Brevet FR2571354A1 — publié le 19860411

INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT DE LIQUIDES NOTAMMENT D'EAUX il existe de très nombreuses intallations destinées a la clarification, a la filtration, a la purification de liquides et en tout premier lieu d'eau. Il peut s'agir soit d'une eau naturelle d'un étang, d'une rivière ou d'un lac, plus ou moins polluée sur le plan chimique et bactériologique, mais aussi plus ou moins turbide, soit dune eau sau- matre ou d'une eau de rejet. On sait, par coneéquent, qu'avant de procéder a des opérations de purification, de désinfection, de dessalement, de stérilisation, etc.,il faut que le liquide soit clair et limpide, c' est-adire débar- rassé de ses matières solides ou dissoutes, en suspension. Les installations de traitement de liquides, notamment d'eaux, notamment, comprennent des bassins de décantation situés en amont des dispositiis de filtration proprement dits, ces derniers étant destinés a retenir les particules de matières et cela dfautant plus facilement que celles-ci sont grosses. Afin de disposer toujours de particules grosses, ruine si le liquide a traiter ne comporte que des particules fines, voire dissoutes, on provoque la floculation des matières dissoutes ou en suspension en introduisant dans le liquide, a l'entrée du bassin de dé- cantation, des produits favorisant la matérialisation et/ou lagglomb- ration des particules en flocons les plus denses possibles pour qu'ils aient tendance å couler ou å flotter, en vue de les réunir pour mieux les récupérer. Lorsqu' il a'agit a installations rixes, les dimensions des bassins de iloculation, de décantation, de filtration etc., ne constituent pas un paramètre capital car, en général, on choisit le site d'implantation dans un lieu où lon dispose de place et l'on ne renonce pas a une installation de traitement pour une simple question d'encombremen Lorsqu'au contraire, il s'agit d'installations mobiles ou provisoires, les poids et les volumes ont une très grande importance et actuellement il n'existe aucune solution pratique qui permette de concilier a la fois de faibles volumes, notamment, pour les bassins ou cuves de floculation, et le débit de liquide souhaité. En effet, il est clair que plus le débit doit être grand, plus le volume du réservoir de decantation doit être grand, car la vitesse de floculation se mesure en minutes ce qui signifie qu'avec un installation de type connu, pour un débit horaire de 20 mitres cubes et pour une vitesse de floculation de 3 minutes, il faut disposer d'un volume de floculation d'environ 30 metres cubes. La réalisation dune installation de filtration mobile, par exemple montée sur un camion, se heurte ainsi très vite å des limites qui constituent un inconvénient majeur. La présente invention remedie essentiellement a cet inconve- nient en permettant de réaliser le volume de décantation sous une forme particulièreisment compacte et adaptable a différents cas que l'on rencontre dans la pratique. A cette fin, l'invention a pour objet une installation pour le traitement de liquides, notamment d'eau, du type comprenant d'une part une enceinte d'entrée pour le liquide å traiter munie d'au moins une entrée de produits favorisant la floculation de matières en suspension dans le liquide et, d'autre part, un filtre a l'entrée duquel len- ceinte d'entrée est raccordée, afin que le liquide soit introduit d'abord dans l'enceinte d'entrée, puis dans le filtre au moyen d'une pompe de mise en mouvement, caracterise en ce que ladite enceinte d'entrée est constituée par un tuyau flexible dont la longueur est fonction du débit maximum de la pompe et de la vitesse de floculation, ce tuyau étant disposé en courbes superposées dont une extrémité correspond a l'arrivée du liquide et l'autre extrémité est raccordée au filtre. Selon dartres caractéristiques de Salon dautres caractéristiques de l'invention l'invention s - Le tuyau flexible est enroulé en spirales autour du filtre; - La spirale comporte au moins une