Brevet FR2403301A1 — publié le 19790413

L'invention concerne un procédé pour préépurer et accumuler de l'eau polluée à des fins de récupération de la chaleur, et un dispositif pour sa mise en oeuvre. On sait qu'il est possible de récupérer de la chaleur d'eaux usées. Toutefois, une telle récupération n'est valable économiquement que si la totalité des eaux usées des habitations ou d'autres provenances, d'industries par exemple, peut être soumise à un processus de récupération de la-chaleur. Cela n'est pas possible jusqu'à présent parce que certains constituants solides ou non, des boues et certaines eaux très polluées sont séparés du reste des eaux usées et envoyés directement à l'égout, avant le processus de récupération de la chaleur, de sorte qu'ils n'y participent pas. De tels systèmes de récupération de la chaleur d'eaux usées ont un mauvais rendement et ne sont donc pas rentables économiquement. Un autre inconvénient de la récupération de la chaleur d'eaux usées telle qu'elle est pratiquée jusqu'à maintenant est que, pendant la récupération de chialeur, effectuée au moyen de pompes de chaleur sur des eaux usees collectées dans un récipient, de l'eau usée chaude vient s'y ajouter continuellement, ce qui prolonge excessivement le processus de récupération de chaleur. Ce processus devient non rentable en particulier lorsque des eaux usées chaudes viennent réchauffer des eaux usées déjà refroidies à basse température. Cela conduit à un mauvais rendement de la pompe de chaleur et du processus de récupération de la chaleur, en particulier si les eaux usées ont des températures relativement basses. L'invention vise à créer un procédé et un dispositif qui permettent de récupérer la chaleur d'eaux usées de façon économiquement rentable grâce au fait que les eaux usées, bien qu'elles soient préépurées. participent en totalité au processus de récupération de chaleur et que les eaux usées supplémentaires produites pendant ce processus ne sont pas ajoutées aux eaux usées sur lesquelles la récupération de chaleur est en cours mais sont recueillies dans un réservoir préliminaire et tenues prêtes pour le processus de récupération de chaleur suivant. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, les eaux usées sont recueillies dans une chambre à eau polluée d'un réservoir; où les matières polluantes qu'elles contiennent peuvent se déposer dans un renfoncement au-dessus d'une conduite d'écoulement, les eaux usées sont soumises à une préépuration par leur passage à travers un filtre, d'où elles arrivent à l'état prébpuré dans une chambre d'accumulation, laquelle est séparée de la chambre à eau polluée par une cloison en acier de l'eau polluée partir d'un niveau déterminé dans la chambre à eau polluée, pouvant passer par un trop-plein de cette chambre dans une chambre de préaccumulation, elle-m & e séparée de la chambre à eau polluée par une cloison isolée thermiquement, la chambre de préaccumulation pouvant en outre être mise en communication, en bas, avec la chambre à eau polluée par une soupape à clapet qui est commandée par au moins un interrupteur à flotteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, qui est une coupe verticale schématique d'un dispositif selon l'invention, formé essentiellement d'un réservoir d'eaux usées. Dans l'exemple représenté, les eaux usées arrivent par une conduite d'eau usée 1 dans la chambre à eau polluée 2 d'un récipient formant un réservoir d'eaux usées et parviennent de là à travers un filtre 3 rempli de gravier dans une chambre d'accumulation 5. La chambre 5, contenant de l eau usée en grande partie épurée, est séparée de la chambre 2 par une talle d'acier 4 ou une cloison d'une autre matière conductrice de la chaleur. Un échange thermique optimal est ainsi possible entre les eaux usées contenues dans ces deux chambres. Dans la chambre d'accumulation 5 est prevu un dispositif 13 de récupération de chaleur et de chauffage complémentaire des eaux usées Ce dispositif n'est pas représenté ni décrit en détail ici car il ne fait pas partie de l'invention. Il peut s'agir notamment d'un système à pompe de chaleur comme décrit dans la demande de brevet 77 26 987 du 6 septembre 1977 au nom de la demanderesse. Les matières solides et autres impuretés que contient l'eau polluée arrivant par la conduite 1 dans la chambre 2 peuvent se déposer dans un renfoncement formé par le fond de cette chambre. L'eau qui pénètre dans la chambre 5 est préépurée en outre par son passage à travers le filtre 3. Le niveau de l'eau usée dans la chambre 5 est le m8me que dans la chambre 2 et monte à mesure de l'arrivée d'eau polluée par la conduite 