Brevet FR2473459A1 — publié le 19810717

ú473459 _, _ L'invention a trait à une installation de drainage sous vide des eaux usées pour bateaux, du type comprenant une pompe à vide dont le côté aspiration ou suction est relié à un réservoir d'accumulation dans lequel débouchent un ou plusieurs tuyautages de drainage des eaux, munis de clapets d'admission, lesquels sont commandés de telle sorte que les eaux usées et l'air soient aspirés conjointement dans les tuyautages et le réservoir d'accumulation. Des installations de ce genre ont été proposées pour des bateaux en raison de la liberté qu'elles offrent dans la pose des tuyautages. On peut réaliser ceux-ci en fonction des conditions particulières qui existent dans chaque compartiment; en outre, il est inutile de prévoir des décli- vités particulières et l'on peut adopter des sections plus petites pour les tuyautages. Des installations de drainage sous vide du genre considéré ici sont décrites et représentées dans les documents DE-PS no 1 238 858 et DE-OS n0 24 55 551 de la RFA. Attendu que le r8le réglementaire de l'installation de drainage sous vide dépend essentiellement de la valeur de la dépression qui règne dans le système, il était courant, jusqu'à présent, de relier aussi bien les pompes à vide que les tuyautages de drainage à des niveaux inférieurs au plus haut niveau que pouvait atteindre l'eau dans le réservoir d'accumu- lation, de telle sorte que le c8té suction de la pompe à vide communique directement avec les tuyautages de drainage des eaux usées en passant par la chambre formée dans le réservoir au-dessus du niveau de l'eau qu'il contient. Cependant, dans ces conditions on ne prêtait aucune attention à la ventilation ou l'aération des eaux évacuées. On ne s'occupait qu'à maintenir aussi faible que possible la résistance à l'écoulement entre la pompe à vide et les tuyautages de drainage, tout en évitant le danger d'un contre-courant. Lorsque, comme cela arrive fréquemment à bord de navires, les eaux usées contenant des matières fécales sont dirigées vers une ins- tallation d'épuration, on effectue normalement, conjointement aux processus d'épuration et pour réaliser le cycle de décomposition des aérobies, une aération spéciale en utilisant de l'air comprimé. Cette aération n'atteint cependant guère les plus volumineux composants solides des eaux usées, lesquels, en amont de l'installation de purification, sont retenus et isolés par exemple par raclage ou ratissage. L'invention a pour objet de résoudre le problème qui consiste à réaliser une installation de drainage des eaux usées du genre sus-indiqué, dans laquelle l'aération des eaux usées est sensiblement améliorée sans augmenter le coût de l'installation, et pour résoudre ce problème il est 2- prévu, suivant l'invention, qu'au moins une des conduites pour eaux usées qui proviennent d'un niveau plus élevé débouche dans le fond du réservoir accumulateur. Grâce à la disposition proposée, on obtient que l'air aspiré à travers cette conduite pour eaux usées soit contraint de former des bulles qui s'élèvent à travers le volume d'eaux usées contenu dans le réservoir d'accumulation, avant que ces bulles soient aspirées par la pompe sous vide hors dudit réservoir. Il s'ensuit, dans ce réservoir accumulateur, en plus d'un bon tourbillonnement, qui s'applique notamment aux boues, une aération constante des eaux usées encore fraîches. L'eau reçoit l'air à l'état dis- sous, et des bulles d'air restent prisonnières des éléments composants des eaux usées. Le processus souhaité de décomposition des aérobies se déroule immédiatement, et cela pour la totalité des composants des eaux usées, même ceux qui ne sont pas ensuite directement dirigés vers l'installation d'épuration du bateau. L'installation d'épuration associée, suivant la conception initiale, à l'installation de drainage des eaux usées par le vide, pour effectuer l'aération envisagée antérieurement, peut être soit réduite, soit entière- ment supprimée, par la mise en oeuvre de la présente invention. Il s'est révélé, de façon surprenante, que la fonction dévolue à l'installation de drainage des eaux usées par le vide peut également être améliorée. La résistance supplémentaire à l'écoulement, ou la perte de pression, qui résulte de la disposition proposée pour la conduite aboutis- sant au réservoir accumulateur, ne coûte pratiquement aucune énergie, car en raison de la longueur relativement réduite des conduites d'évacuation des eaux usées d'un bateau, la force d'aspiration qui s'exerçait jusqu'à présent sur les clapets d'admission (à travers lesquels s'effectue l'aspi- ration des eaux usées des toilettes et autres lieux de réception des eaux usées dans un système de conduites sous vide) était tellement élevée qu'il n'était pas possible de laisser ces clapets d'admission ouverts au- delà d'un temps très court, sous peine d'autoriser normalement l'aspiration de quantités d'air supérieures à la normale, tandis que le courant d'aspiration était tellement violent qu'il produisait un bruit