Brevet FR2273770A1 — publié le 19760102

La présente invention se rapporte essentiellement aux dispositifs servant a débarrasser les liquides des particules en suspension et colloidales et, en particulier aux installations d'é- puration d'eau. Elle peut trouver son application surtout pour l'alimentation en eau des agglomérations rurales et des petites entreprises. Elle peut, en outre, être utilisée également pour l'épuration de diverses eaux usées urbaines et industrielles et autres liquides pollués. Jusqu'# présent, on s'est servi ces fins de complexes d'ouvrages encombrants, dispersés et d'une exploitation compliquée, généralement utilisés pour les grandes installations d'alimentation en eau. Ceci impliquait l'usage d'une robinetterie importante d'arrêt et de réglage, un contrle compliqué du fonctionnement de certains éléments technologiques, ainsi qu'une grande consommation d'eau pure pour le lavage de ces éléments. L'installation de la société "United Filters and Engineering Limitez" (Grande Bretagne) fabriquée l'usine comprend un décanteur vertical à filtre, l'eau à épurer et l'eau du chanteau d'eau étant débitée par le même étage de la pompe. Le filtre est lavé par le courant d'eau revenant du réservoir en charge, le dépot accumulé dans le décanteur étant vidangé par évacuations périodiques par une tubulure d'évacuation séparée. L'inconvénient du dispositif connu tient à son fort en combrement, à la grande quantité de métal nécessaire à sa fabrication, à une consommation d'eau épurée relativement élevée, indispensable pour le lavage du décanteur et du filtre, à une évacuation insuffisamment efficace du déport contenu dans le décanteur, dte à l'arrivée continue de l'eau à épurer, ainsi qu' une faible concentration de la phase solide dans l'écoulement de lavage, ce qui rend difficile son utilisation. Cet inconvénient réduit la possibilité de fabrication à l'usine de l'installation et complique les conditions de son transport vers son lieu d'utilisation et d'exploitation, c' est-à-dire limite le domaine d'emploi du dispositif connu. Le but de l'invention est d'éliminer l'inconvénient en question. Son but plus précis est de mettre au point une installation ramassée, d'un débit spécifique plus élevé et d'une exploitation simple et pratique. Dans ce but, l'invention a pour objet une installa tion d'epuration d'eau comprenant des moyens d'amenée de l'eau de départ, un dispositif de préparation et de dosage des réactifs chimiques, un décanteur, un filtre à matière granuleuse et un réservoir d'eau de lavage, ces éléments communiquant entre-eux par des canalisations de sorte que l'eau de départ, après être passée par les moyens d'amenée, arrive dans le décanteur, ot elle subit une épuration primaire, puis dans le filtre oh elle subit une épuration secondaire, après quoi l'eau épurée passe dans le réservoir de lavage. Conformément à l'invention, cette installation est caractérisée en ce que ledit décanteur comprend une chambre de formation de flocons réalisée sous forme d'un diffuseur conique à angle de conicité de 30 à 600, qui se transforme au niveau de sa base, en une chambre cylindrique remplie d'un faisceau de tubes disposés suivant son axe longitudinal, le décanteur étant incliné par rapport au plan horizontal sous un angle de 50-700, de sorte que l'eau de départ arrive dedans par en bas, passe par la chambre de formation de flocons pour arriver ensuite par les tubes dans la partie supérieure du décanteur, après quoi l'eau arrive dans le filtre à matière granuleuse. Il est essentiel que le rapport des volumes de la chambre de formation de flocons et de la chambre cylindrique soit de 1:1,5 à 1:2,5. Il est également avantageux d'installer en amont du décanteur, sur la canalisation d'amenée de l'eau de départ, une tubulure munie d'un robinet de vidange du dépôt contenu dans le décanteur et le filtre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé sur lequel la figure unique représente le schéma fonctionnel d'une installation d'épuration d'eau conforme à l'invention. Cette installation d'épuration d-'eau se compose d'un système d'amenée de l'eau, plus particulièrement d'une pompe 1 munie d'une tubulure d'aspiration 2 et d'une canalisation en charge 3 par laquelle l'eau de départ (d épurer) arrive dans une décanteur 4. A sa partie inférieure, le décanteur comprend une chambre 5 de