Brevet FR2616773A1 — publié le 19881223

-i^ t2616773 DISPOSITIF INDIVIDUEL PORTABLE DE TRAITEMENT D'EAU. La présente invention se rapporte à un dispositif individuel portable de traitement d'eau. On connaît des dispositifs de traitement d'eau fortement polluée permettant de filtrer à la fois les matières en suspension, les bactéries et les matières organiques et minérales, mais ces dispositifs sont lourds et encombrants, et ne peuvent donc convenir à un usage individuel nécessitant un transport continuel, comme c'est par exemple le cas pour les voyageurs se déplaçant avec le minimum possible de bagages dans les pays tropicaux, ou pour les.militaires en mission sur un théâtre d'opérations. On connaît d'autre part des dispositifs individuels portables de traitement d'eau, du type à "bougie filtrante", convenant bien pour l'élimination des micro-organismes, mais ces dispositifs sont fragiles, et n'éliminent pas ou peu les sels minéraux ou les matières organiques dissous dans les eaux à- filtrer. La présente invention a pour objet un dispositif de traitement d'eau qui soit facilement portable et qui permette d'éliminer à la fois des eaux traitées, les matières en suspension, les micro-organismes, et les matières organiques et minérales dissoutes dans les eaux à traiter. La présente invention a également pour objet un dispositif de traitement d'eau qui soit presque immédiatement efficace à son efficacité maximale, et qui puisse garder cette efficacité maximale pendant une longue période d'utilisation, même après avoir été stocké pendant longtemps. Le dispositif de traitement d'eau conforme à l'invention comporte un premier dispositif de filtrage, 2 6 1 6 7 7 3 essentiellement pour le filtrage de matières en suspension, une charge de produit adsorbant, une charge de produits échangeurs ioniques, et un deuxième dispositif de filtrage, essentiellement pour le filtrage de micro-organismes. Ces composants sont disposés dans une enceinte cylindrique fermée comportant à une extrémité une arrivée d'eau à traiter, son autre extrémité de sortie d'eau traitée étant fermée de façon étanche en-dehors des périodes de traitement, le premier dispositif de filtrage étant disposé dans une chambre de l'enceinte séparée du reste de l'enceinte, ou corps de l'enceinte, contenant les charges et le deuxième dispositif de filtrage, par une cloison fixée sur le corps et fermée de façon étanche en-dehors des périodes de traitement. Les premier et deuxième dispositifs de filtrage comportent des cartouches de filtrage à membrane plissée. De préférence, la cartouche de filtrage du deuxième dispositif de filtrage comporte deux membranes de filtrage superposées à porosités différentes. La charge de produit adsorbant et la charge de produits échangeurs ioniques sont avantageusement dans un rapport volumique 1/1. Les produits échangeurs ioniques comportent des résines échangeuses anioniques et des résines échangeuses cationiques en volumes sensiblement égaux. L'extrémité de sortie du dispositif de traitement s'ouvre lorsqu'on lui fixe un récipient recueillant l'eau traitée. Selon un mode de réalisation avantageux, cette extrémité est fermée par un clapet maintenu normalement fermé par un ressort et s'ouvrant pour une pression d'eau à son voisinage d'environ 30 à 50 mbar. La cloison séparant la chambre contenant le premier dispositif de filtrage du corps de l'enceinte comporte, du côté des charges, un lamage et est suivie d'une plaquette en matière perméable recouvrant entièrement le lamage. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, 26 1 6773 on remplit l'enceinte, en produits adsorbants et échangeurs d'ions, avant la fixation de la cloison sur le corps de l'enceinte destiné à contenir ces produits, en versant d'abord dans ce corps de l'eau purifiée, puis ces produits de façon qu'ils soient entièrement recouverts d'eau. De façon avantageuse, on chasse l'eau inutile dans le corps de l'enceinte, après remplissage avec lesdits produits adsorbants et échangeurs, et fixation des autres éléments du dispositif de traitement, à l'aide de gaz CO2. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on stérilise le dispositif de traitement terminé en le soumettant A une dose d'irradiation, bêta ou gamma, d'environ -1 à 3 Mrad. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, dont la figure unique est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de traitement d'eau conforme A l'invention. Le dispositif 1 de traitement d'eau représenté sur le dessin est de forme générale cylindrique à section circulaire. Il comporte essentiellement un corps 2, occupant la plus grande partie de sa longueur, ce corps 2 étant surmonté d'une chambre 3 de même diamètre extérieur. La longueur du corps 2 est environ 3 à 4 fois celle de la chambre 3. Le corps 2 et la chambre 3 sont séparés par une cloison 4. La cloison 4 se présente sous forme d'un disque percé d'un trou central 5 et muni d'un rebord 6 de forme cylindrique s'étendant, sur une faible distance, de part et d'autre du disque. Le diamètre intérieur de ce rebord 6 est pratiquement égal au diamètre extérieur du corps 2 et de la chambre 3. Les éléments 2 et 3 sont assemblés à la cloison 4 de façon étanche, par exemple par collage. La chambre 3 est fermée par un chapeau 7 qui est fixé sur elle de façon étanche, par exemple par collage. Le chapeau 7 est percé d'un trou central 8 d'amenée d'eau à purifier. Le chapeau 7 comporte sur sa face plane extérieure un bossage 9 coaxial au trou 8, le diamètre extérieur de ce bossage étant supérieur au diamètre du trou 8. Ce bossage sert à la fixation d'une pompe appropriée (non représentée), par exemple une pompe à soufflet, à seringue, ou une pompe péristaltique. Le corps 2 est fermé à son extrémité opposée à celle sur laquelle est fixée la cloison 4 par une deuxième cloison 10, qui comporte un rebord cylindrique 11 s'étendant de part et d'autre de la cloison. Le diamètre Intérieur du rebord 11 est pratiquement égal au diamètre extérieur du corps 2 sur lequel il est fixé de manière étanche, par exemple par collage. La cloison est percée d'un trou central 12. Dans la partie extérieure (celle qui n'est pas fixée sur le corps 2) du rebord 11, on dispose une rondelle intermédiaire mobile 13 maintenue éloignée de la face extérieure de la cloison 10 par une rondelle élastique 14 (du gendre "Onduflex" par exemple). Le débattement de la rondelle-poussoir 13 étant limité par une plaque de maintien 15 fixée dans le rebord 11, de façon étanche, par exemple par collage. La rondelle intermédiaire 13 a un diamètre intermédiaire entre le diamètre intérieur du rebord 11 et le diamètre extérieur du goulot du récipient (non représenté) destiné à recevoir l'eau traitée par le dispositif 1. Ce goulot est fileté extérieurement et se visse dans le trou central 16 fileté de la plaque 15. En l'absence de ce récipient, on ferme la sortie du dispositif 1 à l'aide d'une plaque de fermeture 17 comportant un bossage fileté 18 de diamètre correspondant à celui du trou 16. La plaque 17 est reliée à la cloison 10 à l'aide d'une chaînette 19 s'engageant dans des oeillets 20,21 respectivement fixés sur la plaque 17 et la cloison 10. Un clapet cylindrique 22, disposé axialement dans la chambre 3, est fixé de façon étanche, par emmanchement à force par exemple, dans le trou 5 de la cloison 4. Ce clapet 22, 261 6773 maintenu normalement fermé par un ressort 22A, est tel qu'il s'ouvre sous l'effet d'une pression d'eau d'environ 30 à 50 mbar régnant dans son voisinage dans la chambre 3. Un filtre cylindrique 23, avantageusement du type à membrane plissée (par exemple une minicartouche SARTOPURE GF de chez SARTORIUS à membrane de porosité 0,2 pm environ) est disposé dans la chambre 3. Les dimensions relatives de ce filtre et de la chambre 3 sont telles qu'il subsiste un espace