Brevet FR2524033A1 — publié le 19830930

Pour évacuer les eaux usées : eaux vannes et eaux pluviales et les conduire à leur rejet, par exemple à une station d'épuration, à une rivière etc, on utilise généralement des conduites, de relativement grand diamètre, posées avec une pente régulière convenable. Ces conduites ne Sont, sauf accident, que partiellement remplies et l'on compte sur la pente pour assurer, même à petit débit, une vitesse suffisante pour qu'il n'y ait ni dépôt, ni obstruction. Cette vitesse minimale de l'ordre de 1 mis. est appelée vitesse d'autocurage. I1 s'agit donc lA d'une exploitation continue à débit variable. Dans certains cas cependant, si la disposition des lieux ne permet pas une pente suffisante, ou encore s'il faut relever les eaux pour passer un point haut intermédiaire, on procède à un refoulement (appelé également relevage). Ce mode d'exploitation, très différent du précédent, consiste à organiser un poste de refoulement composé d'une bâche de stockage des eaux où l'on place généralement deux pompes identiques, -pour des raisons de sécurité- et un ensemble de moyens de contr8le - contacteurs à flotteurs, - clapets et vannes, - armoire de commande etc... Le refoulement jusqu'au point d'éxutoire se fait généralement: dans une canalisation de petit diamètre sous pression. Le mode de fonctionnement est le suivant : la bâche de stockage se remplit. Quand elle est pleine, un contacteur à flotteur met une pompe en marche. Le diamètre de la conduite est calculé pour que la vitesse de circulation de l'eau pendant ce pompage soit supérieure A la vitesse d'autocurage (1 m/s. env.). Quand la bâche est vide, un autre contacteur A flotteur arrête la pompe. Un clapet empêche le retour de l'eau et la vidange de la conduite qui reste donc pleine. Il s'agit donc ici d'une exploitation par "tout ou rien" à débit fixe.On notera que pour la pose de la conduite, on n'est plus astreint A suivre un profil A pente régulière, on peut sans inconvénient prévoir des tronçons descendants et montants avec des points hauts intermédiaires, ce qui raccourcit considéra, blement le tracé. La présente invention a pour objet l'extension à des conduites descendantes, du principe d'exploitation décrit ci-dessus pour les refoulements ainsi que les moyens à mettre en oeuvre pour obtenir ce résultat. Supposons que l'on veuille conduire les eaux usées d'une petite agglomération "A", voir schéma, jusqu'A une station d'épuration "B" située à une altitude inférieure à "A", à une distance de plusieurs kilomètres. La solution classique consistera, si c'est possible, à chercher pour la canalisation de grand diamètre un cheminement à pente régulière de "A" jusqu'en B" > en utilisant au mieux la topographie, ce qui peut conduire à un tracé beaucoup plus long que la ligne directe. Il peut même se faire que la solution purement gravitaire soit impossible et que l'on soit obligé de recourir à un ou plusieurs relevages intermédiaires. On comprend aisément que dans ces conditions le coat de I1 installa- tion soit sensiblement augmenté. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier aux inconvénlents des installations existantes et à permettre d'évacuer les eaux uses par une liaison descendante sous pression. A cet effet, on peut envisager de suivre le tracé le plus direct avec une conduite de petit diamètre, sous pression, pourvu que l'on dispose en "B" d'un dispositif d'obturation automatique, commande par le niveau d'une bâche de stockage située en tette de la conduite. Ce procédé que l'on peut denosmer "liaison descendante sous pression" constitue en quelque sorte une réalisation "symétrique" d'une conduite de refoulement, avec une exploitation par "tout ou rien" à la vitesse d'autocurage. I1 permet de très substantielles économies sur la solution classique - économie de longueurs, - suppression des "surprofondeurs" locales qui étaient nécessaires pour le respect d'un profil régulier, - suppressions des regards, - suppression éventuelle des stations de relevage lntermEdlaires. Il peut être applique non seulement à des conduites de grande longueur mais également A des tronçons en charge tels que des siphons (traversée de rivière, de route, etc...) qui risquent d'entre colmatés par des dépôts si la vitesse d'écoulement est trop faible pendant certaines périodes. Il peut également etre utilisé pour limiter le débit d'alimentation d'une station d'épuration, par simple réglage de la fréquence et de la durée des périodes d'alimentation à l'aide par exemple d'une horloge A contacteur. Le dessin