formation de flocons, réalisée sous forme d'un diffuseur conique à angle de conicité à l'entrée de 30 à 600, qui se transforme au niveau de sa base en une chambre cylindrique 6 renfermant un faisceau de tubes 7 en matières synthétiques anticorrosion. Les tubes 7 sont disposés le long de l'axe longitudinal de la chambre 6 et fixés à leurs extrémités à l'aide de grilles 8 présentent des orifices inférieurs au diamètre extérieur des tubes 7. Le décanteur 4 communique par l'intermédiaire d'une canalisation 9 avec un filtre à matière granuleuse 10 réalisé sous forme d'un cylindre vertical partiellement rempli de matière granuleuse filtrante. La sortie du filtre 10 communique par une canalisation 11 avec un réservoir de lavage 12 du réservoir en charge 13. A ce réservoir en charge est raccordée une tubulure d'évacuation 14 servant à débiter l'eau épurée au consommateur. Pour un lavage plus aisé de l'installation, une tubulure d'évacuation 15 est piquée sur la canalisation en charge 3 en amont du décanteur 4. Cette tubulure comprend un robinet 16 pour la vidange du dépôt contenu dans le décantateur 4 et le filtre 10. L'installation comprend des capacités 17 ot les réactifs chimiques sont préparés et dosés. Ces réactifs arrivent par des tubes 18, 19 dans la canalisation en charge 3, en amont du décanteur 4. Un clapet de retenue 20 monté sur la canalisation en charge 3 sert à faciliter l'entretien de l'installation et à protéger la pompe 1 contre les coups de bélier lors de son lavage. L'installation fonctionne de la manière suivante L'eau polluée en provenance de la source a d'eau ou d'un réservoir séparé est prélevé avec la pompe 1 par la tubulure d'aspiration 2 et arrive par la canalisation en charge 3 dans le décanteur 4. Le coagulant et le réactif chloré provenant des capacités 17 de préparation des solutions sont introduits par quantités dosées dans l'eau polluée en amont du décanteur 4 arrivant par les canalisations 18,19. Sous la pression de la pompe 1, l'eau de départ est admise dans le décanteur 4 en passant par la chambre 5 de formation de flocons dans laquelle, grâce à l'interaction physico-chimique entre le coagulant et les impuretés se trouvant dans 11 eau, il se forme une phase floconneuse solide qui se sépare. L'angle de conicité proposé de la chambre 5 égale à 30-600 assure, dans le cas envisagé, la réduction progressive nécessaire des vitesses d'écoulement d'eau prévenant la destruction ou la diminution des dimensions des particules de la phase solide formée et la réduction de leur grosseur hydraulique. De la chambre de formation des flocons, l'eau, avec la phase solide floconneuse formée, arrive dans la chambre cylindrique 6 dans laquelle, sous l'action des forces de gravité, la phase solide mentionnée précipite rapidement sur les surfaces des tubes 7 contenus dans la chambre cylindrique 6. Le dépot de la phase solide formé dans les tubes 7 et dans l'espace existant entre les tubes de la chambre cylindrique 6 du décanteur 4 glisse le long de la surface inclinée des tubes pour arriver dans la partie conique inférieure du décanteur 4. Toutefois, grace à la différence des vitesses du courant d'eau suivant l'axe du diffuseur, qui sont maximales à son entrée, le dépôt de phase solide né sédimente pas et se trouve en suspension. De cette façon, les propriétés d'absorption et d'adhérence du décanteur augmentent, des centres de formation de flocons toujours nouveaux se forment et une orthocoagulation et une recoagulation efficaces et une nette intensification du processus d'isolement de la phase solide floconneuse ont lieu. I1 en résulte des conditions favorables pour une épuration ultérieure efficacé dans la partie conique inférieure du décanteur 4. L'angle d'inclinaison adopté #= 50 - 700 de l'axe du décanteur 4 et des tubes 7 qui s'y trouvent assure les conditions de travail optimales du décanteur 4. En augmentant l'angle d'inclinaison, la hauteur et la durée de précipitation augmentent (approximativement inversement proportionnellement à cor ), c'est-a-dire le débit de l'installation diminue. En diminuant l'angle d'inclinaison, le glissement du dépôt de la phase solide sédimentée devient de plus en plus difficile et ledit dépôt s'accumule dans les tubes 7 et dans l'espace existant entre les tubes de la partie cylindrique-du décanteur 4, ce qui nécessite des lavages fréquents du