spire appliquée a 1 l'extérieur d'autres spires déja formées j - Le tuyau flexible est disposé de manière aléatoire dans un espace subsistant entre divers éléments d'une installation de traitement, dont le filtre, éventuellement placés dans un réceptacle clos;; - Le tuyau flexible est réalisé en une matière lui donnant suffisam, ment de nerf pour qu'il assure, sans modification sensible de sa section de passage, le maintien élastique des divers éléments de l'installation, - Le réceptacle clos est du type ayant une double paroi déterminant un espace dans lequel le liquide peut être stocke après traitement; - Le réceptacle clos est destiné a être porté a dos d'homme, soit par l'intermédiaire d'un chassis, soit directement, par exemple au moyen de bretelles; - Le tuyau flexible est réalisé en une matière lisse présentant un coefficient de frottement aussi faible que possible. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée ci-après faite en référence au dessin annexé. Bien entendu, la description et le dessin ne sont donnés qu'a titre d'exemple indicatif et non limitatif. La figure 1 est une vue schématique d'une installation de filtration conforme a l'invention et dont l'enceinte de floculation est disposée en spirale autour du filtre proprement dit. La figue 2 est une vue schématique d'une installation analogue la précédente et montrant qu'il est possible de prévoir une plus grande longueur d'enceinte de floculation pour un même filtre en appliquant des spires a l'extérieur de celles déja formées contre le filtre. La figure 3 est une vue schématique en coupe d'un mode de realisation selon lequel l'enceinte de floculation est disposée de manière aléatoire dans un réceptacle clos. La figure 4 est une vue schématique montrant une installation conforme a l'invention réalisée sous forme d'un ensemble portable å dos d'homme. En se reportant a la figure 1, on voit qu'un installation conforme à l'invention comprend une pompe 1 qui aspire un liquide A dans un réservoir, cours d'eau, poche souterraine, marigot etc. par un tuyau 2 et le refoule par un tuyau 3. Le tuyau 3 est raccorde directement a l'enceinte de floculation constituée par un tuyau 4 flexible et enroulé en spirale autour d'un filtre 5, l'entrée du liquide dans le tuyau 4 se faisant ici a la partie inférieure et sa sortie du tuyau 4 (correspondant a son entrée dans le filtre 5) se faisant à la partie supérieure, au dessus d'une masse filtrante 6, le liquide filtre étant ensuite évacué par un tuyau 7. un poste de surveillance 8 est prévu a l'entrée du tuyau 4 pour vérifier certains paramètres au moyen d' instruments de mesure et de voyants ou cadrans et pour injecter un ou plusieurs produits floculants, par exemple par des conduits 9 et 10. Comte on le sait, ces produits floculants peuvent se ramener a un seul ou être au contraire plusieurs que l'on injecte simultanément ou séparément, en fonction des paramètres mesurés et observés. Le liquide A qui est Supposé ici être de l'eau, car c'est le cas le plus fréquent, est donc sis en mouvement par la pompe 1 et reçoit des produits floculants par les tuyaux 9 et/ou 10. L'eau commence son parcours dans le tuyau 4 dont on a établi la longueur en fonction du débit de la pompe 1 et de la vitesse de floculation, compte tenu des conditions particulières de chaque cas. Le tuyau 4 est réalisé en une matière flexible qui doit néant soins etre suffisamment rigide pour garder sa section de passage nomi- nale au moment où on le met en place et pour ne pas ensuite etre écrasé par le poids du liquide transporté. La matière doit en outre être choisie de telle manière que l'intérieur du tuyau 4 soit parfaitement lisse et présente un coef- ficient de frottement aussi faible que possible. On sait que cette disposition est contraire a l'enseignement de l'art antérieur selon lequel la floculation est favorisée par les turbulences du liquide ce qui conduit, d'ailleurs, a prévoir des agitateurs dans les bassins de floculation connus.Au contraire, ici, on