Brevet FR2596385A1 — publié le 19871002

La présente invention concerne un plancher de filtre pour le traitement des eaux, et, plus particulièrement, n plancller drainant à crépines sur lequel repose un matériau filtrant. Les spécialistes en la matière savent bien qu'un tel plancher, outre son rôle de support du matériau filtrant, est chargé d'assurer la parfaite homogénéité de la répartition des fluides au sein de la masse filtrante, tant au cours de la filtration proprement dite qu'au cours des opérations de lavage du filtre à l'eau et/ou à l'air. On sait aussi que les filtres connus présentent un certain nombre d'inconvénients quant à l'homogénéité des filets de fluide car la répartition uniforme des crépines ou buselures n'est pas rigoureuse dans les réalisations habituelles, ce qui peut devenir rédhibitoire selon le degré de traitement exigé. Il en va ainsi dans l'affinage sur charbon actif à cause des développements bactériens dans de tels filtres qui sont soumis tantôt à des phases anaérobies lors de la filtration et du lavage à l'eau, et tantôt à des phases aérobies lors du lavage à l'air. Pour des raisons économiques ou techniques, les planchers à crépines connus n'assurent pratiquement jamais l'exacte répartition des crépines d'une plaque à l'autre, ces plaques étant simplement portées par des poutres, ce qui entraîne un accroissement de la distance entre deux crépines adjacentes lorsqu'elles sont situées de part et d'autre de deux plaques, et ces planchers n'assurent pas non plus cette exacte répartition à la périphérie du filtre. Il en résulte des zones qui sont lavées et aérées de manière inégale ou qui sont occupées par des dépôts résultant de la ségrégation granulométrique du matériau filtrant, ces dépôts pouvant en outre contenir des colonies bactériennes néfastes à la qualité de la filtration. De plus, le plancher des filtres rectangulaires étant formé de plaques rectangulaires dont le grand côté est parallèle au petit côté du filtre, il existe des différences géométriques entre les plaques courantes et les plaques mitoyennes de l'un des côtés du filtre. Enfin, de tels planchers sont généralement réalisés par un assemblage de plaques reposant sur des poutres et fixées par des boulons ou des ancrages communs à deux plaques, ces boulons ou ancrages étant scellés dans la poutre support, ce qui rend problématique tout démontage d'une plaque si l'on veut éviter de toucher aux plaques voisines. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des filtres connus, tels que rappelés ciavant, et il est atteint grâce à un plancher pour filtre de traitement des eaux, du genre constitué par des plaques traversées de buselures ou crépines dont la tête munie de passages latéraux pour les fluides fait saillie au-dessus du plancher, et dont la partie inférieure plonge dans un espace ménagé au-dessous du plancher et comporte des orifices d'entrée d'air et d'eau de lavage et de sortie d'eau filtrée, ce plancher étant caractérisé par le fait que ses crépines sont réparties de manière rigoureusement uniforme et sans zones mortes, y compris au voisinage de la périphérie du plancher et au voisinage des joints entre deux plaques adjacentes, et en ce que ces crépines sont disposées aux noeuds d'un réseau à mailles carrées déterminant des rangées de crépines parallèles aux bords du plancher. Les spécialistes en la matière comprendront aisément que cette disposition permet d'atteindre le but essentiel de la présente invention, à savoir une répartition parfaitement homogène des fluides, grâce à laquelle la masse filtrante est intéressée toute entière par le flux d'eau à traiter et l'eau de lavage intéresse également tous les points de cette masse filtrante. De préférence, la distance entre les bords du plancher et/ou les joints entre deux plaques adjacentes et les rangées de crépines qui en sont respectivement les plus proches est exactement égale à la moitié de la distance entre deux crépines contigues d'une même rangée. Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse de la présente invention, laquelle permet une répartition dense et rigoureusement régulière des crépines, les plaques constitutives du plancher sont posées sur des potelets creux qui reposent sur des poutres horizontales et qui sont communs à deux plaques adjacentes ou des demipotelets disposés sur le petit côté du pourtour du plancher. Grâce à cette disposition, les plaques du plancher ne reposent plus directement sur des poutres horizontales, de sorte qu'il devient possible d'insérer des crépines au droit de ces poutres, entre les potelets, et ainsi, sans perturber leur équirépartition, d'augmenter leur densité par unité de surface, ce qui constitue également un but important de la présente invention. De préférence, ceux des potelets en question qui sont communs à deux plaques adjacentes présentent une section transversale