décanteur. Le rapport proposé de 1:1,5 - 1:2,5 des volumes des parties conique 5 et cylindrique 6 du décanteur 4 permet d'obtenir approximativement une durée égale de la période de clarification dans le décanteur et dans le filtre, ce qui est d'une importance essentielle étant donné que le lavage de ces éléments cotncide. De plus, si le rapport des volumes des parties conique et cylindrique du décanteur est supérieur au rapport indiqué, l'installation, pour fonctionner normalement,- exige un plus grand nombre de lavages et une perte d'eau pure dûe au lavage ; si ce rapport des volumes du décanteur 4 est inférieur, l'installation devient plus encombrante. Du décanteur 4, l'eau débarrassée de la quantité la plus importante d'impuretés passe par la canalisation 9 dans la partie supérieure du filtre à matière granuleuse de charge 10 où elle est définitivement débarrassée du reste des impuretés. Puis l'eau, sous la pression résiduelle de la pompe 1, passe par la canalisation 11 dans le château d'eau 13, après avoir au préalable rempli le compartiment de lavage 12, pour être débitée au consommateur par la canalisation 14. Durant toute la période de fonctionnement de l'installation suivant le schéma décrit, le robinet 16, situé en amont du décanteur est fermé. Pour vidanger les impuretés retenues dans le décanteur 4 et le filtre 10, il faut ouvrir le robinet 16. L'eau épurée provenant du compartiment de lavage 12 et passant ensuite par la canalisation 11 entraine les impuretés contenues dans la charge granuleuse du filtre 10 qui se trouve alors à l'état de suspension pseudoliquide et évacue ces impuretés par la canalisation 9 dans le décanteur 4 d'on, conjointement avec le dépôt accumulé dans le décanteur 4, elle est évacuée de l'installation par la tubulure 15. L'angle de conicité adopté pour le diffuseur conique-entre 30 et 600 assure 1'évacuation complète des impuretés au cours du lavage, prévenant la formation de zones de stagnation où éventuellement le dépôt non évacué peut être retenu. Le clapet de retenue 20 situé sur la tubulure 3 permet de laver l'installation sans arrêter la pompe 1. Pour terminer le lavage, il faut fermer le robinet 16, après quoi le processus d1épu- ration de l'eau des impuretés qui s'y trouvent est réalisé à nouveau dans l'installation. L'exécution du décanteur conformément à l'invention permet -de créer une installation ramassée d'un débit spécifique élevé. L'exécution de la tubulure 15 d'évacuation de l'écoulement de lavage munie du robinet 16 située en amont du décanteur 4 sur la canalisation en charge 3 assure un entretien aisé de llinstalla- tion, réduit la consommation d'eau pure nécessaire au lavage de l'installation et augmente la concentration de la phase solide dans l'écoulement de lavage. REVENDICATIONS 1 - Installation d'épuration d'eau comprenant des moyens d'amenée de l'eau de départ, un dispositif de préparation et de dosage des réactifs chimiques, un décanteur, un filtre à matière granuleuse et un réservoir d'eau de lavage, ces éléments communiquant entre eux par des canalisations dans un ordre tel que l'eau de départ, après être passée par les moyens d'amenée, arrive dans le décanteur, oh elle subit une épuration secondaire, après quoi l'eau épurée passe dans le réservoir de lavage, caractérisée en ce que ledit décanteur comprend une chambre de formation de flocons réalisée sous forme d'un diffuseur conique à angle de conicité de 30 à 600, qui se transforme, au niveau de sa base en une chambre cylindrique remplie d'un faisceau de tubes disposé suivant son axe longitudinal, de décanteur étant incliné par rapport au plan horizontal sous un angle de 50-700, de sorte que l'eau de départ arrive dedans par en bas, passe par la chambre de formation de flocons pour arriver ensuite par lesdits tubes dans la partie supérieure du décanteur après quoi l'eau arrive dans le filtre 8 matière granuleuse, puis dans le réservoir d'eau de lavage. 2, Installation selon la revendication 1, caractOrisée en ce que le rapport des volumes de la chambre de formation de flocons et de la chambre cylindrique remplie de tubes est de 1:1,5 à 1:2,5. 3- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'une tubulure munie d'un robinet de vidange du dépôt contenu dans le décanteur et le filtre est installée en amont du décanteur sur la canalisation en charge d'amenée de l'eau de départ.