annexé, donné A titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 illustre la manière classique dont les eaux usées en provenance d'un regard collecteur sont amenées jusqu'A un bassin dont l'altitude est inférieure à celle du regard, la canalisation comportant des parties dans laquelle les eaux usées s'écoulent A la vitesse d'autocu rage, tandis que dans d'autres parties elles sont relevées entre deux réservoirs. Fig. 2 illustre la manière dont les eaux uses sont évacuées par une liaison descendante sous pression suivant l'invention entre une bâche de stockage et un bassin de déversement. Fig. 3 est une vue partielle de l'extrémité inférieure de la conduite descendante, laquelle comporte dans l'exemple représenté une partie ascendante d'acces au bassin de déversement. Fig. 4 illustre le dispositif de fermeture de la partie basse de la canalisation de déversement illustrée en fig. 2 et 3. La figure 1 représente la solution classique. On supposera A titre d'illustration que la conduite destinée A relier le point de départ A et le point d'arrivée B doit franchir deux points hauts intermédiaires avant l'exutoire. La référence 1 désigne le regard de tête qui reçoit les eaux provenant du réseau de collecte d'eaux usées par la conduite 2. Il les dirige vers une conduite de gros diamètre 3 d'écoulement libre et de pente faible et régulière. La nécessité de conserver cette pente conduit, comme représenté, A allonger le tracé de cette conduite en suivant la topographie du sol jusqu'au point ou il devient nécessaire de relever les eaux pour franchir le premier point haut. Les eaux sont recueillies dans une bâche de ponpage 4, dont une pompe 5 évacue périodiquement le contenu vers le regard 1', tête du second tronçon, par une conduite 6 de petit diamètre toujours pleine. Le regard 1' alimente A son tour un nouveau tronçon 3' de même nature que le tronçon 3 débouchant sur un deuxieme relevage 4' avec sa pompe 5' et sa conduite de refoulement 6', et ainsi de suite jusqu'A l'arrivée au point final d'exutoire 7 qui peut être -par exemple- une station d'épuration ou tout autre rejet. On voit bien A partir de cet exemple la complexité et le coat d'un tel système : longueur des conduites de grand diametre A pente régulière, obligation de prévoir des stations de relevage pour passer chaque point haut intermédiaire, ce qui entraîne une forte consommation d'énergie et un entretien important et coûteux. La figure 2 représente un système équivalent, mais réalise selon les principes de l'invention. Le point de départ est un bâche de réserve 8 à niveau variable qui reçoit les eaux du réseau par la conduite 2. Cette bâche 8 alimente une conduite de petit diamètre 9 maintenue toujours pleine par une vanne 10 à commande oléo-pneumatique dont le fonctionnement est détaillé ci-après. Le tracé de la conduite 9 peut alors être direct, même s'il comprend des tronçons à pente montante 9a qui remplacent les relevages de la solution classique. On notera en 11 les ventouses d'évacuation d'air, accessoires nécessaires mais peu coûteux. La bâche 8 comporte deux contacteurs à flotteurs 12 et 13 qui détectent respectivement le niveau haut et le niveau bas. Une ligne pilote 14 relie ces flotteurs au dispositif de commande de la vanne 10. Cette vanne reste fermée tant que ce niveau n'atteint pas le flotteur 12. A ce moment, elle s'ouvre et la conduite 9 débite à l'exutoire 7 qui peut être comme dans l'exemple précédent, une station d'épuration. Le niveau en 8 s'abaisse donc pendant cette phase, jusqu'à ce que le flotteur 13 soit actionné, ce qui provoque la fermeture de la vanne 10 et le cycle recommence. On remarquera que la conduite 9 ne court aucun risque d'obstruction, étant exploitée exactement comme une conduite de refoulement avec des alternances d'arrêt et de débit à bonne vitesse. Ainsi, selon l'invention, on réalise un dispositif équivalent au précédent, avec une consommation d'énergie minime et un coût d'installation bien moindre. La figure 3 montre qu'il n'est pas nécessaire que la vanne 10 soit placée exactement à I'extrémité de la conduite 9, mais qu'elle peut fonctionner également sous légère contre-pression, par exemple avant une dernière remontée 9b. La figure 4 donne quelques détails constructifs du système de commande de la vanne 10. On y voit, montée sur la conduite 9, la vanne 10 qui peut étre préférentiellement une vanne du type à manchon, dispositif bien connu et bien adapté aux eaux chargées. Cette vanne comprend généralement un manchon tubulaire en élastomère épais armé de textile, dans un corps