anormalement et indési- rablement élevé. Dans ces conditions, on obtient avec l'installation de drainage sous vide suivant l'invention qu'il existe entre l'eau qui doit être traversée par l'air dans le réservoir accumulateur et la conduite d'évacuation des eaux usées une résistance totalement désirée et qui sert à atténuer en quelque sorte la violence des réactions de l'installation lors d'une ouverture de courte durée d'un clapet d'admission. -3- A titre de variante de la proposition suivant la présente invention, on pourrait également faire en sorte que la totalité des conduites pour eaux usées débouchent dans le sommet du réservoir accumulateur, et que l'air soumis au c8té pression de la pompe à vide, dans le parcours que suit l'eau résiduaire en aval du réservoir accumulateur, soit soumis à la pression des eaux usées. Ce procédé présente cependant l'inconvénient d'avoir un mauvais rendement, attendu que des pompes à vide ne doivent pas, autant que possi- ble, travailler avec une contre-pression. On décrira maintenant des exemples-type de réalisation de l'inven- tion en se référant au dessin annexé, sur lequel La FIGURE 1 montre un premier mode de réalisation comportant une conduite pour eaux usées qui débouche dans le sommet d'un réservoir accu- mulateur, et La FIGURE 2 montre une variante de réalisation comportant une con- duite pour eaux usées qui débouche dans le fond du réservoir accumulateur. Sur les Figures 1 et 2 du dessin, on a également désigné en 10 un réservoir accumulateur d'une installation de drainage des eaux usées par action du vide, pour un navire ou bateau, avec une conduite unique 12 pour les eaux usées. Il est évident que cette conduite 12 peut être multipliée par un certain nombre, pour relier au réservoir accumulateur plusieurs toilettes et autres lieux o de telles eaux sont reçues. Alternativement, on pourrait également prévoir plusieurs conduites 12 pour eaux usées qui aboutiraient à un mme réservoir accumulateur 10. Dans l'exemple de réa- Ilsation selon la Figure 1, on a représenté pour plus de simplicité une seule toilette 14 équipée d'un clapet d'admission 16. L'actionnement de ce clapet d'admission 16 peut être assuré automatiquement par la dépression qui existe dans le système, loxrsqu'une certaine quantité d'eaux usées s'est accumulée en amont du clapet, dans le sens de l'écoulement. La commande du clapet d'admission 16 peut alors se produire de telle sorte que le clapet laisse pénétrer dans la conduite d'évacuation 12 des eaux usées, à chaque pulsion d'ouverture, une fraction d'eaux usées et, en outre, un volume dé- terminé d'air qui représente un multiple de ladite fraction d'eaux usées, avant que ce clapet se referme automatiquement. Pour commander le clapet d'admission 16 on peut avoir recours à la disposition décrite dans le do- cument RFA DE-OS 24 55 551 cité plus haut. Au lieu d'une ouverture auto- matique de ce clapet d'admission 16, on pourrait également, comme cela est connu dans les toilettes fonctionnant par dépression ou à vide, pré- voir un mécanisme d'ouverture que l'on peut actionner arbitrairement et qui permet néanmoins de fixer au préalable la durée d'ouverture, afin -4 - d'éviter des pertes dues à des ouvertures trop prolongées du clapet d'ad- mission. La dépression produite dans le réservoir accumulateur 10 et dans le réseau de tuyautages comprenant les conduites 12 pour eaux usées s'ob- tient grâce à une pompe à vide 18; cette dépression est entretenue pendant toute l'exploitation de l'installation de drainage des eaux usées- . Cette dépression a pour effet d'aspirer non seulement la quantité d'eaux usées admise dans le système de conduites par l'actionnement du clapet d'admission- 16 mais aussi l'air introduit jusqu'à l'intérieur du réservoir accumulateur 10. Pendant que l'air est ensuite immédiatement éloigné du réservoir accu- mulateur 10 à travers la pompe à vide 18, les eaux usées s'accumulent pour former un volume croissant, avant d' être aspirées par pompage grâce à une - ou plusieurs pompes pour eaux usées (non représentées), de type classique, qui les dirigeront par exemple vers une installation d'épuration. Une telle installation d'épuration comprend généralement plusieurs étages, dans les- quels s'effectuent par exemple successivement une clarification prélimi- naire, une aération, un nettoyage biologique et une clarification complé- mentaire. Il est avantageux que ces phases, qui se déroulent durant le parcours qui précède les pompes pour eaux usées, et servent également à réduire en menus fragments les particules solides que contiennent les eaux usées, comportent un ratissage qui retient les fragments les plus volumi- neux, ce qui permet de les séparer. Comme le montre la Figure 1, la conduite 12 pour les eaux usées débouche dans le sommet du réservoir accumulateur 10 entièrement clos et maintenu sous dépression, et se prolonge jusqu'à une courte distance du fond, audessous du niveau du liquide dans le réservoir. La dépression produite par la pompe à vide 18 se répartit à travers les