recherche le plus faible coefficient de frottement possible pour évi- ter aux dépotes de matières de s ' accrocher aux parois du tuyau 4 et l'on crée des turbulences en disposant le tuyau selon des courbes, car l'eau mise en mouvement par la pompe 1 a, comme on lo sait, tendance à se déplacer en ligne droite et subit donc un freinage sur la partie ontérieure des courbures, de sorte que l'invention perest de concilier les conditions favorables a la floculation et un faible coefficient de frottement nominal qui évite de "casser les fiocs". De phénosêne de floculation naît et se développe dans le tuyau 4 dont la longueur est calculée de telle sorte qu'au moment où l'eau arrive a la sortie du tuyau 4, et donc a l'entrée du filtre 5, la flo- culation soit significative pour que les flocs soient efficacement arret6s par la masse filtrante 6.Selon les caractéristiques du flitre 5, la floculation doit etre plus ou moins poussée et, dans certains cas, on peut se contenter d'une microfloculation. Il en résulte que selon les cas, le tuyau 4 doit être plus ou moins long pour assurer le temps de contact et, donc, le degré de floculation adaptés au liquide considéré, au type de filtre utilisé et au résultat recherché a la sortie de l'installation. A la sortie du filtre 5, l'eau est claire et débarrassée de ses impuretés de sorte qu'elle peut être utilisée directement si l'on ne recherche pas une purification chimique et biologique complète. Si au contraire, on souhaite cette purification, notamment pour obtenir de l'eau potable, inodore et insipide, on prévoit une masse de charbon actif (non repr6sentée) a la sortie du filtre 5 pour décolorer l'eau et lui retirer les goûts et odeurs, en particulier ceux du chlore que lon introduit avant le filtre 5, et l'on dispose a la sortie de l'installation un ensemble 11 de tout type connu en soi et permettant, soit d'injecter des produits stérilisants, soit de soumettre l'eau a des rayons ultra-violet ou å de l'ozone, et l'on sait maîtriser tous les paramètres voulus pour que l'eau qui sort de l'installation soit potable. On voit qu'une installation conforme a l'invention est parti culièremment compacte grace a la suppression de tout bassin ou réser- voir de floculation et son remplanoment par un long tuyau. Mais l'invention présente des avantages supplémentaires, car grace å la constitution de l'enceinte de floculation sous forme d'un long tuyau, il est possible d'injecter des produits a différents points du parcours de l'eau en cours de floculation ce qui est évidemment impossible dans un bassin ou un réservoir où tous les produits se wblangent. Or on sait que certains produits nécessaires au traitement de l'eau sont incoopatibles avec les produits floculants que l'on doit injecter au début du processus. Il en est par exemple ainsi du chlore que bien souvent on ne peut introduire qu'après floculation, ou meme après filtration. Grace a l'invention, au contraire, on peut, comme on l'a dit ci-dessus introduire des produits floculants a partir de la centrale 8 a l'entrée de l'enceinte de floculation et prévoir un poste 12 compre- nant le cas échéant des appareils de mesure et des cadrans d' informa- tion ainsi qu'un conduit 13, par exemple associé a une électrvanne qui délivre à l'intérieur du tuyau 4, a un endroit déterminé de sa longueur, des quantités de chlore ou d'autres produits voulus pour le traitement correct de l'eau dans chaque cas particulier. On peut, par exemple, avoir calculé que du chlore ne doit etre introduit dans l'eau quf @u'aprês une minute de contact avec les produits floculants et l'on calcule la longueur de tuyau 4 que l'eau parcoure normalement en une minute afin de choisir convenablement l'endroit où l'on introduira le conduit 13 dans le tuyau 4. La constitution du tuyau 4 en une matière eynthétique proou- rant a la fois sa flexibilité, sa rigidité et son absence de rugosité procure l'avantage supplémentaire d'une ouvrabilité excellente grace A laquelle il est possible de faire un trou a l'endroit