Brevet FR2451421A1 — publié le 19801010

La présente invention concerne un dispositif de régulation du débit des eaux usées mélangées à des eaux de pluie claires, transmises à une station d'épuration au cours de crues et/ou suite à un orage, comportant une chambre collectrice équipée d'un premier orifice récepteur desdites eaux mélangées, d'un second orifice déverseur d'eau contenant une forte proportion d'eaux usées, et d'un troisième orifice déverseur d'eau, contenant une forte proportion d'eaux claires, ladite chambre collectrice contenant un dispositif réglable pour guider une quantité prédéterminée d'eaux mélangées fortement concentrées en eaux usées vers ledit second orifice et pour déverser le surplus dteaux mélangées contenant une forte proportion d'eaux claires dans la chambre collectrice et vers ledit troisième orifice. Les dispositifs encore fréquemment utilisés, appelés "déversoirs de crues", se présentent sous la forme de barrages à crête déversante, présentent l'inconvénient majeur de ne pas permeS tre de maintenir le débit de l'eau transmise à une station d'épuration, entre des limites acceptables, en cas de crue subite et, en particulier, après un orage. A titre d'exemple, on constate que le débit des eaux usées mélangées aux eaux de pluie suite à un orage, peut dépasser cent fois le débit mesuré par temps sec. Or, les stations d'épuration sont généralement conçues pour traiter au plus deux fois le débit par temps sec.Dans le but d'éliminer ce surplus d'eaux usées fortement diluées par des eaux de pluie, on dispose aux endroits adéquats des "déversoirs de crues ou d'orages aménagés en barrage à crête déversante, barrage surélevé à crête déversante suivi d'un tronçon en charge,-ou barrage-déversoir avec tron çons en charge à l'amont et à l'aval. Les plans directeurs d'égouts sont basés actuellement sur un débit spécifique par temps sec de O,O1 l/s par habitant. Les barrages-déversoirs de crues sont en mesure de retenir dans une cértaine mesure le surplus d'eau et de favoriser au moins temporairement la décantation du mélange d'eaux, les eaux usées plus denses ayant tendance à passer au fond, tandis que les eaux claires fortement diluées par les eaux de pluie auront tendance à se maintenir au niveau supérieur. Toutefois, le réglage du débit des eaux usées amenées à la station d'épuration est difficilement contrôlable. Les dispositifs à réglage dynamique du type susmention né, ne permettent pas le réglage précis du débit, la valeur de ce débit au moment des crues ou suite à un orage restant très supérieure à deux fois la valeur du débit par temps sec. En outre, les turbulences du courant entrant ne permettent pas une décantation effective des eaux mélangées, pour n'envoyer à la station d'épuration que des eaux fortement concentrées en eaux usees. La présente invention se propose de pallier à ces divers inconvénients en réalisant un dispositif de régulation tel que défini ci-dessus et permettant, d'une part de séparer les eaux fortement concentrées en eaux usées, de celles fortement concentrées en eaux claires, et d'autre part, de limiter le débit des eaux à forte concentration d'eaux usées, à une valeur acceptable, en vue du traitement par une station d'épuration. Dans ce but, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que ledit dispositif réglable comporte un tuyau constitué de deux éléments coniques raccordés bout à bout l'un à l'autre de telle manière que leurs axes fassent un angle obtu dans un plan sensiblement horizontal, ledit premier élément conique ayant une ex trémité libre raccordée audit premier orifice, et comportant des chicanes pour briser les turbulences du courant entrant, et ledit second élément conique ayant son extrémité libre raccordée audit second orifice et comportant un volet latéral à ouverture réglable pour déverser le surplus d'eaux mélangées dans ladite chambre collectrice. Le dispositif de régulation décrit, réglable avec précision, peut opérer efficacement la séparation des eaux transmises à la station d'épuration, et des eaux claires constituées en majeure partie par des eaux de pluie. Cette séparation est très importante du fait que l'opération d'épuration par fermentation et réduction biologique est plus difficile à mesure que les eaux usées sont plus diluées. Pour que la station d'épuration reste efficace, même en période de charge supplémentaire due par exemple à des orages, il est donc primordial, d'une part que la masse d'eau qui lui est amenée ne dépasse pas sa capacité de traitement, et d'autre part que les eaux usées soient peu diluées.En conséquence, un système "déversoir de crues ou d'orages" doit allier deux caractéristiques essentielles: être en mesure de régler avec précision le débit des eaux transmises à la station d'épuration et être en mesure de séparer les eaux usées plus denses des eaux claires. La présente invention , qui se propose d'atteindre ce but, sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une vue de dessus, illustrant le dispositif de réglage logé dans la chambre collectrice, et, la figure 2 est une vue coupée en élévation du dispositif de régulation selon l'invention. En référence aux figures, la chambre collectrice 1 est de préférence constituée par un caisson de forme générale cylindrique, réalisé d'une pièce, par exemple en fibro-ciment, en polyester ou tout autre matériau présentant des caractéristiques d'étanchéité et de résistance mécanique