suffisant entre la périphérie de ce filtre et la face intérieure de la chambre 3, et entre la face supérieure du filtre 22 et la face inférieure du chapeau 7, afin d'assurer un bon écoulement de l'eau à traiter, arrivant par le trou 8, vers la membrane plissée du filtre qui est disposée à sa périphérie (flèches 24). Le filtre 23 comporte une cheminée axiale 25 à la forme et aux dimensions de laquelle est- adapté le clapet 22, pour que l'eau, arrivant selon les flèches 24, filtrée par une première fois par la membrane de ce filtre, passe par ce clapet. Bien entendu, la cheminée 25 est fermée à sa partie supérieure pour qu'il n'y pénètre que de l'eau filtrée. L'embase 26 du filtre 23 est appliquée de façon étanche contre la cloison 6 grâce à des tâtons 27 dont est munie la face inférieure du chapeau 7, la longueur de ces tétons 27 étant telle qu'ils sont appliqués fermement contre la face supérieure rigide du filtre 23 lorsque le chapeau 7 est fixé sur la chambre 3. On dispose dans le chapeau 7 un dispositif de purge 28 à clapet à ressort muni d'un bouton-poussoir 29 accessible de l'extérieur. Ce dispositif de purge 28 met en communication, via un passage 30 percé dans le chapeau 7, l'intérieur de la chambre 3 avec l'extérieur lorsque l'on appuie sur le bouton 29. La purge se pratique lorsque l'on commence à pomper de l'eau, pour chasser l'air contenu dans la chambre 3, afin que l'eau qui arrive mouille toute la surface de la membrane du filtre 23 en lui assurant son rendement optimal. On fixe, de façon étanche, un clapet 31 dans le trou 12 de la paroi 11. Ce clapet 31 peut' être identique au clapet 22. Le clapet 31, maintenu normalement fermé par un ressort 32, est tel qu'il s'ouvre sous l'effet d'une pression d'eau d'environ 30 à 50 mbar dans son voisinage, dans le corps 2. Un filtre 33, ayant sensiblement les mêmes dimensions et formes que le filtre 23, vient coiffer le clapet 31. Le filtre 33 est avantageusement du type à double membrane plissée, ces deux membranes ayant des porosités différentes. On utilise par exemple un filtre SARTORIUS du type SARTOBRAN à membranes superposées ayant des porosités respectives de 0,8 et 0,2 i/m, ce qui permet de retenir des microorganismes ayant des dimensions d'environ 0,1 pnm. La rondelle mobile 13, qui comporte un trou central 34, présente un bossage annulaire 35 coaxial à ce trou et faisant face à la cloison 10. Le diamètre extérieur de ce bossage correspond sensiblement au diamètre extérieur de l'embase 36 du noyau mobile 37 du clapet 31. La hauteur du bossage 35 est telle qu'en l'absence de récipient. pour recueillir l'eau traitée (rondelle 13 appliquée par le ressort 14 contre la plaque 15), ce bossage n'est pas en contact avec l'embase 36, tandis qu'en présence de ce récipient bien fixé au dispositif 1, ce bossage pousse l'embase 36 pour ouvrir complètement le clapet 31. Pour assurer le passage de l'eau traitée passant par le clapet 31, la rondelle 13 comporte plusieurs trous 38. Pour permettre l'élimination de l'air contenu dans ledit récipient au fur et à mesure de son remplissage en eau traitée, on perce dans la cloison 10 un trou 39 comportant une partie radiale débouchant à l'extérieur et une partie parallèle à l'axe du dispositif 1 et débouchant près du clapet 31, face à la rondelle 13. Ce trou 39 sert également à l'évacuation du trop-plein du récipient. On remplit le corps 2 en matériaux échangeurs et adsorbants de. la façon suivante (avant la fixation de la paroi 4 Z616773 et de la chambre 3 sur ce corps). Le filtre 33 étant fixé en place (le Jeu entre le diamètre extérieur du clapet 31 et le diamètre de la cheminée du filtre 33 est tel que le filtre s'emboîte à force sur le clapet pour être bien maintenu en place), on remplit d'eau purifiée le corps 2 et on y verse d'abord des matériaux échangeurs anloniques et cationiques (40) intimement mélangés (par exemple des résines de la firme BAYER de marque