Brevet FR2424052A1 — publié le 19791123

L'invention concerne un dispositif de filtrage et d'épuration d'un liquide, notamment d'effluents ; elle s1 étend à un procédé de montage en vue de confectionner in situ ledit dispositif. L'épuration des eaux usées est une nécessité qui touche, en particulier, les habitations individuelles non reliées à un réseau d'égouts publics. Ces habitations individuelles possè- dent en général une installation d'épuration telle que fosse septique ou micro-sta.tion d'épuration électro-mécanique. Cependant, les fosses septiques donnent des effluents de forte DBO (Demande Biochimique en Oxygène) et de NES notable (Concentration de Na- tiares an Suspension), les micro-stations permettant d'obtenir une DBO et une MES très nettement plus faible. Dans pratiquement tous les cas, surtout parmi les fosses septiques, il faut évacuer ces effluents sur des drains pour procéder à leur épuration ou au complément d'épuration nécessaire, ces drains étant beaucoup plus longs pour les fosses septiques que pour les micro-stations. Outre l'inconvénient pratique de grandes longueurs de drain à poser, cette solution s'avère inefficace dès que le sol devient imperméable. Les effluents sont alors faiblement absorbés, donc épurés de façon insatisfaisante par le sol en place, et par viennent ainsi, à la. longue, jusqu'aux réseaux publics d'a.ssainis- sement, tels que fossés publics par exemple. La multiplication de ce phénomène peut entrarner la pollution du réseau hydrographique. Par ailleurs, actuellement, il existe des filtres à sable pour les installations collectives ou industrielles d'épuration des eaux usées. Ces filtres utilisent une fosse de sable audessus de laquelle des tuyaux de répartition parallèles percés répartissent l'affluent à traiter. Le liquide s'écoule par les tuyaux et est filtré à travers le sable. Nais, compte tenu des fortes pertes de charges et du risque de colmatage des tuyaux, le liquide doit arriver dans les tuyaux avec une certaine pression ces filtres doivent donc posséder un dispositif spécial gui permette de mettre en charge le liquide avant qu'il ne traverse les tuyaux de répartition. Le coût très élevé et l'inadaptation aux faibles quantités d'eaux usées à traiter de ces installations les rendent inapplicables dans le cas d'installations individuelles. D'autre part, le bon fonctionnement de ces filtres dépend de la qualité de leur pose. Il faut, en effet, leur conférer une géométrie bien définie et, en particulier, donner une pente déterminée aux tuyaux de répartition pour assurer l'écoulement correct du liquide dans ces tuyaux. Cette obligation exige lors de la pose de ces filtres, la présence de spécialistes compétents et interdit de confier cette pose à des non professionnels. La présente invention se propose de fournir un dispositif de filtrage et d'épuration se pr#tant, en particulier, au filtrage et à l'épuration des effluents provenant d'une habitation individuelle, mais susceptible également d'être utilisé dans des installations de plus grandes dimensions sans présenter les inconvénients sus-évoqués de celles-ci. Un autre objectif de l'invention est de rendre le montage in situ du dispositif concerné, facilement accessible à des non professionnels. Un autre objectif est de permettra un transport aisé du dispositif à l'état démonté. Un autre objectif est de réaliser un dispositif simple et peu onéreux. A cet effet, le dispositif conforma à l'invention est du type comprenant un volume de matériau de filtrage et des moyens de distribution du liquide à filtrer sur ce volume ; selon la présente invention, ledit dispositif comprend : - une enceinte centrale de répartition située audessus du matériau de filtrage et pourvue de lumières de départ du liquide et d'au moins une lumière d'arrivée, - des conduits de distribution, chacun engagé dans une lumière de départ pour rayonner en étoile autour de lten- ceinte centrale et pourvu d'une pluralité d'orifices d'écoulement, lesdits conduits étant disposés au-dessus du matériau de filtrage de façon à posséder une pente descendante dans le sens centrifuge, - et au moins un conduit d'arrivée du liquide dans l'enceinte centrale, engagé dans la lumière d'arrivée de cette dernière. Le liquide ou effluent à filtrer est amené par le ou les conduits arrivée à l'intérieur de l'enceinte centrale de répartition à travers la ou les lumières d'arrivée de celle-ci ; il est réparti par les différentes lumières de départ dans les conduits de distribution et s'écoule par les orifices d'écoulement de ces conduits sur le matériau de filtrage pour y subir une percollation. Le volume du matériau de filtrage forme un terrain re constitué assurant une épuration très efficace de l'affluent, laquelle permet