carrée dont les diagonales sont parallèles aux côtés du plancher. Ceci permet également d'augmenter la densité des crépines par unité de surface, puisque la surface portante de tels potelets à section carrée est supérieure, à volume égal, à celle de potelets qui présenteraient une autre section droite. En outre, le fait que les potelets en question soient disposés ainsi que cela vient d'être dit améliore la circulation des fluides. Enfin, le matelas d'air est également réparti au-dessous du plancher, sans qu'il soit nécessaire de ménager des échancrures dans les poutres horizontales qui les supportent, comme cela se faisait dans l'état antérieur de la technique. Avantageusement, les demi-potelets qui sont dispo Ses sur le petit côté du plancher présentent, pour leur part, une section transversale formant un triangle rectangle isocèle dont le grand côté est situé au droit du bord du plancher. Dans une forme préférée de réalisation de la présente invention, les plaques du plancher sont fixées sur les poutres horizontales, au voisinage des potelets susvisés, au moyen de tirants dont la tête est solidaire des plaques correspondantes et qui sont boulonnes sur la face inférieure de la poutre correspondante. Cette disposition assure un positionnement précis des plaques, et, en outre, elle facilite leur montage et leur démontage sans qu'il soit nécessaire de toucher aux plaques voisines. De préférence, deux tirants sont prévus de part et d'autre de chaque potelet, ce qui permet d'y accéder sans démonter pour autant le potelet correspondant, et facilite notamment leur inspection périodique. Avantageusement, les plaques du plancher selon l'invention sont munies d'un cadre métallique préfabriqué formant un coffrage perdu, ce qui augmente la précision du positionnement de ces plaques et évite de les endommager, en particulier lors de leur montage et de leur démontage, à la suite de heurts contre les plaques voisines, ou, plus généralement, lors de leur manutention-ou de leur transport. De préference, les plaques en question comportent sur leur face supérieure des bossages qui sont régulièrement espacés entre les crépines. Ces bossages servent à réduire les risques liés à des dépôts nuisibles ou à des zones non aérées et ils protègent les têtes des crépines lors du nettoyage du filtre au moyen d'un aspirateur-suçeur. Enfin, les crépines du filtre présentent avantageusement, à leur base, un étranglement en entonnoir qui améliore encore l'efficacité du dispositif selon l'invention en agissant sur les pertes de charge des fluides, cependant que la forme en entonnoir de ces étranglements évite toute accumulation de particules. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels - La figure 1 représente une vue de dessus très schématique d'un plancher de filtre selon l'invention - La figure 2 montre une vue en élévation d'une crépine montée dans un tel plancher ; et - La figure 3 représente une vue en élévation des organes de fixation des plaques constitutives de ce plancher. Comme on le voit sur la vue de dessus de la figure 1, ce plancher, désigné dans son ensemble par la lettre P, est constitué par des plaques horizontales rectangulaires la, lb, etc. qui sont traversées par des crépines ou buselures 2 et sur lesquelles repose un matériau filtrant, un faux-fond étant ménagé sous les plaques 1 supportant ce matériau. Les crépines 2, représentées schématiquement par des petits cercles sur la figure 1, sont régulièrement espacées sur les plaques 1 et elles sont centrées sur les noeuds d'un réseau à mailles carrées sur des rangées 3 parallèles aux côtés du plancher P. Les rangées 3a de crépines 2 qui sont les plus proches des bords du plancher P, ainsi que celles, 3b, qui sont les plus proches des joints 4 entre deux plaques adjacentes, la et lb par exemple, sont situées à une distance des bords du plancher P et, respectivement, des joints 4, qui est égale à la moitié de la distance D entre deux crépines voisines sur une même rangée 3. Ceci assure une équiréparti tion rigoureuse de ces crépines sur toute la surface du plancher P. Les grands bords de deux plaques adjacentes, la et lb par exemple, sont placés sur une rangée de potelets équidistants communs 5 qui reposent à leur tour sur des poutres horizontales correspondantes 6. La section transversale de ces potelets 5 est de préférence un carré dont les diagonales sont parallèles aux côtés du plancher P. Ainsi que cela a été dit plus haut, et comme on le voit sur la figure 1, cette disposition permet de placer des crépines 2 même au droit des poutres 6, ce qui autorise évidemment à augmenter leur densité par unité de surface, sans pour autant poser des problèmes au sujet du ferraillage des plaques en béton armé 1. Pour leur part, les grands bords des plaques 1 qui se trouvent à la périphérie du plancher P sont placés sur des potelets 7 qui