LEWATIT en proportions volumiques de 1,5/1) jusqu'à ce que Ieur niveau arrive un peu au-dessus de la moitié de la distance entre la face supérieure du filtre- 33 et le bord supérieur du corps 2. On verse ensuite dans le corps 2 un matériau adsorbant (41) tel que du charbon actif en grains jusqu'au niveau du bord supérieur du corps 2. Le rapport volumlque produit adsorbant/prodults échangeurs est avantageusement de 1/1. Pour bien maintenir en place ces matériaux, et surtout pour répartir sur toute la section du corps 2 l'eau à traiter provenant du clapet 22, on dispose sur le rebord du corps 2 une rondelle 42 en matériau perméable, par exemple en polypropylène. La rondelle 42 a un diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur du corps 2 qu'elle vient coiffer, et une épaisseur d'environ 1 à 2 mm. Pour que l'eau à filtrer arrivant par le clapet 22 se répartisse sur la plus grande partie de la surface de la rondelle 42, on pratique dans la face inférieure (celle tournée vers le corps 2) de la paroi 4 un lamage circulaire 43 d'une profondeur d'environ 1 mm et d'un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur du corps 2. Ainsi, lorsque l'on a rempli le corps 2, d'abord avec les matériaux 40, puis avec les matériaux 41, on les arase (l'eau purifiée restante arrive également au même niveau, pour bien mouiller toutes les particules de ces matériaux), on dispose la rondelle 42, et on fixe en place la cloison 4, puis la chambre 3 et son chapeau 7, la cloison 4 étant plaquée contre la rondelle 42. 61 6773 Si l'on veut diminuer le poids du dispositif 1, on peut chasser l'eau purifiée en excès dans le corps 2. En effet, pour assurer un fonctionnement optimal des matériaux 40 et 41, il suffit qu'ils soient simplement humidifiés, sans avoir besoin de baigner dans l'eau. Selon les matériaux employés, il suffit qu'ils présentent un taux d'humidité d'environ 40 à 60 % en poids. Pour arriver à un tel taux d'humidité, on chasse l'eau en excès en injectant un gaz tel que le C02, sous une pression d'environ 100 à 500 mbar, par le trou 8, en pesant le dispositif pendant ces opérations. Dès que le dispositif 1 entrera en fonctionnement, le CO2 se dissoudra dans l'eau à traiter, et l'eau à purifier sera en contact normal avec les matériaux 41 et 40. Si l'on remplissait à sec le corps 2 avec les matériaux 40 et 41, l'eau à filtrer par ces matériaux suivrait des passages préférentiels, tout au moins au début de l'arrivée de cette eau, et ces matériaux ne pourraient remplir leur fonction de façon satisfaisante qu'au bout d'un temps relativement long lorsque toutes les particules de ces matériaux seraient mouillées. Par contre, le remplissage par "voie humide" conforme à l'invention, tel que décrit cidessus, assure au dispositif de l'invention une efficacité maximale immédiate. Les fonctions, connues en soi, des différents éléments du dispositif de traitement de l'invention sont les suivantes. Le filtre 23 assure principalement le filtrage des matières en suspension. Les matériaux 41 et 40 assurent la rétention des matières organiques et minérales dissoutes dans l'eau à traiter. Le filtre 33 retient principalement les micro-organismes. Grâce au préfiltre 23, les particules en suspension les plus volumineuses ne risquent pas d'encrasser les adsorbants, les échangeurs d'ions et le filtre 33 qui peut assurer son rôle de façon optimale. En outre, le fait de disposer le filtre 33 en fin de traitement évite les remontées 26 1 6773 de mlero-organismes par la sortie du' dispositif 1. Les clapets 22 et 31 isolent le contenu du corps 2 de l'ambiance extérieure en période de stockage ou de repos. Le dispositif i pouvant être stocké pendant de longues périodes, il est avantageux de le stériliser à l'issue de sa fabrication afin d'éviter, entre autres, tout développement bactérien pendant ces périodes de stockage sur les éléments poreux ou microporeux qui le