers le digesteur à lit de boue. Préférentiellement selon l'invention, le procédé de diffusion des boues se caractérise par le fait que le débit d'aspiration et de refoulement de ladite pompe de diffusion est supérieur au débit d'alimentation de la boue dans ledit moyen d'injection des boues à incorporer.

En fait la présence de jeu de vanne sur les circuits d'alimentation et/ou d'arrivée des boues, permet d'ajuster le débit des boues indépendamment dans chacun des diffuseurs, étant entendu que préférentiellement selon l'invention le débit des boues dans chacun des diffuseurs est identique quelque soit la distance entre la pompe et le diffuseur. Ceci peut être important particulièrement pour maintenir constante la vitesse ascensionnelle du flux au travers du lit de boue dans le digesteur. Selon l'invention lorsque le digesteur comporte plus d'un diffuseur, donc plus d'une pompe, chaque pompe peut fonctionner indépendamment des autres mais préférentiellement selon l'invention l'ensemble des pompes fonctionne simultanément.

D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés dans lesquels : la figure 1 présente une vue en coupe du dispositif de diffusion des boues selon l'invention ; la figure 2 présente une vue supérieure d'un digesteur à lit de boue comprenant un ensemble de 7 dispositifs de diffusion des boues selon l'invention ; la figure 3 présente en A une représentation des 7 pompes d'alimentation/refoulement des boues reliée à chacune à un diffuseur selon l'invention et en B le détail d'une de ces pompes ; la figure 4 présente une coupe d'un digesteur muni d'un diffuseur selon l'invention et d'un moyen d'alimentation en boue relié au moyen d'alimentation du diffuseur ; la figure 5 présente en A une coupe du moyen d'alimentation en boue du digesteur de la figure et en B une vue en plan du même moyen d'alimentation en boue du digesteur.

Ainsi par référence aux figures, on observe à la figure 1 une vue en coupe du dispositif de diffusion (10) des boues selon l'invention comprenant un fond (11) constitué d'une paroi pleine (12) relevée sur son pourtour extérieur (13), un couvercle (14) constitué d'une paroi (15) perforée de trous (16), une alimentation (17) du diffuseur débouchant par le centre du couvercle à l'intérieur de l'espace ménagé par la réunion du fond et du couvercle du diffuseur.

On observe à la figure 2 une vue supérieure d'un digesteur à lit de boue comprenant un ensemble de 7 dispositifs de diffusion des boues (a, b, c, d, e, f et g) de forme circulaire, chacun des diffuseurs présentant une alimentation (27) au centre de son couvercle reliée à une canalisation (215), ladite canalisation étant reliée à une pompe d'alimentation/refoulement (P1 , P2, P3, P4, P5, P6 et P ^" 7) située à l'extérieur du digesteur.

On observe à la figure 3, en A une représentation d'un groupe de 7 pompes d'alimentation/refoulement (P1, P2, P3, P4, P5, P6 et P7) des boues chacune reliée à un diffuseur selon l'invention par l'intermédiaire de la canalisation d'alimentation (315) et recevant la boue au travers d'une canalisation d'acheminement des boues (39). On note sur les pompes et les canalisations la présence d'un débitmètre (310), de vannes papillon (311), de robinets de purge (312), de bride de dilatation (313). En B, le détail d'une des pompes et des canalisations qui lui sont reliées est représenté.

On observe à la figure 4, une coupe latérale d'un digesteur à lit de boue (414) équipé d'un dispositif de diffusion (40) selon l'invention (la coupe fait qu'il n'en apparaît qu'un), ledit dispositif de diffusion présentant une alimentation (47) reliée par une canalisation (415) à une pompe (Px) d'alimentation / refoulement, ladite pompe étant elle-même reliée à un moyen d'injection des boues (416) dans le digesteur par une canalisation (49), une partie dudit moyen d'injection des boues (416) étant situé sous le niveau du liquide contenu dans le digesteur (417), l'autre partie émergeant au dessus dudit liquide. On note encore dans cette figure la présence d'un débitmètre (410), de vannes (411), et d'une bride de dilatation (413). On observe à la figure 5, en A une coupe et en B une vue en plan du moyen d'injection des boues (516) du digesteur à lit de boue. On note la présence de 7 canalisations (59) reliant chacun le fond dudit moyen d'alimentation en boues (516) à une pompe (non représentée). On note encore la présence du réservoir (518) formant le réceptacle dudit moyen d'alimentation en boues, le tube (519) immergé sous le niveau du liquide (517) à l'intérieur dudit réceptacle, la canalisation d'arrivée des boues à incorporer (520), plongeant dans ledit tube immergé (519) à l'intérieur dudit réceptacle. On note que ladite canalisation (520) s'arrête au dessus du niveau du liquide contenu dans le digesteur.

Sur la vue B, on note la disposition en rond des orifices (521) des 7 canalisations (59) reliant chacun le fond dudit moyen d'alimentation en boues (516) à une pompe (non représentée).