voulu du tuyau 4 et de rendre parfaitement étanche le piquage ainsi réalisé. De la sorte, on peut prévoir une installation standard, puis 1' adapter sur place aux conditions locales sans nécessiter de travaux importants. On peut également, après avoir fait un piquage, supprimer celui-ci et obturer le trou subsistant d'une manière étanche grace ans adhésifs et solvants modernes. En outre, étant ochné le faible diamètre du tuyau 4, par cparaison aux dimensions d'un bassin ou d'un réservoir, et en raison des turbulences qui règnent tout le long du tuyau 4, les produits que l'on introduit dans le liquide å traiter se mélangent très bien et très rapidement dans toute la veine liquide, de sorte que l'on obtient une homogénéité parfaite qui conduit a des résultats particulièrement bons, aussi bien en ce qui concerne la floculation qu'en ce qui concerne l'action des produits (tels que le chlore) dans toute la mas- se du liquide. En se reportant maintenant a la figure 2, on voit une variante selon laquelle on utilise un filtre identique a celui représenté sur la figure 1, mais slon laquelle on doit aussi l'équiper d'une enceinte de floculation sous forme d'un tuyau 20 beaucoup plus long que le tuyau 4. Comme on l'a dit plus haut, cette longueur est déterminée par le débit de la pompe utilisée et par la vitesse de floculation et il peut se produire des cas où l'on peut utiliser un filtre deememes dimensions extérieures, mais avec une enceinte de floculation plus longue. on procède alors a l'enroulement du tuyau 20 autour du filtre 5 comme dans le cas de la figure 1, mais on poursuit cet enroulement en appliquant d'autres spires a l'extérieur des spires déja formées directement sur le filtre 5 et cela en toute liberté vis-a-vis du nou bre de spires, puisque la qualité de la floculation n'est en rien af bectée par la régularité ou 1' irrégularité des spires, seule la longueur et les courbures devant être prises en considération. Sur la figure 3, on a représenté un mode de réalisation parti culièremment intéressant lorsque l'on veut réaliser une installation de filtration portative. Dans un réceptacle clos 30 telle qu'une caisse, une cantine ou un bac en matière synthetique, on dispose tous les éléments néces- saires au traitement, tels qu'un réservoir intermédiaire 31, une pompe 32 et un filtre 33. On les fixe éventuellement a l' intérieur du réceptacle 30 et l'on dispose ensuite un tuyau 34 raccordé par une de ses extrémités a la pompe 32 et par son autre extrémité au filtre 33 en empilant des courbes successives dans le volume aléatoire qui subsiste entre les divers éléments. On obtient ainsi un ensemble unitaire et parfaitement compact, le réceptacle 30 pouvant être fermé au moyen dun couvercle 35 de tout type connu et muni de poignées de transport 36. La sortie du filtre 37 peut être munie d'un tuyau souple d'une certaine longueur permettant de recueillir l'eau filtrée. On peut également, bien entendu, raccorder la sortie 37 du filtre 33 a un conduit passant sur du charbon actif et par un dispositif bactéricide s rayons ultra-violets, ozone, etc., l'eau n'étant recueillie qu'après ce traitement, notamment au moyen d'un tuyau souple. Lorsqu'on utilise un réservoir intermédiaire 31, on le remplit avec l'eau brute et on met celle-ci en mouvement par la pompe 32 équi- pée d'un moteur de tout type connu. Un appareil de ce type est extrément robuste et rustique Si le réceptacle 30 est lui-meee choisi pour sa solidité, Il est portable par une personne et peut être suffisamment compact pour entre mis sans difficulté dans la coffre d'une voiture ou sur un bateau et à plus forte raison un camion ou une camionnette peut-il en transporter plusieurs pour les besoins en eau d'un groupe de personnes devant séjourner provisoirement dans des endroits où l'on ne trouve aucune source d'eau potable et cela évite, bien évidemment, le transport volumineux, comateux et parfois impossible d'eau potable depuis un lieu de production jusqu'à l'endroit où doivent séjourner lesdites personnes. Il est bon de choisir la matière constitutive du tuyau 34 de telle manière que oelui-ei puisse A la fois être flexible et suffisam- ment résistant, c'est-à-dire avoir du nerf pour que les courbes selon lesquelles on le cintre aient tendance a s'ouvrir, c'est-à-dire a s'appliquer contre les parois du réceptacle 30 et contre les él6ments de l'installation de traitement, en vue de Maintenir ces éléments élastiquement sans pour autant que les es efforts de ballotement. lors du transport par exemple, écrasent le tuyau 34 et finissent par l'affai- blir. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le réceptacle 30 est du type a doubles parois 38 et 39 ménageant entre elles un espace étanche 40 pouvant servir de réservoir t de l'eau filtrée et purifiée, ce qui permet de disposer d'un stoct d'eau potable d'avance et de le transporter dans des endroits ott il n'y a pas d'eau du tout ou, tout simplement, pendant un déplacement. On prévoit alors un raccordement 41 entre la sortie 37 du filtre 33 et l'espace 40, soit direct, comme cela est représenté schématiquement, avec interposition d'un robinet 42, soit après pas- sage sur du charbon actif et/ou dans une unité de stérilisation comme on l'a indiqué précédemment. On prévoit alors un orifice 43 permettant de faire écouler l'eau du réservoir 40 vers l'extérieur pour son utilisation, cet orifice 43 étant obturé, soit par un bouchon 44 comme représenté, soit par un robinet de tout type connu. Selon un mode de réalisation avantageux, le réceptacle clos 30 est constitué par une glacière demunie de l'isolant normalement placé entre les parois 38 et 39. On obtient ainsi, a faible prix de revient, un ensemble compact et d'emploi facile, entieremment insensible ai l'oxydation et facilement nettoyable. Naturellement, on peut selon le iiême principe réaliser des installations de tout calibre, y compris non portables. A l'opposé, il est possible de prévoir une installation conforme à l'invention sous forme encore plus compacte et portable a dos d'homme, ainsi que cela est illustré par la figure 4. On voit sur cette figure un réceptacle 50 contenant tous les éléments de filtration, d'épuration et de désinfection voulus ainsi qu'une enceinte de floculation' réalisée sous forme d'un tuyau du type 34. Le réceptacle 50 comporte des bretelles 51 pour son portage par un homme et un orifice 52 muni d'un bouchon 53 analogue à lori- fice 43 et au bouchon 44. Il colporte, sur l'un de ses cokes, un levier 54 muni d'une poignée 55 et qui peut être manoeuvrée par des mouvements pivotants verticaux alternatifs du porteur afin de mettre en mouvement, sous pression contrôlée par un manomètre 56, l'eau a filtrer qui s'écoule, après traitement, par l'orifice 52. Il ressort de la description cidessus, que l'invention permet de réaliser des installations de filtration d'eau de toute importance et de réduire leur volume dans des proportions considérables sans diminuer sensiblement le débit, de sorte que l'on peut réaliser des installations sur mesures, exactement adaptées a charrue cas, en partant néanmoins d'un matériel standard puisque le tuyau constituant l'en- ceinte de floculation peut être évidemment coupé a la demande. On peut parvenir ainsi a des installations mobiles sur camion ou sur véhicule tous terrains grace aunquelles on peut distribuer de l'eau potable dans les endroits les plus reculés à partir d'eaux trés turbides et très chargées, telles que celles de marécages ou marigots des pays tropicaux. On peut aussi réaliser des unités de distribution d'eau pota- ble dans des villages, camps ou agglomérations, a des priz très abor- dables puisque l'alimentation en eau peut etre obtenue de la manière la plus rustique, sans aucun ouvrage de génie civil, par gravité, pompage, portage etc. On peut, par exemple, réaliser concrètement une installation du type de celle représentée schématiquement sur la figure 1 en construisant une structure a i ' intérieur de laquelle se trouvent tous les éléments voulus y