Brevet FR2653678A1 — publié le 19910503

La présente invention a pour objet des procédés d'arrosage localisé et des dispositifs de filtrage de l'eau pour la mise en oeuvre de ces procédés. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des installations d'arrosage. On connait des procédés d'arrosage localisé suivant lesquels on distribue l'eau aux plantes soit par des tubes poreux enterrés ou posés sur le sol soit par des distributeurs goutte à goutte. Dans certains pays ayant un climat très sec on manque d'eau pour arroser les cultures et il serait très avantageux de pouvoir arroser en utilisant les eaux épurées sortant des stations de traitement des eaux usées. Ces eaux épurées sont théoriquement aseptisées et stériles. Cependant, si on les répand par aspersion ou par circulation dans des rigoles, on a constaté que certains microorganismes se développent rapidement sur les particules organiques contenues dans ces eaux qui constituent un milieu de culture au contact de l'air et du sol. De plus. si les eaux épurées sortant d'une station d'épuration sont mises au contact de cultures maraîchères, celles-ci deviennent impropres à la consommation. Si l'on essaye d'utiliser les eaux sortant d'une station d'épuration dans des procédés d'arrosage localisé, par exemple en la distribuant dans le sol goutte à goutte ou par des tubes poreux, on échappe aux inconvénients ci-dessus, mais les tubes poreux ou les distributeurs goutte à goutte se trouvent très rapidement bouchés par les particules organiques en suspension ou en solution colloïdale dans ces eaux. Un objectif de la présente invention est de procurer des procédés d'arrosage localisé permettant d'utiliser des eaux sortant d'une station d'épuration d'eaux usées. De nombreuses installations d'arrosage utilisent des eaux brutes distribuées par des canaux ou par des canalisations alimentées par un cours d'eau. Cependant, en cas de crue du cours d'eau, les eaux sont chargées de particules minérales, de limon ou d'argile qui colmatent très rapidement les tubes poreux ou les distributeurs goutte à goutte. Pour cette raison, les installations d'arrosage localisé sont alimentées généralement par de l'eau de puits ou de forage ou par de l'eau filtrée, ce qui entraîne des dépenses importantes d'investissement et de fonctionnement. Le filtrage de l'eau est réalisé géné#ralement en faisant passer celle-ci à travers un lit filtrant composé de sable calibré. Si l'eau est chargée de particules organiques ou minérales, le lit filtrant est rapidement colmaté et il faut changer le sable ou le laver ce qui entraîne des frais. Le sable calibré est un matériau cher et lourd. Un autre objectif de la présente invention est de procurer des procédés d'arrosage localisé pouvant fonctionner avec de l'eau provenant d'un cours d'eau ou d'un forage, même si celle-ci est chargée en particules en suspension. Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen d'un procédé d'arrosage localisé permettant d'utiliser de l'eau chargée de particules sortant d'une station d'épuration d'eaux usées ou provenant d'un cours d'eau, selon lequel on filtre l'eau en la faisant circuler à faible vitesse à travers un lit filtrant composé de matières végétales broyées ou hachées qui est contenu dans une cuve équipée de chicanes. Avantageusement, on fait en outre circuler l'eau qui a traversé le lit filtrant à travers un ou plusieurs tamis à mailles très fines qui retiennent les particules ayant une dimension supérieure à 100 pm. Selon un mode de réalisation préférentiel, les cuves de filtrage sont montées pivotantes autour d'un axe horizontal et après une période de filtrage de plusieurs jours, on renouvelle le lit filtrant et on récupère les matières végétales chargées de particules pour confectionner un compost. Avantageusement avant le début d'une période de filtrage on ajoute aux matières végétales de la chaux ou un sel de chaux, de préférence du superphosphate de chaux, à raison de 1 à 3 kilos pour 200 kilos de matières végétales. Un dispositif de filtrage selon l'invention comporte une ou plusieurs cuves qui sont montées pivotantes autour d'un axe horizontal, qui sont divisées en compartiments par des chicanes et qui contiennent des matières végétales broyées ou hachées. L'invention a pour résultat la possibilité d'utiliser dans une installation d'arrosage localisé, de l'eau sortant d'une station d'épuration ou de l'eau provenant d'un cours d'eau après l'avoir débarrassée, par filtrage, des particules en suspension ayant un diamètre supérieur à 100 pm, de sorte qu'elle ne risque pas de colmater les tubes poreux ou les distributeurs goutte à goutte. Le filtrage selon l'invention à travers un matelas de matières végétales broyées ou hachées permet d'utiliser des déchets végétaux tels que la paille, des tiges de canne à sucre ou de roseaux, des broussailles