Brevet FR2328808A1 — publié le 19770520

L'invention concerne une installation d'évacuation d'eau, comportant, de préférence, une conduite d'eau résiduaire qui aboutit, après un parcours relativement long, à une usine d'épuration, l'eau résiduaire progressant dans la conduite au moyen d'au moins une pompe à liquide refoulante. Cela constitue la réalisation habituelle des installations d'évacuation d'eau actuelles raccordées à une usine d'épuration, lorsque lteau résiduaire ne peut pas y être acheminée par des conduites à simple déclivité. La pompe refoulante se trouve à l'extrémité amont de la conduite et, généralement, elle fonctionne de manière intermittente selon l'arrivée d'eau résiduaire. A chaque opération de pompage, on pompe dans la conduite par exemple un mètre-cube ou deux mètres-cubes d'eau. Simultanément, cette quantité d'eau quitte l'extrémité aval de la conduite de transport. Suivant la longueur et la section de cette conduite, le volume qu'elle contient, rapporté au débit, est souvent considérable. Cela signifie que l'eau résiduaire séjourne très longtemps dans la conduite de transport avant d'arriver à l'usine d'épuration, de sorte qutil se produit dans la conduite une putréfaction et des phénomènes secondaires indésirables tels que des dép8ts, des formations de gaz ou d'autres modifications chimiques. Pour atténuer cet inconvénient, on sait seulement souffler de l'air dans la conduite pour la balayer, c'est-à-dire pour agiter l'eau qui s'y trouve et y renouveler l'oxygène. Certes, des conduites courtes peuvent être vidangées par soufflage d'air comprimé, mais ppur des conduites de transport plus longues, on a besoin pour cela de groupes à air comprimé et de réservoirs de pression dont les dimensions ne sont pas économiques. En outre, il est généralement très cofiteux de raccorder plusieurs conduites à une unique source d'air comprimé. Le problème qui est à la base de l'invention est celui d'améliorer une installation d'évacuation d'eau du type rappelé plus haut, en réduisant le temps de passage de l'eau dans la conduite de transport. Pour résoudre ce problème, l'invention propose d'installer une station de vide à l'extrémité aval de la conduite à pression. L'installation d'évacuation d'eau ainsi proposée fonctionne de manière telle que la pompe refoulante pousse comme jusqu'ici de manière tout à fait normale dans la conduite l'eau résiduaire qui arrive. De temps en temps, par exemple une ou deux fois par jour, l'installation de vide entre en action et vide toute la conduite, ce qui empèche la putréfaction. L'installation est particulièrement économique si, selon une forme préférée de l'invention, la station de vide agit, en fonctionnement normal, sur un réseau de canalisations à dépression, séparé de la conduite -à pression, et n'est branchée sur la conduite a' pression que de manière transi toire. Un réseau de canalisations de ce genre fonctionnant en dépression est par exemple décrit dans la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne P 24 55 551.9-25.La station de vide n'a pas alors seulement la fonction d'aspirer l'eau résiduaire, des branchements domestiques vers l'usine d'épuration, mais elle doit aussi assurer, par le maintien d'une dépression déterminée dans tout le réseau, le fonctionnement prévu des vannes des raccordements domestiques actionnées par dépression en fonction de l'arrivée d'eau. En fait la dernière proposition énoncée repose sur le fait suivant. A des moments déterminés du jour, par exemple de nuit, peu d'eau résiduaire arrive aux raccordements domestiques. On peut alors brancher, pendant un temps court, en plus la conduite à pression à la station de vide qui est prévue pour la charge de pointe, dans un réseau de canalisations du genre ci-dessus fonctionnant en dépression, sans que le fonctionnement du réseau de canalisations soit compromis.Dans la période intermédiaire, il y a la possibilité de vider par aspiration au moyen de la station de vide une ou plusieurs conduites à pression allant par exemple d'autres réseaux locaux à la même usine d'épuration. Il existe en outre la possibilité, par une conception appropriée de la station à vide, et gracie à l'aide que celle-ci apporte en vidant périodiquement, par exemple chaque jour, les conduites à pression, de réduire de façon permanente la pression motrice des pompes à liquide, de sorte que ces dernieres peuvent être substantiellement plus petites et moins cotteu- ses. Il va de soi que, suivant les circonstances, la conduite de transport à vidanger par le vide peut aussi aboutir en un autre lieu de destination qu'une usine d'épuration et que la station de vide peut être prévue, sans avoir d'autre fonction, spécialement pour la vidange de la conduite et éventuellement pour un soulagement permanent de pression. Au cas où la station de vide ne serait toutefois raccordée que périodiquement à la conduite de pression, elle serait avantageusement installée sur une dérivation de la conduite de transport, en parallèle avec un clapet anti-retour placé en cet endroit, cette dérivation étant