suffisantes. A sa partie supérieure, la chambre 1 comporte une ouverture 2 permettant le passage d'un homme vers le dispositif de réglage décriteplus en détail ci-dessous. La face d'extrémité plane et circulaire 3 de la chambre 1 comporte une ouverture, dite premier orifice 5, récepteur des eaux mélangées. La face opposée 4 comporte deux ouvertures 6 et 7 appelées respectivement second et troisième orifices, déverseurs respectivement d'eaux concentrées en eaux usées et d'eaux claires.Le troisième orifice est prolongé à l'extérieur de la chambre par une pièce 8 rapportée conique, dont le but est de collecter les eaux claires déversées par la chambre, pour les diriger sur une conduite (non représentée) qui prend naissance à son enbouchure 9. Ledit premier orifice permet de loger un manchon cylindrique 11, dont le diamètre extérieur correspond au diamètre dudit orifice, et au diametre intérieur de l'entrée du dispositif réglable 10. Ce manchon est prolongé à l'extérieur de la chambre par un rebord 12, présentant -un épaulement annulaire 13, prenant appui sur une plaque plane, par exemple rectangulaire 14. La plaque 14 peut être déplacée en hauteur, par exemple par coulissement dans desglissières latérales fixées verticalement sur la face 3, ou par la co- opération des boulons de fixation-15 logés dans des alésages appropriés de la face 3, avec des fentes (non représentées) verticales aménagées dans la plaque 14. Ce dispositif permet de régler en hauteur la position dudit premier orifice. Le manchon est relié, par exemple, au moyen d'une bride de serrage circulaire 16, à l'entrée du dispositif réglable 10. Ledit second orifice, disposé à l'extrémité opposée du dispositif de réglage 10, est de préférence également traversé par un manchon 17, monté sur un dispositif de réglage en hauteur (non représenté) pouvant être construit sur les mêmes principes que celui fixé sur l'autre face pane 3. Ce manchon permet de raccorder le dispositif réglable 10 avec un tuyau amorcé en 18 qui guide les eaux usées vers la station d'épuration. Le dispositif réglable 10 proprement dit se compose d'un premier élément conique 21 constitué par un tronçon dU tuyau extérieurement cylindrique et dont les parois intérieures sont formées en cône. Cet élément 21 présente une ouverture latérale 22 qui s'étend sur toute sa longueur et qui représente approximativement la surface latérale du tuyau cylindrique, correspondant au premier quadrant pris dans le sens trigonométrique. Ce premier élément conique est prolongé par un deuxième élément conique 31, disposé approximativement dans le même plan horizontal ou légèrement incliné par rapport à l'horizontale. Les axes longitudinaux des deux éléments coniques font un angle obtu, c'est-à-dire que le couloir d'écoulement des eaux usées fait un coude entre le premier et le second éléments coniques. Le premier élé-ment conique comporte un premier bossage 23 constitué par un renflement rapporté sur la face latérale du tronçon de tuyau, ou directement formé par l'emboutissage de cette face latérale, disposé au-dessous de l'ouverture latérale 12 et s'étendant approximativement jusqu'à la partie inférieure du tuyau, c'est-à-dire sur une partie de la surface latérale correspondant au second quadrant pris dans le sens trigonométrique. Ce premier bossage a pour effet de briser la turbulence du courant entrant et de dévier le cours de la nappe d'eau inférieure, c'est-à-dire celle contenant une proportion plus forte d'eaux usées plus denses. Décalé dans le sens du courant par rapport au premier bossage, se trouve un second bossage 24, qui intercepte le courant dévié par le premier bossage 23 pour lui faire subir une seconde déviation en sens contraire à ladite première déviation. Ce second bossage est également constitué par un renflement disposé sur la face latérale en regard, c'est-à-dire correspondant au troisième quadrant pris dans le sens trigonométrique. Les deux bossages 23 et 24 coopèrent pour donner à la nappe inférieure du courant, c'est-àdire celle dont la hauteur correspond au moins approximativement au demi-diamètre du tronçon 21, une forme de S, et pour calmer le courant et supprimer ces turbulences. Le flanc arrière du second bossagé 24 est prolongé par un déflecteur 25 faisant un angle aigu avec l'axe dudit premier élément conique. Ce déflecteur obstrue au moins partiellement l'intérieur du premier élément conique, à cheval sur sa zone de jonction avec ledit second élément conique, et correspondant au quatrième quadrant pris dans le sens trigonométrique. Le second élément conique comporte une première ouverture supérieure 32 qui prolonge, dans le sens axial, ladite ouverture latérale 22 du premier élément conique. Une seconde ouverture 33 disposée dans le prolongement latéral de l'ouverture 32, et correspondant au moins partiellement à la surface latérale du second quadrant pris dans le sens trigonométrique, est obstruée de façon réglable par un volet 34 en forme de segment de tronc de cône, qui coulisse par exemple dans des glissières latérales 35 et 36 ou qui peut être monté sur la paroi latérale dudit second tronçon par tout autre moyen approprié connu en soi. L'extrémité amont du second élément conique est raccordée de préférence par soudure au premier élément conique.L'extrémité aval est emboîtée dans un cône 37, réa- lisé par exemple en polyester renforcé, qui sert de raccord entre le manchon 17 et ledit second élément conique 31. Le