1. Comme le montre le dessin, le réservoir dans lequel sont formées les chambres 2 et 5 comporte en outre une chambre 8 de préaccumulation qui est séparée de la chambre 2 par une cloison 7 thermiquement isolante et la chambre 2 contient dans sa partie inférieure des flotteurs 10. Ces derniers commandent des interrupteurs electriques servant notamment à l'ouverture et la fermeture d'une soupape à clapet installée dans un passage 9 ménagé dans la partie inférieure de la cloison 7 et permettant la communication entre les chambres 2 et 8. Dès que le niveau dans la chambre 2 commence à monter, les flotteurs 10 produisent la fermeture du passage 9.Lorsque les chambres 2 et5 sont presque remplies et que l'eau polluée dans- la chambre 2 atteint la hauteur d'un trop-plein 6 dans la partie supérieure de la cloison 7, des moyens non représentés déclenchent le processus de récupération de chaleur par la pompe de chaleur du dispositif 13, ce qui entraine l'abaissement de la température de l'eau usée, non seulement de la chambre 5 mais aussi de lachambre 2, puisqu'elles ne sont séparées que par la cloison 4 en tôle d'acier d'excellente conductibilité thermique Si, pendant ce processus de récupération de chaleur, il arrive encore de l'eau polluée chaude par la conduite 1 dans la chambre 2, cette eau usée supplémentaire ne ralentit pas l'achèvement du processus de récupération en cours mais entre immédiatement par le trop-plein 6 dans la chambre de préaccumulation 8, où la cloison isolée 7 empoche le transfert d'une partie de sa chaleur à l'eau de la chambre 2. La chambre de préaccumulation 8 présente un trop-plein ll débouchant à l'extérieur du réservoir et situé à un niveau plus élevé que le trop-plein 6 et elle contient un dispositif de chauffage 14. L'eau polluée qui entre dans la chambre de préaccumulation 8 pendant le déroulement d'un processus de récupération de chaleur de l'eau dans les chambres 2 et 5 peut ainsi être chauffée en même temps en vue du processus de récupération suivant et etre maintenue prête pour celui-ci. Le processus en cours dans les chambres 2 et 5 s'achève généralement lorsque la température de l'eau contenue dans ces chambres a été abaissée à tel point que la poursuite de la récupération n'est plus rentable économiquement. L'eau refroidie est alors évacuée des chambres 2 et 5, par écoulement naturel ou par pompage, à travers la conduite d'écoulement 12 partant du fond de la chambre 2 et dont un organe de fermeture non représenté avait préalablement été ouvert, l'abaissement du niveau dans la chambre 2 produisant le reflux de l'eau préépurée de la chambre 5 à travers le filtre 3 dans la chambre 2. Ce passage de l'eau en sens inverse à travers le filtre produit automatiquement le nettoyage "à contre-courant" du filtre. Après l'évacuation à travers la conduite 12 de la crasse dans le fond de la chambre 2, de l'eau polluée de la chambre 2 et de l'eau préépurée sortant de la chambre 5 par le filtre 3, les flotteurs 10, agissant par un mécanisme à levier non représenté sur les interrupteurs ou directement sur la soupape à clapet dans le passage 9 de la cloison 7, déclenchent l'entrée dans la chambre 2 des eaux usées préaccumulées dans la chambre 8 et éventuellement chauffées par le dispositif 14. La conduite d'écoulement 12 avait été fermée préalablement par l'organe de fermeture déjà mentionné. A partir de la chambre à eau polluée 2, les eaux venues de la chambre de préaccumulation 8 passent à travers le filtre 3 dans la chambre d'accumulation 5.L'eau polluée qui arrive par la conduite I fait de nouveau monter le niveau dans les chambres 2 et 5, les flotteurs 10 ayant fermé la soupape dans le passage 9 menant àla chambre 8. Le niveau dans les chambres 2 et 5 remonte jusqu'au trop-plein 6. Dès que l'eau est montée juste sous ce trop-plein, un flotteur et/ou d'autres moyens non représentés remettent le dispositif 13 en service et un nouveau processus de récupération de chaleur commence. Les eaux usées produites pendant ce nouveau processus et arrivant par la conduite l sont donc dirigées de nouveau par le trop-plein 6 dans la chambre 8, où elles sont préaccumulées ou retenues jusqu'à ce que la récupération de la chaleur de l'eau des chambres 2 et 5 soit achevée. Ensuite, cette eau est évacuée par écoulement naturel et/ou pompage à travers la conduite 12, les flotteurs 10 ouvrent la soupape dans le passage 9 et l'eau préaccumulée s'écoule .de la chambre 8 dans les chambres 2 et 5. Le procédé et le dispositif selon l'invention assurent ainsi que les eaux usées qui arrivent peuvent déposer leurs constituants polluants dans le fond de la chambre 2 et