broyées qui sont des matériaux peu onéreux que l'on trouve facilement à proximité des champs à arroser. De plus, une fois chargées de particules, ces matières végétales peuvent être transformées en compost qui est enrichi par les particules retenues pendant le filtrage, notamment dans le cas des eaux sortant d'une station d'épuration. Les procédés selon l'invention présentent un grand intérêt économique pour les contrées où il y a une pénurie d'eau et qui doivent importer de l'eau potable. Dans ce cas, après avoir été filtrées par un procédé selon l'invention, les eaux sortant des stations d'épuration constituent une précieuse source d'eau d'arrosage qui permet de faire des cultures sans avoir à engager des dépenses prohibitives pour pouvoir arroser celles-ci. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 est une représentation schématique d'un procédé d'arrosage selon l'invention. La figure 2 est une coupe verticale axiale d'un filtre selon l'invention. La figure 3 est une coupe transversale d'une cuve de filtrage en position de filtrage. La figure 4 est une coupe transversale d'une cuve de filtrage en position basculée. La figure 1 représente une station 1 d'épuration d'eaux usées, qui peut être une station d'épuration biologique ou physico-chimique qui comporte de façon connue des bassins de décantation des filtres, des digesteurs, etc... Cette station reçoit par exemple les eaux usées d'une ville et rejette d'une part des boues de décantation et d'autre part une eau épurée qui est bactériologiquement stérile, mais qui est chargée de matières en suspension ou en solution colloïdale. Le problème à résoudre est d'utiliser ces eaux épurées pour alimenter des installation d'arrosage localisé c'est à dire des installations dans lesquelles l'arrosage est réalisé par des tubes poreux enterrés ou posés sur le sol ou par des distributeurs d'eau goutte à goutte. L'utilisation pour l'arrosage des eaux sortant d'une station d'épuration présente un grand intérêt dans les régions où il y a pénurie d'eau par exemple dans certaines îles du bassin méditerranéen qui doivent être alimentées en eaux pendant l'été par des navires porte citernes ou par des stations de dessalement d'eau de mer. Les eaux sortant d'une station d'épuration ne peuvent être utilisées pour des arrosages par aspersion ou par rigoles car elles risquent d'entraîner une pollution des cultures. Par contre, il est toléré d'utiliser ces eaux pour des arrosages localisés, mais il faut les débarrasser des particules en suspension qui boucheraient rapidement les tubes poreux ou les distributeurs goutte à goutte. Le même problème se pose dans le cas où l'eau d'arrosage provient d'un cours d'eau ou d'un canal d'irrigation alimenté par un cours d'eau et peut être chargée de limon. Bien que la figure 1 représente à titre d'illustration une installation d'arrosage alimentée par l'eau sortant d'une station d'épuration cet exemple n'est pas limitatif et la station d'épuration 1 peut être remplacée par exemple par une station de pompage qui prélève de l'eau dans un canal d'irrigation alimenté par un cours d'eau. Une installation d'irrigation selon l'invention comporte une installation de filtrage de l'eau. La figure 1 représente par exemple une installation comportant une paire de filtres 2a, 2b montés en parallèle de sorte que l'un des filtres est en service pendant que l'autre se trouve en phase de remplacement du lit filtrant. Bien entendu l'installation peut comporter plusieurs paires de filtres. Des vannes 3 placées en amont et en aval de chaque filtre permettent d'isoler celui-ci du réseau pendant les opérations de remplacement du lit filtrant. L'eau sortant des filtres peut être stockée dans un réservoir 4 qui alimente un réseau 5 de distribution à divers abonnés 61. 62...6n qui l'utilisent dans des installations d'arrosage localisé. La figure 2 est une coupe verticale axiale d'un filtre 2a ou 2b selon l'invention. Ce filtre compte une cuve 7, qui est par exemple une cuve métallique ou une cuve en matière plastique armée ayant, de préférence, la forme d'une auge délimitée par un fond demi-cylindrique 8 à axe horizontal, par deux parois latérales 9a, 9b, par deux flasques d'extrémité lOa, lOb et par un couvercle 11 qui est articulé autour d'une charnière 12 placée le long de l'un des bords supérieurs longitudinaux de la cuve. Les deux flasques d'extrémité portent chacun un bout d'arbre 13a, 13b et les deux bouts d'arbre sont alignés sur un même axe x xl. Les bouts d'arbre 13a, 13b sont montes dans des paliers portés par les montants 14a, 14b d'un bâti 15 qui prend appui sur le sol ou sur un massif, de telle sorte que la cuve 7 est montée pivotante autour de l'axe horizontal x xl. La cuve 7 est divisée en compartiments par des cloisons en chicane 16 qui ménagent alternativement un passage entre le bas d'une cloison