eaux usées que contient le réservoir 10 jusqu'à l'intérieur de la conduite d'évacuation 12 des eaux usées. Lorsque le clapet d'admission 16 est fermé, il n'y a guère de différence entre la dépression produite dans la conduite 12 pour eaux usées et la zone supérieure du réservoir 10 qui surmonte le niveau de l'eau dans ce dernier. Il s'ensuit que le niveau de l'eau aussi bien dans la partie inférieure de la conduite 12 que dans le réservoir accumu- lateur 10 est pratiquement le même. La disposition représentée Figure 1, avec la position de l'extrémi- té la plus reculée de la conduite 12 pour eaux usées dans le sens de l'é- coulement, par rapport au réservoir accumulateur 10, a pour conséquence que l'air aspiré doit obligatoirement traverser le volume d'eaux usées qui se trouve dans le réservoir 10, avant d'être aspiré par la pompe à vide 18. 24 73459 Afin de mieux répartir l'air dans la masse d'eaux usées que contient le réservoir accumulateur 10, on peut prévoir un dispositif d'orientation et de répartition 20, lequel comme le montre la Figure 1 à titre d'exemple peut se présenter sous forme d'une bride appliquée contre l'extrémité de la con- duite 12 et qui peut éventuellement présenter des perforations. On peut éventuellement recommander de faire en sorte que la par- tie de la conduite 12 qui forme avec le réservoir accumulateur 10 un sys- tème de tuyautages en communication relative, dans lequel se trouvent éga- lement des eaux usées, présente une section transversale plus importante que la partie restante de la conduite 12 pour eaux usées, afin de diminuer la résistance à l'écoulement de l'air à travers l'eau qui se trouve dans l'extrémité arrière de la conduite 12. Comme on peut le constater aisément d'après la Figure 1, il n'est pas nécessaire que la partie arrière de la conduite 12 pour eaux usées, qui fait saillie dans le réservoir accumula- teur 10 à partir du sommet de celui-ci, soit constituée par un tube ou tuyau souple. Le réservoir accumulateur 10 peut constituer lui-même, par sa forme, la partie arrière de la conduite 12 pour eaux usées, par exemple de telle sorte qu'une cloison de séparation s'étende transversalement à l'intérieur du réservoir accumulateur, en reliant la paroi supérieure de fermeture du réservoir à un point situé tout près du fond de celui-ci, tandis que la conduite 12 pour eaux usées débouche d'un c8té de cette cloison de séparation dans ladite paroi supérieure du réservoir accumula- teur, et que la pompe à vide 18 est reliée au c8té opposé de la cloison de séparation du réservoir. Dans un tel mode de réalisation l'air prove- nant de cette conduite 12 pour eaux usées serait aspiré sous la cloison de séparation à travers l'eau contenue dans le réservoir accumulateur 10. Le mode de réalisation que montre la Figure 2 diffère de celui de la Figure 1 uniquement par le fait que la conduite 12 pour eaux usées, disposée à l'extérieur du réservoir accumulateur 10, également en prove- nance d'un niveau supérieur au niveau maximal atteint par l'eau dans le réservoir accumulateur 10, débouche dans le fond de celui-ci. Cela ne joue aucun r8le particulier pour ce qui concerne la présente invention, de même que le parcours restant de ladite conduite pour eaux usées. Dans ce cas également, on peut faire varier les sections croissantes et dé- croissantes des conduites en fonction de l'expérience acquise. -6- 1. Installation de drainage sous vide des eaux usées pour bateaux, avec pompe à vide (18) dont le coté aspiration est relié à un réser- voir accumulateur (10) dans lequel débouchent une ou plusieurs con- duites (12) de drainage des eaux usées, munies chacune d'un clapet d'admission commandé de telle sorte que les eaux usées et l'air qui se trouve dans les conduites ainsi que dans le réservoir accumula- teur soient aspirés, cette installation étant caractérisée en ce que l'une au moins des conduites de drainage (12) des eaux usées en pro- venance d'un niveau plus élevé débouche dans le fond du réservoir accumulateur (10). 2. Installation de drainage sous vide des eaux usées selon la Revendication 1, caractérisée en ce que la conduite de drainage (12) traverse le fond du réservoir accumulateur (10). 3. Installation de drainage sous vide des eaux usées selon la Revendication 1, caractérisée en ce que la conduite de drainage (12) est introduite par le haut ou latéralement dans le réservoir accumulateur (10) et se termine au voisinage du fond de celui-ci. 4. Installation de drainage sous vide des eaux usées selon la Revendication 1, caractérisée en ce que la partie de la conduite de drainage (12) qui forme conjointement au réservoir accumulateur (10) un système de tuyaux communiquants possède une section plus importante que la partie restante de cette conduite de drainage. 5. Installation de drainage selon l'une quelconque des Revendi- cations 1 à 4, caractérisée en ce qu'il est prévu un dispositif fixe ou mobile de répartition (20) à l'intérieur du réservoir ac- cumulateur (10) pour répartir efficacement l'air aspiré dans ce- lui-ci.