compris la pompe 1, la centrale 8, l'ensemble il et le poste 12, cette structure étant munie de pattes 61 pour son transbordement au moyen d'élingues et d'un engin de levage de tout type connu. Cette structure légère et facilement déplaçable, ne nécessite alors qu'un raccordement d'entrée pour le tuyau 2 et un raccordement éventuel de sortie pour le tuyau 7 (en aval de l'ensemble 11), le tuyau 2 étant ensuite plongé dans l'eau a traiter, bassin, puits, cours d'eau etc. tandis que le tuyau 7 est muni d'une vanne et le cas échéant des branchements voulus pour une installation de distribution. Il est également possible de réaliser de grandes installations fixes, car si l'encombrement des bassins de floculation n'est pas par principe un obstacle majeur a la réalisation d'une installation, la compa- cité de cette dernière demeure un avantage dans tous les cas. En outre, comme on lea déjà dit ci-dessus, la floculation dans un long tuyau présente des avantages spécifiques et indépendants de la notion de opacité. A cet égard, il faut souligner que l'absence totale d'asE4- rites a l'intérieur de l'enceinte de floculation et les larges courbes (sans coudes brusques) selon lesquelles elle est disposée sont favorables a la circulation du liquide a traiter et a la formation de turbulences. L'expérience montre que ai l'on arrête la paie 1 et qu'on laisse l'installation inutilisée pendant plusieurs jours, les éven- tuels dépits de flocs résiduels ou de matières organiques non flocul es sont immédiatement entraînés des la remise en route de l'installation, cette qualité propre a l'invention étant facilement mise en évidence si l'on utilise pour constituer l'enceinte de floculation un tuyau a parois transparentes. REVENDICATIONS 1- Installation pour le traitement de liquides, notassent d'eau, du type comprenant d'une part une enceinte d'entrée pour le liquide a traiter munie d'au moins une entrée de produits favorisant la flo- culation de natières en suspension dans le liquide et, d'autre part, un filtre a l'entrée duquel l'enceinte d'entre est raccor- dée, afin que le liquide soit introduit d'abord dans l'enceinte d'entrée, puis dans le filtre au moyen d'une poq > e de sise en mouvement, caractérisée en ce que ladite enceinte d'entrée est constituée par un tuyau flexible (4-20-34) dont la longueur est fonction du débit maximum de la pompe (1) et de la vitesse de f10- culation, ce tuyau (4-20-34) étant disposé en courbes superposées dont une extrémité correspond a l'arrivée du liquide et l'autre extrémité est raccordée au filtre (5 (5). 2- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tuyau flexible (4) est enroule en spirale(s) autour du filtre (5). 3- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la spirale (20) comporte au moins une spire appliquée a l'extérieur d'autres spires déj & formées. 4 Installation, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tuyau flexible (34) est disposé de manière aléatoire dans un espace subsistant entre divers éléments (31-32-33) d'une installation de traitement, dont le filtre (33), éventuellement placés dans un ré ceptacle clos (30). 5- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tuyau flexible (34) est réalisé en une matière lui donnant suffi samment de nerf pour qutil assure, sans modification sensible de sa section de pesage, le maintien élastique des divers éléments (31-32 33) de l'installation. 6- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le réceptacle clos (30) est du type ayant une double paroi (38-39) déterminant un espace (40) dans lequel le liquide peut être stocke après traitement. 7- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le réceptacle clos (50), est destiné a être porté a dos d'homme, soit par l'intermédiaire d'un chassis, soit directement, par exemple, au moyen de bretelles (51). 8- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tuyau flexible (4-20-34) est réalisé en une matière lisse présen- tant un coefficient de frottement aussi faible que possible.