sont constitués par une moitié des potelets 5 et qui reposent à leur tour sur des poutres horizontales 8. Les crépines 2 sont représentées de façon plus détaillée sur la figure 2. Leur tête comporte, de manière connue, des fentes latérales 9 pour la diffusion du ou des fluides traversants, ces fentes interdisant tout passage de la masse filtrante, car leur largeur est inférieure à la limite inférieure de la courbe granulométrique du matériau filtrant. En outre, la taille réduite des fentes 9 crée une perte de charge qui assure une répartition régulière de l'eau filtrée et de l'eau de lavage. Egalement de manière connue, la partie inférieure tubulaire 10 des crépines 2 est dotée d'un orifice latéral 11 pour l'entrée de l'air de lavage et d'un orifice inférieur 12 pour l'entrée de l'eau de lavage et pour la sortie de l'eau filtrée. Lors de l'injection d'air de lavage seul ou d'eau et d'air de lavage simultanément, ces orifices 11 et 12 créent une perte de charge, de telle sorte qu'un matelas d'air se forme sous le faux-fond, ce qui assure une alimentation régulière de l'ensemble des orifices. Les crépines 2 sont avantageusement fixées sur les plaques 1 par l'intermédiaire d'inserts 13 en polypropylène dans lesquels elles sont vissées et qui sont moulés dans les plaques 1. Au centre des mailles du réseau des crépines 2 sont disposés, selon l'invention, des bossages 15 qui sont donc équidistants de deux crépines adjacentes selon les diagonales de ce réseau, qui viennent de moulage avec la plaque 1 correspondante, qui présentent approximativement la même hauteur que les crépines 2 et qui sont schématisés par des croix sur la figure 1. Ces bossages 15 servent à protéger les têtes des crépines 2 lors du nettoyage du filtre et à réduire par leur forme appropriée les risques liés à des dépôts nuisibles ou à des zones non aérées qui pourraient se former lors du fonctionnement et du lavage du filtre. Légèrement au-dessous des inserts 13, les crépines 2 présentent avantageusement un orifice supplémentaire 17' destiné à l'aérage. Selon l'invention, la partie tubulaire 10 des crépines comporte avantageusement à sa base un étranglement 16 en forme d'entonnoir qui augmente l'efficacité du filtre en agissant sur les pertes de charge des fluides, cependant que la forme en entonnoir de ces étranglements 16 évite l'accumulation des particules qui réussiraient à traverser les fentes 9 des crépines 2. L'étanchéité entre deux plaques adjacentes, la et lb par exemple, (voir figure 3) est assurée par un joint plastique 17 recouvert par une clavette en mortier 18 qui assure. la planéité du plancher entre les plaques en question. La même solution est utilisée pour rendre étanches les interstices entre les plaques de bord et la paroi du filtre, Comme on le voit sur la figure 3, des vis 19 fixent les plaques 1 sur une platine 20 qui repose sur les potelets 5 ou 7, lesquels, à leur tour, sont posés sur les poutres horizontales 6 ou 8. Deux tirants 21 et 22 dont la tête est vissée dans la platine 20 entourent le potelet 5 ou 7 et traversent la poutre 6 correspondante. Des boulons 23 à contre-écrous vissés à leur extrémité inférieure maintiennent l'ensemble en place avec interposition d'une contre-plaque 24. Enfin, les tirants 21 et 22 pourraient être remplaces par un seul tirant qui s'étendrait à l'intérieur du potelet correspondant, ce qui, toutefois, ne permettrait pas un examen facile de son état. Dans un exemple de réalisation fourni à titre nonlimitatif, un filtre de 6,50 m x 18 m, soit 120m2 environ, comprend des plaques 1 moulées en éléments de 1 m x 3,25 m, bien que le moule utilisé permette également la fabrication de plaques de 1,50 m de largeur. Ces plaques 1 sont posées sur des potelets 13 tous les 0,50 m, soit 14 potelets pour un filtre de 6,50 m de large. Dans le sens transversal, la portée est de 1 m, les plaques en béton armé 1 étant prévues pour supporter des charges verticales montantes et descendantes uniformément réparties qui sont, par exemple, de 6,4 T/m2 et de 2,5 T/m2, respectivement, pour une plaque de 12 cm d'épaisseur. Ce plancher permet ainsi d'implanter 64 crépines 2 par mètre carré, ces crépines étant équidistantes de 0,125 m selon les deux coordonnées du plan et créant une répartition exactement constante du flux descendant d'eau à filtrer, ainsi que des flux ascendants d'air et d'eau de lavage. Une des caractéristiques de la présente invention est qu'elle facilite le montage et le démontage des planchers de filtre, bien que ces derniers soient réalisés au moyen de plaques en béton moulé. Ceci est dû principalement au fait que la fixation, l'assemblage et le scellement de ces plaques sont réalisés de façon strictement mécanique, et ce, selon les trois phases suivantes 10) On pose les potelets 5 et 7, on les règle en altitude et en azimut, et on les bloque par-les tirants 21 et 22 munis