d'abaisser considérablement la DBO et la liES du liquide traité. Les moyens de distribution ci-dessus décrits permettent une excellente répartition du liquide sur le matériau de filtrage sans pour autant nécessiter une mise en charge préalable du liquide. La nature et la géométrie de ces moyens, à savoir une enceinte centrale de répartition et des conduits de distribution rayonnant en étoile autour de cette enceinte avec une pente descendante dans le sens centrifuge, sont le principal artisan de cette réussite. En effet, une telle géométrie en étoile autour de l'enceinte de répartition permet de donner à chaque conduit de distribution une longueur relativement réduite eu égard à le surface du matériau de filtrage, tout en assurant une répartition uniforme du liquide au-dessus du matériau de filtrage ; dans ces conditions, les conduits de distribution engendrent des pertes de charges limitées.Leur pente, même légère, permet d'assurer à faible débit et à faible pression un écoulement parfait du liquide. En conséquence, aucun dispositif spécial de mise en charge du liguide n'est à prévoir ce qui conduit à un gain important de simplicité et de cotit, rendent le dispositif parfaitement adapté pour une utilisation en habitation individuelle. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend, en outre, une enveloppe périphérique qui contient le matériau de filtrage. Cette enveloppe délimita le volume de matériau de filtrage et facilite ainsi sa mise en place. Lorsque le dispositif de filtrage est enterré, l'enveloppe sépara le terrain reconstitué, ctest-à-dire le matériau de filtrage, du terrain naturel ; elle est donc équilibrée en pression et ne nécessite pas de fortes épaisseurs de parois. Cette enveloppe peut être constituée de plusieurs parois latérales assemblées entre elles par des moyens d'assemblage de typa classique. L'enveloppe ainsi réalisée est alors démontable ce qui facilite considérablement le stockage du dispositif et son transport jusqu'au lieu de montage. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'enceinte centrale de répartition comprend - un fond présentant intérieurement une surface convexe, - des parois latérales ascendantes notamment cy lindriques, solidaires du fond, - des lumières de départ régulièrement réparties autour de l'enceinte sur les parois latérales, - une lumière d'arrivée ménagée sur les parois latérales, - des manchons, chacun engagé coaxialament dans une lumière de départ et de forme et de dimensions adaptées pour recevoir un conduit de distribution. Le conduit d'arrivée du liquide est engagé dans la lumière d'arrivée pour déboucher au-dessus du fond convexe de l'enceinte. Les conduits de distribution sont mis en place par simple embottemant dans les manchons pour rayonner an étoile autour de l'enceinte. Cette facilité de montage et de démontage des moyens de distribution combinée au car2ctere démontable de ltenve- loppe périphérique conduit à un dispositif présentant dans son ensemble de nombreux avantages pratiques : facilité de stockage sous un volume réduit, transport aisé et peu onéreux, montage et démontage rapide à la portée d'un non professionnel, ... Selon une autre caractéristique de l'invention, l'enveloppe périphérique comprend des moyens de repérage internes s'étendant autour de celle-ci à une hauteur constante au-dessus de se base. Comme on le comprendra mieux plus loin, ces moyens de re péage permettent de positionner correctement, de façon simple et naturelle, les conduits de distribution entre l'enceinte centrale de répartition et l'enveloppa périphérique. Par ailleurs, selon un mode de réalisation adapté en particulier au cas d'effluents très chargés, l'enceinte centrale de répartition contient un panier amovible à fond aJouré rempli d'un matériau de filtrage ; le ou les conduits d'arrivée de l'affluent débouchent dans ledit panier de façon à réaliser une filtration préalable de cet affluent avant la répartition vers les conduits de distribution. Une partie des matières en suspension est ainsi éliminée de l'affluant avant la percolation à travers la couche principale de filtrage. Ce panier amovible est appelé à être régulièrement enlevé pour en changer le matériau de filtrage lorsque celui-ci se trouve saturé.Par exemple, dans le cas d'un effluent chargé en phosphatas et nitrates, il est possible de ram- plier le panier de paille humide qui, par décomposition, forme de l'acide humique, ce corps absorbant une partie des phosphatas et nitrates. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention se dégageront de la description qui suit en regard des dessins annexés lesquels en présentent, à titre d'exemples non li mitatifs, différents modes de réalisation ; sur ces dessins - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif de filtrage conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en plan du même dispositif de filtrage, - la figure 3 en est une vue de détail en perspective coupée, - la figure 4 est une vue schématique en plan d'une variante du dispositif. La dispositif présenté en exemple aux figures 1, 2 et 3 comprend une enveloppe périphérique 1 formant un cylindre creux vertical. Cette enveloppe est constituée de plusieurs parois apcendantes la assemblées par des moyens d'assemblage. Ces parois sont avantageusement réalisées en polyester armé de fibres de verra. Le simple r81e de séparation qu'elles ont à jouer permet de prévoir des épaisseurs faibles de l'ordre du millimètre ; en effet, étant équilibrées en pression par une poussée des matériaux égale de part et d'autre, elles n'ont à résister à aucun effort de flexion ou de cisaillement. Les moyens d'assemblage de ces parois latérales sont avantageusement constitués par des boulons et écrous lb disposés sur des lèvres radiales de bordure dont sont dotées les parois de ltenveloppe. Des moyens de repérage, avantageusement constitués par un ressaut lc, sont prévus sur l'enveloppa périphérique 1 à une hauteur constante par rapport à la base de ladite enveloppe 1. Les moyens de distribution comprennent une enceinte centrale de répartition 2. Cette enceinte centrale est avant geusement réalisée en polyester. Elle comporte un fond 2a présentant intérieurement une surface convexe, avantageusement une calotte sphérique, des parois latérales ascendantes 2b, préférentiellement cylindriques. Sur ces parois 2b au-dessus de leur base, huit lumières de départ 2c sont régulièrement disposées autour de lten- ceinte 2. Cés lumières de départ 2c sont chacune pourvue d'un manchon coaxial 3. Ces huit manchons, de forme et de dimension sdap- tées à celles de conduits de distribution 5, sont préférentielle ment réalisés en polychlorure de vinyle et sont collés dans les lumières 2c.Une lumière d'arrivée 2d disposée sur les parois latérales 2b est prolongée intérieurement par un conduit 4, préférentiellement réalisé en polychlorure de vinyle, solidaire de la lumière 2d et débouchant au-dessus de la zona haute du fond 2a. Un couvercle 2e coiffe l'enceinte 2 ; il permet de la visiter et éventuellement d'introduire dans les conduits de distribution 5 un instrument permettant de les curer. Buit conduits de distribution 5, avantageusement réalisés en polychlorure de vinyle, sont embossés chacun dans un manchon 3 et rayonnent en étoile autour de l'enceinte centrale de répartition. Les lumières de départ 2c sont disposées à une hauteur déterminée au-dessus de la base de l'enceinte posée sur les matériaux de filtrage ; de plus, l'extrémité centrifuge de chaque conduit 5 est située dans un m8me plan horizontal que la base de l'enceinte de sorte que chaque conduit de distribution présente une pente P descendante dans le sens centrifuge. Les conduits de distribution 5 sont dotés d' ori- fices Sa disposés le long de chaque conduit, préférentiellement dans le tiers inférieur de leur section. Ces orifices présentent des dimensions croissantes au fur et à mesure que l'on descend dans le sens centrifuge le long des conduits 5. Cette disposition favorise l'uniformité de la répartition du liquida sur le matériau de filtrage et réduit les risques de colmatage en bout des conduits 5. Un drain souple de reprise 8 disposé en serpentin permet de collecter le liquide ayant percolé à travers le matériau de filtrage pour l'évacuer hors de celui-ci, par exemple vers une conduite d'évacuation 9. Ce drain souple 8 est disposé en serpentin sous la matériau de filtrage lors du montage in situ du dispositif et peut être auparavant stocké dans un minimum de place, enroulé sur lui-tn#me. Selon un autre mode de réalisation présenté à la figure 4, les conduits de distribution 5 comprennent des ramifications 6 pour accroître encore l'uniformité de la distribution du liquide sur la surface de matériau de filtrage. Cette variante peut etre utilisée dans le cas de dispositifs de filtrage de plus grand débit possédant une surface de matériau filtrant plus importante. Le procédé de montage en vue de confectionner in situ le dispositif conforme à l'invention, consiste à effectuer une fouille au moins aussi profonde que les parois latérales de l'enveloppe périphérique. Cette hauteur peut être telle, par exemple, que le couvercle 2e de l'enceinte 2, affleure le niveau du terrain naturel. Ceci faci#te le visite de l'intérieur de l'enceinte pour un nettoyage éventuel de celle-ci ou des conduits 5. Le fond de cette fouille est ensuite réglé suivant un plan sensiblement horizontal. L'enveloppe périphérique 1, préalablement assemblée si elle se présente sous forme de plusieurs