reliée à la conduite de transport par une vanne commandée. Afin que la pompe refoulante ne soit pas vidée par aspiration en même temps que la conduite à pression et,ainsi, rendue incapable de fonctionner, on installe, dans une réalisation pratique de l'invention, à l'extrémité amont de la conduite de pression, après la pompe refoulante à liquide, une soupape d'entrée et d'évacuation d'air. L'invention n'est pas m-se en échec dans le cas particulier où la conduite à pression a, en raison des pertes par frottement dans les tuyaux, une hauteur manométrique de plus de 10 mètres alors que la hauteur d'aspiration d'une installation de vide placée sur une conduite ascendante est en principe limitée à une valeur inférieure. Le brevet de la République Fédérale d'Allemagne 1.238.858 montre déjà une voie pour surmonter avec une dépression des hauteurs encore plus élevées, mais l'installation dont il y est question est limitée à des portions de quantités transportées de 1 à 2 litres et elle ne se laisse pas transposer simplement, par un agran dissonent de la section de tuyau en proportion, à des conduites de transport grandes et longues.Pour maîtriser aussi de plus grandes hauteurs avec ces conduites, l'invention propose, dans un développement préféré de l'invention, d'insérer, entre des tronçons de conduite ascendants d'une hauteur manométrique de moins de 10 mètres à section de tuyau relativement faible, au moins un tronçon de conduite constitué par une conduite à descente libre, avec une section de tuyau relativement grande. Avec une conduite de transport de ce genre disposée en forme de gradins et se composant alternativement de tronçons à descente libre et de conduites ascendantes de plusieurs mètres de dénivellation, liteau résiduaire peut être remontée en pratiquement tout lieu, avec une adaptation très simple et très peu coûteuse. On va décrire plus en détail l'invention à l'aide du dessin joint dans lequel: la Fig 1 est une représentation schématique des parties essentielles d'une installation d'évacuation d'eau selon l'invention; et la Fig 2 représente une section longitudinale verticale simplifiée d'une conduite à pression d'une installation d'évacuation d'eau selon l'invention, comportant une dénivellation élevée. Sur la Fig 1, on a représenté le cas où deux emplacements "A" et "B" sont raccordés à une usine d'épuration commune 10. Dans le cas de cet exemple, chacun des deux emplacements dispose d'un réseau de canalisations fonctionnant en dépression dont on n'a représenté que la station de vide 12 ou 14. Chaque station de vide possède un réservoir collecteur 76 ou 18 qui est, dans les deux cas, maintenu en dépression par une pompe à vide 20 ou 22. La dépression agit, par les canalisations aboutissant aux raccordements domestiques, sur les vannes de ces raccordements et elle aspire, dans le réservoir collecteur 16 ou 18, l'eau résiduaire tombant dans le réseau de canalisations. Quand une quantité d'eau déterminée s'est rassemblée dans les réservoirs, cette quantité est pompée, par une pompe refoulante à liquide 24 ou 26, dans les conduites 28 ou 30 aboutissant à l'usine d'épuration 10. Selon l'exemple de la Fig 1, la conduite 30 est relativement courte entre la station de vide 14 et l'usine d'épuration 10. L'eau résiduaire qu'elle transporte ne reste pas longtemps dans la conduite et il n'y a donc pas lieu de prendre des dispositions spéciales pour vider la conduite 30. On doit par contre admettre que la conduite 28 est très longue, par exemple de 10 à 20 kilomètres ou plus, du fait-que l'usine d'épuration 10 se trouve par exemple à l'emplacement nB" et qu'ainsi l'eau résiduaire doit être transportée du lieu "A" au lieu "bon. Pour maintenir des pertes par frottement dans les tuyaux qui soient les plus faibles possibles sur cette longue distance, on s'efforçait jusqu'ici en principe d'utiliser une section relativement grande. Il en résulte cependant l'inconvénient que la conduite 28 a un contenu très important. Selon la quantité transportée, l'eau résiduaire que la station 12 pousse dans la conduite de transport 28, reste dans cette conduite 28 plus ou moins longtemps avant d'atteindre l'usine d'épuration 10.Cette durée peut atteindre plusieurs semaines pendant lesquelles l'eau qui avance lentement par poussées se putréfie, les matières denses se séparent et d'autres processus indésirables se produisent dans la conduite. Afin d'éliminer cet inconvénient, on utilise dans cet exemple de réalisation, la station de vide 14 pour vider complètement la conduite de transport 28 à des intervalles de temps déterminés. Pour cela on ouvre une vanne commandée 32 disposée dans une conduite de raccordement 34 entre la conduite de transport 28 et le réservoir collecteur 18 de la station de vide 14; pendant ce temps, les conduites de vide allant vers le réseau de canaux de l'emplacement ttBlt peuvent, en outre, rester raccordées à la station de vide 14. L'eau prélevée par aspiration dans la conduite de transport 28 est transmise par la station de vide 14 à l'usine d'épuration 10 par l'intermédiaire de la