métallique qui peut recevoir un fluide moteur tel que de l'huile par exemple. La mise en pression, par ce fluide, de l'espace intermédiaire entre le manchon et le corps ferme la vanne par écrasement du manchon sur lui-mSme. La mise en dépression par aspiration du fluide de commande provoque au contraire la libération du manchon et 1' ouverture de la vanne. Ainsi, une pompe 15 peut aspirer le fluide de commande dans la vanne 10 par une conduite 16, ce qui provoque l'ouverture comme indiqué ci-dessus. Le fluide peut être refoulé à titre d'exemple par l'intermédi- aire d'un clapet de retenue 17 dans un réservoir 18 contenant un gaz sous pression (air ou azote). Cette disposition permet ultérieurement d'assurer la fermeture, meme en l'absence de courant électrique. On peut ainsi, si on le désire, provoquer la fermeture automatique en cas de panne de courant ce qui provoque un déversement A l'amont et alerte le service entretien. En effet, la fermeture est commandée par l'ouverture d'une électro- vanne 19 placée sur une conduite 20 qui court-circuite la pompe 15 et le clapet 17 et permet au fluide sous pression du réservoir 18 de remplir l'espace annulaire de la vanne 10, ce qui provoque la fermeture comme indiqué plus haut. Un robinet à pointeau 21 permet de régler la vitesse de fermeture, ce qui assure ainsi une protection contre les coups de bélier. Dans une variante simplifiée, une pompe A double effet assure successivement l'aspiration et la compression du fluide moteur à partir d'un réservoir de fluide A l'air libre. Cette disposition ne permet pas la fermeture en cas de panne de courant, mais ne nécessite pas de réservoir sous pression de gaz. Enfin, au lieu d'utiliser la commande par flotteurs dans la bâche de tête, ce qui nécessite une ligne pilote coûteuse si elle est longue, on peut déclencher l'ouverture par un manomètre à contact situé sur la conduite 8 à l'amont ianétiat de la vanne 10 et la fermeture par un relais temporisé réglé sur le temps de vidange de la bâche 8. il doit d'ailleurs etre entendu que la description qui précède n'a été donnée qutà titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVEND IC AT 10 NS 1. Procédé pour évacuer les eaux usées par liaison descendante, caractérisé en ce qu'il consiste à faire écouler ces eaux A partir d'une réserve (8) dans une canalisation descendante (9) à profil quelconque, en ouvrant un dispositif d'obturation (10) situé au débouché de la canalisation (9) et à refermer le dispositif (10) lorsque le niveau dans la réserve atteint une cote minimale, de manière que la canalisation (9) reste pleine, même en dehors des périodes de transfert des eaux usées. 2. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend - une bâche de stockage des eaux usées (8) - une canalisation descendante directe (9) comportant éventuellement des points hauts intermdiaires et réunissant la boche (8) au point (7) de dEversement des eaux - un dispositif d'obturation (10) propre à fermer la partie basse de la canalisation (9) ; - et des circuits de commande du dispositif (10). 3. Installation suivant la revendication 2, caractérlsée en ce que l'appareillage de commande du dispositif d'obturation (10) comprend deux flotteurs (12, 13) déterminant son ouverture à un niveau haut des eaux uses dans la hAche (8) et sa fermeture lorsque ces dernières atteignent un niveau bas. 4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif d'obturation (10) de la partie basse de la canalisation (9) est une vanne A manchon dont le fonctionnement est cowsandé par une pompe (15), un accumulateur de pression (18) et un système de by-pass (20), permettant la fermeture de la vanne. 5. Installation suivant la revendication 4, caractérisee en ce que le by-pass (20) comporte une vanne électrique (19) qui est ouverte pour assurer la fermeture de la vanne (10), cette vanne (19) et la pompe (15) étant commandées par une ligne pilote (14) reliée aux flotteurs (12, 13). 6. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif d'obturation (10) de la partie basse de la canalisation (9) est une vanne A manchon à commande hydraulique simple. 7. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le by-pass comporte une pompe hydraulique (15) qui est mise en fonctionnement pour assurer l'ouverture de la vanne (10) à partir d'un manomètre à contacts sensible au niveau d'eau supérieur de la réserve (8), la pompe (15) étant arrEtEe par un relais temporisé qui ouvre également par une vanne électromagnétique (19) le by-pass (20) nécessaire pour assurer la fermeture de la vanne (10).