éléments le, est alors disposée sur le fond de la fouille de sorte quelles moyens de repérage 1c soient sensiblement dans un plan horizontal. Ces réglages d'horizontalité s'effectuent très simplement à l'aida d'un niveau à bulle et ne nécessitent pas de compétence professionnelle particulière. Le drain souple de reprise 8 est disposé en ser Destin sur le fond de la fouille et relié à la conduite d'éva.cuation 9. Le matériau de filtrage F est ensuite disposé à l'intérieur de l'enveloppe périphérique 1. Ce matériau de filtrage peut par exemple être du sable de granulométrie comprise entre 2 et 4 mm. Il est nivelé suivant un plan sensiblement horizontal au niveau du ressaut lc des parois 1. Simultanément, l'espace extérieur situé entre les parois 1 du dispositif et celle de la fouille est remblayé par exemple à l'aide de matériau de remblai. afin d'évite de tro#p fortes poussées sur une face de l'enveloppe périphé risque. L'enceinte centrale de répartition 2 est posée au centre de la surface du matériau de filtrage et les conduits 5 sont engagés chacun dans une lumière de départ 2c par l'intermédiaire des manchons 3 ; leurs extrémités centrifuges sont ensuite disposées sur le matériau de filtrage au niveau du ressaut 1c ou bien directement sur le ressaut 1c. La différence de niveau entre les lumières de départ 2c et le fond 2a de l'enceinte conditionne le positionnement approprié des conduits 5 gui possèdent ainsi de façon automatique une légère pente P descendante dans le sens centrifuge. Pour qu'au montage apparaisse de façon précise la pente désirée, il suffit donc que la hauteur des lumières de départ 2c et de leur manchon 3 soit convenablement ajustée en usine par rapport à la base de llen- ceinte 2. Aucun réglage complexe ou subjectif n'intervient plus en suite lors du montage ce gui représente un avantage appréciable par rapport aux filtres à sabla existants. Te conduit 7 arrivée ~ liquide est ensuite engagé dans la lumière d'arrivée 2d de l'enceinte par l'intermé- diaire du conduit 4. Une couche de matériau da granulométrie fine, par exemple du sable1 est disposée sur les conduits 5 et 7 ; cette couche sert de tampon entre la terre végétale et les conduits. Pour finir, le niveau du terrain naturel est retrouvé par un nivellement au moyen de terre végétale V. Un tel dispositif de filtrage peut notamment ttre mis en place à la sortie d'une micro-ststion d'épuration électromécanique équipant une habitation individuelle ; pour une micro- station de hautes performances, l'effluent déversé dans des condotions normales possède une DBO maximum de l'ordre de 40 et une MES maximum de l'ordre de 30. Dans ce cas, à titre d'indication, pour une épaisseur de percolation de 0,70 m, la surface de percolation peut autre voisine de 1 m2 par personne. Dans le cas de stations ordinaires ou de fosses septiques de type classique à la sortie desquelles la DBO et la KIES sont plus importantes, la surface de percolation sera prévue plus importante. A titre indicatif, le tableau suivant donna trois exemples de dispositifs de filtrage de différentes capacités. a Diamètre del'enveloppe Cen m) b 2,80 4,00 5,20 il Surface (en m2) a 6,15 12,60 21,20 a Volume de sable (en m3) 4,50 g100 15,GO a fi Longueur totale des conduits de n distribution (en m) 9,20 14,00 25,40 Longueur du drain souple de reprise 9 fi Chacun de ces trois dispositifs peut, par exemple, posséder huit conduits de répartition disposés en étoile autour de l'enceinte centrale. Le dispositif de filtrage de plus grande capacité, c'est-à-dire celui possédant une enveloppe de diamètre égal à 5,20 #, peut posséder un conduit de répartition sur deux, terminé par une ramification en V de façon à former un Y, afin d'utiliser de façon optimale la surface de matériau de filtrage du dispositif (fig. 4). Bien entendu, l'invention n1 est pas imitée aux termes de la description qui précède mais en comprend toutes les variantes. En particuliar, l'enceinte 2, éventuellement prévue de dimensions plus importantes, peut contenir un panier amovible rempli d'un matériau de filtrage pour réaliser une pré-filtration des affluents, le matériau de filtrage de ce panier étant changé ou régénéré de temps à autre. RgV iq 4UIONS 1/ - Dispositif de filtrage et d'épuration d'un liquide notamment d'effllaents, comprenant un volume de matériau de filtrage et des moyens de distribution du liquide sur ce volume, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte centrale de répartition située au-dessus du matériau de filtrage et pourvue de lumières de départ du liquide et d'au moins une lumière d'arrivée, des conduits de distribution chacun engagé dans une lumière de départ pour rayonner en étoile autour de l'enceinte centrale et pourvu longitudinalement d'une pluralité d'orifices d'écoulement, lesdits conduits étant disposés au-dessus du matériau de filtrage de façon à posséder une pente descendante dans le sens centrifuge et au moins un conduit d'arrivée du liquide dans I'enceinte, engagé dans la lumière d'arrivée. 