Brevet FR2592597A1 — publié le 19870710

Dispositif de séparation de phase pour un fluide polyphasique La présente invention concerne un dispositif de traitement de fluides polyphasiques. Il est déjà connu d'utiliser des bioréacteurs pour l'épuration d'effluents. Dans la plupart de ces bioréacteurs on choisit de travailler en milieu aérobie, c'est-à-dire avec des boues activées, et dans ce cas la pollution dissoute dans l'effluent est pratiquement entièrement transformée en biomasse. Mais l'inconvénient majeur d'un tel procédé est qu'il implique que les boues oient en suspension dans l'eau et donc il est nécessaire que ces eaux soient par la suite décantées. Or la décantation ou la séparation des phases, effectuée par gravité est une opération de longue durée qui n'est satisfaisante ni sur le plan technique, ni sur le plan économique. En outre, lorsque les bioréacteurs sont de petite capacité, ou sont soumis à de fortes variations de charges, l'efficacité de la décantation est notablement amoindrie même si les temps de séjour dans le bassin de décantation sont prolongés. La présente invention a pour but de pallier l'ensemble de ces problèmes et de proposer un dispositif permettant une séparation de phase correcte avec un temps de séjour du fluide dans le dispositif notablement réduit, ceci aussi bien en processus aérobie qu'en processus anaérobie. A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de séparation de phase pour un fluide polyphasique à traiter, ledit dispositif comportant un réservoir muni d'une canalisation d'alimentation pour un fluide polyphasique, caractérisé en ce que ledit réservoir comporte au moins une paroi filtrante constituée par un élément textile servant de support à des micro-organismes et/ou des molécules et/ou des métaux, ladite paroi filtrante étant directement en contact, d'une part, avec le fluide polyphasique et, d'autre part, avec un milieu d'accueil de sorte que le dispositif présente un pouvoir de coupure biologique et/ou chimique et/ou physique par rapport à ce milieu d'accueil. Ainsi grâce aux dispositions selon l'invention, il est possible de séparer les différentes phases d'un fluide polyphasique notablement plus rapidement et plus économiquement que jusqu'à ce jour. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe du disposiif selon l'invention ; et la figure 2 est une vue en coupe d'une variante du dispositif selon l'invention. Selon la forme de réalisation représentée à la figure 1, le dispositif 19 de séparation de phase comporte une membrane imperméable 11 ayant une paroi filtrante 12a, constituée par un élément textile muni d'une fourrure 18 sur l'une de ses faces. Le dispositif est posé sur un milieu d'accueil 13, muni d'une membrane imperméable 14 et d'une canalisation de drainage 15. La membrane imperméable ll forme une citerne comportant des parois latérales rigides 16, un couvercle 17, et un fond 12 fixés les uns aux autres de manière étanche par collage par exemple. La paroi filtrante 12a constitue la quasi totalité du fond de cette citerne et est solidarisée de manière étanche aux parois latérales de la dite citerne. La fourrure 18 se trouve sur la face interne du fond de la citerne. Un tuyau d'alimentation 19 est prévu à la partie haute d'une des parois de la citerne. Un dispositif d'aération 20 est placé à proximité du fond de la citerne. La fourrure 19 portée par l'élément textile est ensemencée en micro organismes, pour faciliter le piégeage des boues en suspension dans l'eau, dès la mise en eau du dispositif. Ces micro-organismes s'implantent, de manière connue, dans la fourrure 18 portée par l'élément textile Le milieu d'accueil 13 est, dans le cas présent, du sable présentant une forte porosité et se ressuyant facilement. Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant: l'eau usée préalablement débarrassée des matières les plus volumineuses est introduite dans la citerne par le tuyau d'alimentation 19. Les micro-organismes présents dans la fourrure 13 de l'élément textile piègent les matières en suspension et laissent le fluide plus ou moins épuré s'infiltrer dans le milieu d'accueil situé sous la citerne. Le fluide est ensuite recueilli par la membrane imperméable 14 puis amené vers une canalisation de drainage 15 posée sur le milieu imperméable 14. Les eaux sont ensuite évacuées vers un milieu récepteur. Un tel dispositif de séparation de phase présente notamment l'avantage d'avoir un pouvoir de coupure physique et/ou chimique et/ou biologique voisin de 100% alors que le temps de séjour du fluide à séparer est moindre que dans un décanteur gravitaire traditionnel. D'autre part, ce dispositif nécessite pour sa réalisation très peu d'élément puisqu'il suffit de disposer d'une alimentation en effluent, d'un réservoir dont une paroi est munie d'une fourrure portée par un élément textile et d'un milieu d'accueil. Ce milieu d'accueil peut être granulaire dénaturé (par exemple sable) ou liquide. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 2, le dispositif comprend une enveloppe imperméable souple 30, convenablement solidarisée par couture avec un élément textile filtrant 31 présentant sur sa face interne des poils constituant une fourrure 32 et une canalisation d'alimentation en effluent 33 prévue au sommet de l'f--nve10ppe imperméable 30. thl mil1thu #'accueil 35 par exemple du sable, est muni d'un moyen a'aération 34 situe au-dessous de l'élément textile filtrant 31. Une membrane imperméable 36, et une canalisation de drainage 37 associe sont disposées en dessous du dispositif dans le milieu d'accueil. Le fonctionnement d'un tel dispositif est exactement le même que celui du mode de réalisation précédent à ceci près que, l'enveloppe est souple et que c'est l'eau ou le fluide contenu à son intérieur qui lui confère sa forme. Il est à noter que la citerne du premier mode de réalisation et l'enveloppe souple du deuxième mode de réalisation ont des fonctions identiques, c'est-à-dire celles d'un réservoir. Un tel dispositif (aussi bien dans son premier que dans son second mode de réalisation) peut présenter des formes et dimensions quelconques. Il peut également être conçu comme un produit à usage unique jetable après emploi, c'est-à-dire devant être changé dès qu'une vidange de boues s'avère nécessaire. Il peut également être fabriqué de sorte à être vidangeable. La paroi filtrante 12a peut être placée à un endroit quelconque du réservoir, ceci pour faciliter la mise en oeuvre du dispositif, ou le stockage et la purge des boues. Elle peut constituer l'intégralité d'une paroi ou simplement une partie de celle-ci et être totalement ou partiellement filtrante (semi-perméable). On peut disposer plusieurs parois filtrantes dans un même réservoir, sur une même ou sur plusieurs faces de celui-ci. D'autre part, la paroi filtrante peut être solidarisée avec le réservoir de façon amovible, par exemple par lacets ou par des bandes auto-accrochantes du type vendu dans le commerce sous le nom de VELCRO. Ainsi il est possible de changer facilement une paroi filtrante usagée de sorte à réutiliser le dispositif. De même, cette paroi filtrante peut être biodégradable, ou être constituée de plusieurs couches d'éléments textiles biodégradables ou non. ta paroi- filtrante, ainsi que les diverses parties du réservoir peuvent être assemblées par soudure, couture, agrafage, etc ... l'essentiel étant que cette solidarisation oit étanche. Pour améliorer l'étanchéité on peut légèrement enfouir la solidarisation des parois latérales 16 avec le fond 12 dans le milieu d'accueil. Un tel dispositif peut recevoir un effluent préalablement débarrasse des matières les plus volumineuses, ou bien recevoir directement des effluents, non préalablement traités. Dans ce dernier cas, les effluents peuvent être traités à l'intérieur même du dios#tif, par exemple par oxygénation, ajout de floculant, etc... De dôme, le dispositif selon l'invention peut être muni de plusieurs canalisations d amenée d#,ffluents. tes moyens d'aération 20 et 34 peuvent être supprimés et dards ce cas le dispositif fonctionne comme un bioréacteur anaérobie. Ces dispositifs d'aération, lorsqu' il5 sont utilisés, peuvent être placés en un endroit quel#onque du dispositif. Comme cela a notamment été décrit dans les deux modes de réalisation donnés, le dispositif selon l'invention peut être réalisé soit de façon rigide, soit de façon souple. Il est cependant également possible de ne rigidifier le dispositif que sur une partie seulement de sa hauteur, de sorte à maintenir une certaine pression due à la hauteur d eau contenue dans cette partie rigide. Toujours pour la même raison, on peut utiliser une colonne d'eau ou une pompe. En effet, le dispositif selon l'invention peut fonctionner soit sous charge permanente, soit en absence de charge permanente.Lorsqu'il fonctionne sous charge permanente, il est nécessaire qu'il y ait toujours un minimum d'du a son intérieur, de sorte qu'une certaine pression sur 1 'élément textile filtrant soit maintenue. Cette pression minimum peut être créée par un débit de fluide å traiter important et/ou par une surface de filtration diminuée, et/ou par les propriétés intrinsèques de 1 élément textile lui-meme. Dans ce cas, il est nécessaire que le milieu d'accueil soit un milieu poreux ou un milieu ne faisant pas obstacle à l'infiltration du fluide traité. Lorsque le dispositif fc#uc-.tIonne avec absence de charge permanente eau contenue a son intérieur peut s'évacuer totalement, soit lIbrement, soit par pression, entre deux amenées d'effluents successives. Il est nécessaire dans ce cas que le milieu d'accueil se ressuie facilement. L'élément textile filtrant peut être muni d'une fourrure ou d'un quelconque autre moyen pour fixer les micro organismes et/ou bactéries et/ou molécules et/ou métaux. L'élément textile peut être tisse, aiguilleté, non