participer avec les eaux usées préépurées de la chambre 5 au processus de récupération de chaleur. il est également assuré que le filtre 3 est nettoyé par rinçage à contre-courant à chaque vidage de la chambre 5. De plus, le processus de récupération en cours n'est pas ralenti par l'arrivée d'eau polluée par la conduite l, du fait que cette eau est recueillie à travers le trop-plein 6 et emmagasinée dans la chambre de préaccumulation 8. Gr ce a l'isolation thermique de la cloison 7, l'eau reçue dans la chambre 8 ne peut pas participer au processus de récupération en cours dans les chambres 2 et 5, mais elle peut conserver sa température et même être chauffée au besoin par le dispositif de chauffage 14. Ce n'est qu'après l'évacuation par la conduite 12 de l'eau refroidie par la récupération que l'eau préaccumulée de la chambre 8 arrive dans les chambres 2 et 3 pour hêtre soumise au processus de récupération de chaleur suivant. REVENDICATIONS 1. Procédé pour préépurer et accumuler les eaux usées en vue de la récupération de leur chaleur, caractérisé en ce que l'on recueille les eaux usées dans une chambre à eau polluée, où les matières polluantes qu'elles contiennent peuvent se déposer au-dessus d'une conduite d'écoulement pour l'évacuation qui est fermée en dehors des périodes d'évacuation, et on soumet les eaux usées à une préépuration par leur passage a travers un filtre, d'où elles arrivent à ltétat préépuré dans une chambre d'accumu- lation, laquelle est séparée de la chambre a eau polluée par une cloison en matière thermiquement conductrice, de sorte que le processus de récupération de chaleur peut porter à la fois sur l'eau préépurée contenue dans la chambre dtaccumulation et sur l'eau polluée contenue dans la chambre å eau polluée, les eaux usées produites au cours d'un tel processus de récupération étant recueillies dans une chambre de préaccumulation qui est isolée thermiquement de la chambre à eau polluée et de la chambre d'accumulation et d'où les eaux usées préaccumulées peuvent être envoyées dans la chambre eau polluée à la fin du processus de récupération de chaleur. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est formé essentiellement d'un réservoir d'eaux usées dont l'intérieur est divisé par deux cloisons en une chambre à eau polluée, une chambre d'accumulation et une chambre de préaccumulation, la cloison entre la chambre a eau polluée et la chambre d'accumulation étant thermiquement conductrice, étant notamment faite d'une tôle d'acier, et contenant dans sa partie inférieure un filtre de préépuration, la cloison entre la chambre à eau polluée et la chambre de préaccumulation étant thermiquement isolante et possédant dans sa partie inférieure un passage de communication susceptible d'être ouvert et fermé et servant à l'envoi des eaux préaccumulées à la chambre à eau polluée a la fin d'un processus de récupération de chaleur. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre d'accumulation contient un dispositif pour récupérer la chaleur des eaux préépurées contenues dans la chambre d'accumulation et, a travers la cloison thermiquement conductrice, la chaleur des eaux contenues dans la chambre a eau polluée. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le fond de la chambre à eau polluée forme un renfoncement, où peuvent se déposer les matières polluantes contenues dans les eaux usées, et en ce que la conduite d'écoulement pat due ce renfoncement et sert aussi bien à l'évacuation desdites matières polluantes qu'à celle des eaux préépurées à la fin d'un processus de récupération de chaleur, les eaux préépurées traversant à cet effet ledit filtre à contre-courant, ce qui produit son nettoyage. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la cloison thermiquement isolante contient dans sa partie supérieure un passage de trop-plein, par lequel des eaux usées qui entrent dans la chambre à eau polluée peuvent passer directement dans la chambre de préaccumulation lorsque le niveau dans la chambre à eau polluée a atteint ce trop-plein, en vue de la retenue de ces eaux pendant la durée d'un processus de récupération de chaleur. 6. Dispositif selon lrune quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la chambre à eau polluée contient des flotteurs pour déclencher un processus de récupération de chaleur et pour fermer ou ouvrir le passage de communication avec la chambre de préaccumulation en fonction du niveau dans la chambre a eau polluée. 7, Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la chambre d'accumulation et la chambre de préaccumulation contiennent des moyens pour chauffer liteau contenue dans ces chambres.