conduite 30.Un clapet anti-retour 36 empêche, pendant ce processus d'aspiration, une réaspiration de l'eau ou de l'air dans l'usine d'épuration par la dernière partie de la conduite de transport 28. Afin que 11 eau résiduaire de la conduite de transport 28 puisse être aspirée, il faut qutå l'extrémité amont de celle-ci, vers la station de vide 12, de l'air puisse entrer dans la conduite. A cette fin, on a prévu une soupape 38 d'entrée et sortie d'air qui est installée en aval de la pompe refoulante à liquide 24. Avec cette position de la soupape 38, lors de l'aspiration dans la conduite de transport 28, la pompe refoulante 24 n'est pas vidée, de sorte qu'elle reste constamment prète à fonctionner. La Fig 2 montre une coupe longitudinale verticale d'une conduite de transport 28 qui doit vaincre une hauteur totale de plus de 10 mètres. Normalement, il est impossible avec une installation de vide d'aspirer une conduite ascendante de cette hauteur. Clest pourquoi on a choisi, pour la réalisation de l'invention, la conduite visible sur la Fig 2, dans laquelle la différence de hauteur totale est divisée en plusieurs tronçons as cela dants 40, 42, 44, entre lesquels se trouve à chaque fois une conduite à descente libre 46 et 48.Tandis que lee conduites ascendantes 40, 42, 44 ont une section de tuyau relativement faible, qui ne laisse pas l'air aspiré dépasser l'eau rapidement, les conduites à descente libre 46, 48 sont réalisées avec une section de tuyau relativement grande, de sorte que 11 eau résiduaire peut s'y accumuler dans la même quantité que celle aspirée par portions du fait de la dépression de la station de vide 74. On doit remarquer que la large section de tuyau des conduites à descente libre 46, 48 est rétrécie déjà avant le passage en 50 ou 52 dans la portion de conduite ascendante suivante 42 ou 44. Cela garantit que, pour l'essentiel, la totalité-de la quantité de liquide se trouvant dans une conduite à descente libre 46, 48 est prise et aspirée au cours de ltopé ration d'aspiration. Le cas échéant, on peut, de plus, adopter une autre mesure qui va dans le même sens et qui consiste, comme on le voit sur la Fig 2 en 50, à réaliser le passage dans la portion de conduite ascendante, comme un abaissement en forme de poche. En pratique, on a trouvé convenable de donner aux conduites à pression 28, 30, suivant les quantités d'eau résiduaire à véhiculer, des dimensions prises dans les diamètres nominaux de 100 à 300. Il en est essentiellement de même pour les tronçons à descente libre 46 et 48. Pour les conduites montantes 40, 42, 44, on choisit entre les diamètres nominaux de 50 à 150. Sur la Fig 2-, on a représenté les conduites ascendantes 40, 42, 44 en position verticale. Il va de soi qu'elles peuvent avoir toute inclinaison nécessaire en pratique sans que cela modifie fondamentalement le mode de fonctionnement décrit précédemment. REVENDICATIONS 1- Installation d'évacuation d'eau avec une conduite à-pression pour l'eau résiduaire, qui aboutit de préférence après un parcours relativement long à une usine d'épuration ou autre destination et dans laquelle l'eau résiduaire est déplacée au moyen d'au moins une pompe refoulante à liquide, caractérisé en ce qu'elle comporte une station de vide (14) à l'extrémité aval de la conduite à pression (28). 2- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la station de vide (14) est installée dans une dérivation (34, 30) raccordée à la conduite à pression (28) facultativement par l'intermédiaire d'une vanne (32), parallèlement à un clapet anti-retour (36) monté sur la conduite à pression (28). 2- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'à l'extrémité amont de la conduite à pression (28), en aval de la pompe refoulante à liquide (24), est disposée une soupape d'entrée et sortie d'air (38). 4- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la station de vide (14) agit pendant le fonctionnement normal sur un réseau de canalisations (B) séparé de la conduite à pression (28) et actionné en dépression, et n'est raccordée à la conduite à pression (28) que de manière passage. 5- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une conduite à pression (28) raccordée à la station de vide (14) a, en tenant compte des pertes par frottement dans les tuyaux, une hauteur manométrique de plus de 10 mètres et présente entre des tronçons de conduite ascendants (40, 42, 44) de moins de 10 mètres de hauteur manométrique et de section de tuyau relativement petite, à chaque fois, un tronçon de conduite (46, 48) en forme de conduite à descente libre et à diamètre de tuyau relativement grand. 6- Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la conduite à descente libre (46, 48) est, au passage dans le tronçon de conduite ascendant (42, 44) adjacent, rétrécie à une section relativement faible. 7- Installation selon ltune quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le passage entre les conduites à descente libre (46, 48) et les tronçons de conduites ascendants (42, 44) est constitué par un abaissement (50) en forme de poche.