et le fond de la cuve et entre le haut d'une cloison et le couvercle. Les passages situés entre le haut d'une cloison et le couvercle sont équipés d'un tamis ou d'une cloison perforée 17 dont les mailles ou les perforations sont suffisamment fines pour arrêter le lit filtrant 18 qui est constitué de matières végétales broyées ou hachées par exemple de paille, de foin, de broussailles, de tiges de maïs ou de canne à sucre, de copeaux de bois, etc... La cuve comporte une arrivée d'eau 19 située à la partie inférieure de l'un des flasques 10a et une sortie d'eau 20 située à la partie inférieure de l'autre flasque lob. L'eau progresse lentement. par gravité à travers le matelas de matières végétales 18 suivant un trajet sinueux indiqué par des flèches. Suivant un mode de réalisation préférentiel, le dernier compartiment atteint par l'eau ne contient pas de matières végétales. Il contient un ou plusieurs tamis 21 à mailles très fines, par exemple des tamis en toile non tissée, qui arrêtent toutes les particules ayant une dimension supérieure à environ 100 pm. La figure 4 représente une cuve 7 en position basculée du côté où se situe la charnière 12 du couvercle de sorte que celui-ci pivote autour de cette charnière en dégageant l'ouverture de la cuve ce qui permet d'extraire le lit filtrant lorsqu'il est colmaté pour le remplacer par un nouveau lit filtrant. La matière végétale chargée de particules qui est extraite de la cuve est mise en tas ou dans des fosses pour constituer un compost. A titre d'exemple non limitatif, une-cuve 7 ayant un volume de l'ordre de 1200 litres et contenant entre 150 et 300 kilos de matière végétale broyée, a une capacité de filtrage d'un débit de l'ordre de 10 M3/heure d'une eau contenant entre 0,5 g/l et 2,5 g/l de particules en suspension et le lit filtrant doit être remplacé tous les 8 jours environ. Avantageusement, le tamis 21 peut être un tamis en forme de courroie sans fin qui circule devant un dispositif de décolmatage de sorte qu'il n'est pas nécessaire de le remplacer périodiquement. Afin d'éviter que les matières végétales ne pourrissent en dégageant de mauvaises odeurs, on peut ajouter à celles-ci, avant de les placer dans les cuves filtrantes, de la chaux ou un sel de chaux, de préférence du superphosphate de chaux, à raison de 1 à 3 kilos pour 200 kilos de matière végétale. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'arrosage localisé par de l'eau chargée de particules organiques ou minérales qui sort d'une station d'épuration d'eaux usées ou qui provient d'un cours d'eau caractérisé en ce que l'on filtre l'eau en la faisant circuler à faible vitesse à travers un lit filtrant (18) composé de matières végétales broyées ou hachées contenues dans une cuve (7) équipée de cloisons en chicane (16). 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on fait - circuler l'eau qui a traversé lesdites matières végétales à travers un ou plusieurs tamis (21) à mailles très fines qui retiennent les#particules ayant une dimension supérieure à 100 pm. 3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites cuves (11) sont montées pivotantes autour d'un axe horizontal (x x1) et après une période de filtrage de plusieurs jours on renouvelle le lit filtrant (18) et on récupère les matières végétales chargées de particules pour confectionner un compost. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que avant le début d'une période de filtrage, on ajoute aux matières végétales de la chaux ou un sel de chaux, de préférence du superphosphate de chaux, à raison de 1 à 3 kilos pour 200 kilos de matières végétales. 5 - Dispositif de filtrage d'eau chargée de particules organiques ou minérales sortant d'une station d'épuration d'eaux usées ou provenant d'un cours d'eau caractérisé en ce qu'il comporte une ou plusieurs cuves (7) qui sont montées pivotantes autour d'un axe horizontal (x xl), qui sont divisées en compartiments par des cloisons en chicane (16) et qui contiennent des matières végétales (18) broyées ou hachées. 6 - Dispositif de filtrage selon la revendication 5 caractérisé en ce que le dernier compartiment de chaque cuve atteint par l'eau comporte un ou plusieurs tamis (21) à mailles très fines à travers lesquels passe l'eau qui a traversé le lit filtrant de matières végétales et qui retiennent les particules ayant des dimensions supérieures à 100 pm. 7 - Dispositif de filtrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que chacune desdites cuves comporte un couvercle (11) qui est articulé autour d'une charnière (22) située le long d'un bord supérieur longitudinal de la cuve (7). 8 8 - Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que des tamis ou des cloisons perforées (17) sont disposés dans les espaces libres entre ledit couvercle (11) et le bord supérieur des cloisons (16) qui partent du fond (15) de la cuve.