tissé, tricoté, etc ...etc Cet élément textile filtrant peut, comme cela a été décrit, être ennobli (ensemencé) par des micro-organismes et/ou des molécules, et/ou des métaux ce qui permet au dispositif de présenter selon les cas un pouvoir de coupure biologique, et/ou chimique, et/ou physique, lorsqu'il est placé sur un milieu d'accueil approprie. Le milieu d'accueil est poreux par exemple, fibreux, granulaire, alvéolaire et se ressuie facilement. Ce milieu d'accueil peut également être solide ou colloïdal tout en permettant la circulation du fluide traité. Le fluide traité peut être liquide ou gazeux, et de manière générale doit être considéré comme un milieu polyphasique. Le milieu d'accueil peut également être liquide dans ce cas, le dispositif selon l'invention flotte plus ou moins dans ce liquide tandis qu'une canalisation d'amenée d'effluent lui envoie des effluent:: polyphasiques, dont les phases sont à séparer. Le fluide traité est alors déversé à travers la paroi filtrante vers le milieu d'accueil liquide, ceci soit par écoulement libre, soit pr écoulement sous pression. Il est bien entendu que le milieu d'accueil liquide et/ou le dispositif peuvent être munis de moyens d'aération de sorte que le traitement des effluents puisse ettectuer en processus aérobie i nécessaire. te milieu d'accueil peut ne pas être plan, mais présenter des ondulations, des dômes, une pente ou être sous torme de cuvette ou d'alvéoles. Le dispositif selon l'invention peut être ~abriqué sous forme de kit ou de modules et assemblé sur son lieu d 'utilisation ce qui réduit considérablement ses coûts de transport. il est bien sûr possible d'ajouter des produits quelconques dans la citerne ou l'enveloppe formant réservoir, par exemple des floculants, des enzymes, des produits stabilisants pour bloquer certaines fermentations. Rien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et englobe toute variante à la portée de l'homme de l'art. Par exemple, lorsque le milieu d'accueil est en forme de cuvette, le réservoir est constitué par le milieu d'accueil lui-même recouvert par un textile filtrant et, éventuellement fermé par une enveloppe souple formant écran (cas- du rechargement de nappes phréatiques à l'aide d'étangs naturels). REVNDICnr#IONS 1) Dispositif de séparation de phase pour un fluide polyphasique à traiter, ledit dispositif comportant un réservoir (11, 30) muni d'une canalisation d'alimentation (19, 33) pour un fluide polyphasique, caractérisé en ce que ledit réservoir (11, 30) comporte au moins une paroi filtrante (12a) constituée par un élément textile servant de support à des micro-organismes et/ou des molécules et/ou des métaux, ladite paroi filtrante 12a) étant directement en contact, d'une part, avec le fluide polyphasique et, d'autre part, avec un milieu d'accueil (13, 353 de sorte que le dispositif présente un pouvoir de coupure biologique et/ou chimique et/ou physique par rapport à ce milieu d'accueil. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi filtrante (12a) est partiellement filtrante. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que lorsque le dispositif fonctionne en absence de charge permanente, le milieu d'accueil (13, 35) est un milieu se ressuyant facilement. 4) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lorsque le dispositif fonctionne sous charge permanente, le milieu d'accueil (13, 35) est un milieu poreux ou un milieu ne faisant pas obstacle à l'infiltration du fluide traité. 5) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le milieu d'accueil (13, 35) est un liquide et ledit dispositif fontionne en écoulement libre. 6) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le milieu d'accueil (13, 35) est un liquide et ledit dispositif fonctionne en écoulement sous pression. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide introduit dans ledit réservoir (11, 30) est un effluent préalablement traité. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractélîsé en ce que le fluide introduit dans ledit réservoir (11, 30) est un effluent non traité. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir (11, 30) et/ou le milieu d'accueil (13, 35) comporte un moyen d'aération (20, 34). 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le réservoir (11, 30) et le milieu d'accueil (13, 35) ne comportent aucun moyen d'aération de sorte que le dispositif fonctionne en processus anaérobie. 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu il est jetable après emploi. 12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est vidangeable. 13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi filtrante (1La) est amovible. 14) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi filtrante (12a) est composée d'une ou plusieurs couches d'éléments textiles biodégradables ou non. 15) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi filtrante (12a) est constituée par le fond (12) du récipient.