constituent. De façon avantageuse, on peut effectuer cette stérilisation à l'aide d'une dose de rayonnements bêta ou gamma d'environ 1 à 2 Mrad. Cette radiostérilisation peut s'effectuer sur le dispositif 1 protégé par un emballage étanche de type pelable. REVENDICATIONS l. Dispositif individuel portable de traitement d'eau, caractérisé par le fait qu'il comporte un premier dispositif de filtrage (23) essentiellement pour le filtrage de matières en suspension, une charge de produit adsorbant (41), une charge de produits échangeurs ioniques (40), et un deuxième dispositif de filtrage (33) essentiellement pour le filtrage de micro-organismes. 2. Dispositlf de traitement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits composants du dispositif de traitement sont disposés dans une enceinte cylindrique (2,3) fermée comportant à une extrémité une arrivée d'eau (8) à traiter, son autre extrémité (11) de sortie d'eau traitée étant fermée de façon étanche (31) en-dehors des périodes de traitement, et caractérisé par le fait que le premier dispositif de filtrage est disposé dans une chambre de l'enceinte séparée du reste de l'enceinte ou corps de l'enceinte, contenant les charges et le deuxième dispositif de filtrage, par une cloison (4) fixée sur le corps et fermée de façon étanche en-dehors des périodes de traitement. 3. Dispositif de traitement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les premier et deuxième dispositifs de filtrage comportent des cartouches de filtrage à membrane plissée. 4. Dispositif de traitement selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la cartouche de filtrage du deuxième dispositif de filtrage comporte deux membranes de filtrage superposées à porosités différentes. 5. Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la charge de produit adsorbant et la charge d'échangeurs ioniques 1! sont dans un rapport volumique de 1/1: 6. Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les produits échangeurs ioniques comportent des résines échangeuses anioniques et des résines échangeuses cationiques en volumes dans le rapport 1,5/1. 7. Dispositif de traitement selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que son extrémité de sortie s'ouvre (34) lorsqu'on lui fixe un récipient recueillant l'eau traitée. 8. Dispositif de traitement selon la revendication 7, caractérisé par le fait que son extrémité de sortie est fermée par un clapet maintenu fermé par un ressort (32), ce clapet étant sollicité. à l'ouverture, par l'intermédiaire d'une rondelle-poussoir (13), lors de la fixation du récipient. 9. Dispositif de traitement selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que ladite cloison (4) est fermée par un clapet maintenu normalement fermé par un ressort (22A) et s'ouvrant pour une pression d'eau à son voisinage d'environ 30 à 50 mbar. 10. Dispositif de traitement selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé par le fait que ladite cloison (4) comporte, du côté des charges, un lamage (43) et est suivie d'une plaquette en matière perméable (42) recouvrant entièrement le lamage. 11. Dispositif de traitement selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé par le fait que l'on remplit l'enceinte en produits adsorbants et échangeurs ioniques, avant la fixation de la cloison (4) sur le corps (2), en versant d'abord dans ce corps l'eau purifiée, puis ces produits de façon qu'ils soient entièrement recouverts d'eau. 12. Dispositif de traitement selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'on chasse l'eau inutile dans le corps de I'enceinte, après remplissage avec lesdits produits adsorbants et échangeurs, et fixation des autres éléments (42,4,3,7) du dispositif de traitement, à l'aide de gaz C02. 13. Dispositif de traitement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on le stérilise en le soumettant à une dose d'irradiation bêta ou gamma, d'environ 1 à 3 Mrad.