de la platine 20 correspondante 20) On pose les plaques 1 sur les platines 20, on règle le calpinage et on pose et serre de manière contrôlée les vis 19 30) On réalise enfin les joints d'étanchéité 17, 18 entre les plaques 1. Ces dispositions permettent ainsi une grande précision dimensionnelle de chaque plaque 1, précision qui est encore supérieure si ces plaques sont munies d'un cadre métallique formant coffrage perdu, ainsi qu'une grande précision d'ensemble, principalement en ce qui concerne l'horizontalité de cet ensemble qui assure la précision du matelas d'air moteur, lequel assure à son tour l'équirépar tition du fluide dans le matériau filtrant. En fait, la précision de planéité dans le cas du filtre de l'exemple donné ci-avant correspond à un AH compris entre O et 5 mm. Dans l'hypothèse du démontage d'une ou de plusieurs plaques, à la suite par exemple d'une défectuosité du béton qui se révèlerait après un certain temps, l'indépendance des fixations de la plaque concernée vis-à-vis des plaques voisines ne nécessite que le démontage du joint périphérique, sans interférer sur la stabilité mécanique des plaques qui ne sont pas concernées, ce qui assure ainsi la pérennité du reste du filtre, de tels planchers étant conçus pour une durée de quinze années. Pour finir, on indiquera encore que le filtre selon La présente invention peut être utilisé pour le traitement des eaux qu'il s'agit de rendre potables, des eaux résiduaires et des eaux industrielles. Il est plus particulièrement adapté au traitement aérobie en lit fixe de matières granulaires telles que celles décrites notamment dans Le brevet européen n? 0.010.473 de la Demanderesse. - REVENDICATIONS 1. Plancher pour filtre de traitement des eaux, du genre constitué de plaques traversées de buselures ou crépines dont la tête#munie de passages pour les fluides fait saillie aù-dessus#du plancher, et dont la partie inférieure plonge dans un espace ménagé au-dessous du Iilanchër et comporte d o#rifices d'entrée d'air et# d-'eau de#la-vage et de sortie d'eau filtrée, carac#téris#é par le fait que lesdites crépines (2) sont réparties sur le plancher (P) de manière rigoureusement uniforme et sans zones mortes, y c#ompris au voisinage de la périphérie du plancher (P) et au voisinage des joints (4) entre deux plaques adjacentes (la, lb), et en ce que ces crépines (2) sont disposées aux noeuds d'un réseau à mailles carrées selon des rangées (3) parallèles aux bords du plancher. 2. Plancher pour filtre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la distance entre les bords du plancher (P) et/ou les joints (k) entre deux plaques adjacentes (la, lb) et les rangées (3a, 3b) de crépines (2) qui en sont respectivement les plus proches est sensiblement égale à la moitié de la distance (D) qui sépare deux crépines (2) contiguës d'une même rangée (3). 3. Plancher pour filtre selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les plaques (î) constitutives du plancher (P) sont posées sur des potelets creux (5, 7) qui reposent sur des poutres horizontales (6, 8) et qui sont communs à deux plaques adjacentes (la, lb) ou qui sont disposés sur le pourtour du plancher (P). 4; Plancher pour filtre selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ceux desdits potelets (5) qui sont communs à deux plaques adjecentes (la, lb) présentent une section transversale carrée dont les diagonales sont parallèles aux côtés du plancher (P). 5. Plancher pour filtre selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ceux desdits potelets (7) qui sont disposés sur le pourtour du plancher (P) présentent une section transversale formant un triangle rectangle isocèle dont le grand côté est situé au droit du bord du plancher. Plancher pour filtre selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que ses plaques constitutives (1) sont fixées sur lesdites poutres horizontales (6, 8), au voisinage desdits potelets (5, 7), au moyen de tirants (21, 22) dont la tête est solidaire des plaques correspondantes (1) et qui sont boulonnés sur la face inférieure de la poutre (6, 8) correspondante. 7. Plancher pour filtre selon la revendication 6, caractérisé par le fait que deux desdits tirants (21, 22) sont prévus de part et d'autre de chaque potelet (5, 7). 8. Plancher pour filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que ses plaques constitutives (1) sont munies d'un cadre métallique préfabriqué formant un coffrage perdu. 9. Plancher pour filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ses plaques constitutives (1) comportent des bossages (15) qui sont régulièrement espacés entre lesdites crépines (2). 10. Plancher pour filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que ses crépines (2) présentent à leur base un étranglement (16) en forme d'entonnoir, et, au voisinage-de leur tete, un orifice (17') pour le passage de l'air.