2/ - Dispositif selon la revendication 1, carac t risé en ee ^utii comprend une enveloppe périphérique contenant le matériau de filtrage. 3/ - Dispositif selon la revendication 2, carsctérisé en ce que l'enveloppe périphérique présente la forme d'un cylindre creux. 4/ - Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'enveloppe périphérique est formée de plusieurs parois latérales assemblées entre elles par des moyens d'assemblage. > / - Dispositif selon l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que l'enveloppa périphérique comprend des moyens de repérage internes s'étendant autour de celle-ci à une Sauteur constante au-dessus de sa base - -Dispositif selon l'une des revendications I, 9, 7, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend un drain souple de reprise, disposé en serpentin sous le matériau de filtrage et apte à collecter le liquide après percolation dans le matériau de fil trame pour l'évacuer à l'extérieur dudit matériau. 7/ - Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, j, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que l'enceinte centrale comprend un fond présentant intérieurement une surface convexe, des parois latérales escendantes, notamment cylindriques, solidaires du fond, des lumières de départ régulièrement disposées autour de l'enceinte sur les parois latérales, une lumière d'arrivée disposée sur les parois latérales et des manchons chacun engagé coexialement dans une lumière de départ et de forma et de dimensions adaptées pour recevoir un conduit de distribution, de sorte que lesdits conduits de distribution, emboftés chacun dans un manchon, rayonnant autour de l'enceinte, le conduit d'arrivée étant engagé dans la lumière d'arrivée de l'enceinte centrale et débouchant au-dessus du fond convexe de celle-ci. 8/ - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la lumière d'arrivée de enceinte centrale est pourvue d'un manchon la prolongeant intérieurement pour déboucher au-dessus de la surface convexe du fond de ladite enceinte. 9/ - Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que, d'une part, les lumières de départ de l'enceinte centrale sont situées à une hauteur déterminée au-dessus de la base de l'enceinte laquelle est posée sur le matériau de filtrage et, d'autre part, l'extrémité centri fuge de chaque conduit de distribution est disposée dans le même plan horizontal que la base de l'enceinte centrale de sorte que chaque conduit de distribution présente une pente descendante dans le sens centrifuge. 10/ - Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8ou9, caractérisé en ce que les conduits de distribution présentent longitudinalement des orifices de section croissante dans le sens centrifuge. 41/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 2, 3, 4, 5, 6, 7, S, 9 ou 1G, caractérisé en ce que des conduits de distribution comprennent des ramifications permettant d'uniformiser la distribution sur le matériau de filtrage. 12/ - Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou Il, caractérisé en ce que lten- ceinte centrale de répartition contient un panier amovible à fond ajouré, rempli d'un matériau de filtrage, le ou les conduits d'arrivée du liquide débouchant dans ledit panier en vue de réaliser une filtration préalable du liquide. 13/ - Procédé de montage en vue de confectionner in situ un dispositif de filtrage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer une fouille au moins aussi profonde que l'enveloppe périphérique du dispositif, à disposer ladite enveloppe périphérique sur le fond de ladite fouille de sorte que les moyens de repérage de cette enveloppe soient dans un plan sensiblement horizontal, à disposer à l'intérieur del'enva- loppe le matériau de filtrage et à le niveler au niveau des moyens de repérage suivant un plan sensiblement horizontal, a y poser sensiblement au centre l'enceinte centrale, à engager chaque conduit de distribution dans une lumière de départ de sorte que lesdits conduits rayonnent en étoile autour de l'enceinte centrale et que leurs extrémités centrifuges viennent se disposer au niveau des moyens de repérage, et à engendrer le conduit d'arrivée dans la lumière d'arrivée. 14/ - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer en serpentin sur le fond de la fouille un drain souple de reprise et à le relier à un conduit d'évacuation de façon à collecter le liquide après percola- tion à travers le matériau de filtrage pour l'évacuer à l'exté- rieur dudit matériau.