cône 37 est de préférence ouvert le long d'une de ses génératrices et serré au moyen d'un dispositif de serrage 38 connu en soi. Le cône 37 est d'autre part raccordé au second élément conique 31 par une bride annulaire 39 ou tout autre moyen approprié. Lors de la mise en place du dispositif, on choisit l'in- clinaison convenable pour le dispositif réglable 10 à l'intérieur de la chambre 1. Cette inclinaison peut varier entre 5 et 15 o/oo. On règle également l'ouverture du volet obturateur 34 pour que la quantité d'eau traversant le dispositif 10 du premier orifice 5 au second orifice 6, de telle manière que-le débit d'eau evacué vers la station d'épuration soit toujours inférieur à dieux fois le débit à l'entrée, quelque soit le débit. A- titre d'exemple, le modèle dont le second élément conique a un diamètre d'entrée égale à 50 cm et un diamètre de sortie égal à 35 cm, transmet une quantité d'eaux usées de 27 à 54 1/seconde à la station d'épuration, pour un débit d'eaux mélangées pénétrant par l'orifice 5 allant de 27 à 400 1/sec conde. Selon les besoins, des modèles plus grands ou plus petits peuvent être conçus pour répondre à tous les besoins locaux. Il ressort de l'exemple susmentionné, comme d'ailleurs de l'ensemble des résultats des mesures effectuées, que pour des réglages appropriés du volet 34, et une inclinaison convenable du dispositif 10, le débit maximum des eaux transmises à la station d'épuration reste toujours inférieur à deux fois le débit minimum. C'est-à-dire que la station d'épuration ne recevra que la quantité d'eau qu'elle peut effectivement traiter, quelle que soit la quantité d'eau à l'entrée du dispositif décrit, qui constitue de ce fait une véritable soupape de sécurité pour les stations d'épuration. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation du débit dës eaux usées mé- langées à des eaux de pluie claires, transmises à une station d'épi ration au cours de crues et/ou suite à un orage, comportant une chambre collectrice équipée d'un premier orifice récepteur desdites eaux mélangées, d'un second orifice déverseur d'eau contenant une forte proportion d'eaux usées, et d'un troisième orifice déverseur d'eau, contenant une forte proportion d'eaux claires, ladite chambre collectrice contenant un dispositif réglable pour guider une quantité prédéterminée d'eaux mélangées fortement concentrées en eaux usées vers ledit second orifice et pour déverser le surplus d'eaux mélangées contenant une forte proportion d'eaux claires dans la chambre collectrice et vers ledit troisième orifice, caractérisé en ce que ledit dispositif réglable comporte un tuyau constitué de deux éléments coniques raccordés bout à bout l'un à l'autre de telle manière que leurs axes fassent un angle obtu dans un plan sensiblement horizontal, ledit premier élément conique ayant une extrémité libre raccordée audit premier orifice, et comportant des chicanes pour briser les turbulences du courant entrant, et ledit second élément conique ayant son extrémité libre raccordée audit second orifice et comportant un volet latéral à ouverture réglable pour déverser le surplus d'eaux mélangées dans ladite;chambre collectrice. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux éléments coniques comportent chacun une ouverture longitudinale découpée dans sa surface périphérique, correspondant au moins approximativement au premier quadrant dans le sens trigonométrique. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ouverture longitudinale du second élément conique est prolongée vers le bas par une seconde ouverture longitudinale qui empiète sur le second quadrant dans le sens trigonométrique, et en ce que ledit volet latéral est agencé pour obturer au moins p tiellement, de manière réglable, ladite seconde ouverture. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément conique comporte un premier bossage disposé sur la paroi latérale correspondant au second quadrant dans le sens trigonométrique, et un second bossage, axialement décalé par rapport audit premier bossage et disposé sur la paroi latérale, correspondant approximativement au troisième quadrant dans le sens tri gonométrique, et un déflecteur disposé, dans le sens du courant, derrière ledit second bossage, et formant un angle aigu avec l'axe dudit premier élément conique, -de manière à obstruer au moins partiellement une partie dudit dispositif réglable sur une zone correspondant approximativement au quatrième quadrant dans le sens trigonométrique; lesdits bossages étant agencés pour briser les turbulences du courant entrant et lui donner la forme d'un S sensiblement horizontal, et ledit déflecteur étant agencé pour projeter le surplus d'eaux mélangées à travers les ouvertures dudit second élément conique. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et second orifices sont réglables en hauteur de telle manière que ledit dispositif réglable puisse être incliné axialement par rapport au plan horizontal. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre comporte une gouttière disposée à sa partie inférieure et dont l'une des extrémités est raccordée audit troisième orifice. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre est de forme sensiblement cylindrique, comportant à sa partie supérieure une ouverture suffisante pour le passage d'un homme, et sur ses faces planes d'extrémité, des moyens de réglage permettant de déplacer en hauteur lesdits premier et second orifices.