Brevet FR2694929A1 — publié le 19940225

Procédé et dispositif d'assainissement des eaux de rivières et des eaux uséesrpar centrifugation. injection d'air. aspiration, filtration accélérée et oxygénation. Ce procédé utilise, pour l'assainissement des eaux de rivières et des eaux usées le principe de blocage de l'eau de la rivière, puis de canalisation à travers des tubes aux diamètres variables pour produire des forces motrices, avec l'assainissement par centrifugation, injection d'air et aspiration de l'eau. Il est combiné également avec le pompage de l'air dans la rivière afin de l'oxygéner en permanence pour combattre les bactéries et la végétation sous l'eau due au manque d'oxygène d'une part, et -produire un courant d'air en amont de rivière éloignant les poissons de la Station d'assainissement afin de les protéger. Une unité accessoire de filtration accélérée est installée pour répondre au niveau du débit. Le dispositif d'assainissement est disposé en série et/ou en parallèle pour permettre l'utilisation d'un nombre considérable d'engins sollicitant la force motrice produite par l'eau sous pression canalisée. De là la possibilité d'installer des générateurs de l'énergie électrique actionnés par la force motrice produite par l'eau canalisée. Les coûts de revient de l'exploitation sont très faibles étant donné qu'ils n'utilisent que l'énergie de l'eau canalisée et la possibilité d'installer La Station d'assainissement loin du point de départ des conduites de canalisation. Il se caractérise par des conditions hygiéniques idéales car les déchets sont ramassés directement dans des sacs spéciaux facilitant leur stockage ou leur incinération. Le dispositif de mise en oeuvre de ce procédé est composé de 1) Deux barrages-ponts (Fig. 1 - Pi et P2). Chacun est muni d'un portail (Pla et P2a) permettant le passage des engins de navigation dans les deux sens. Ils s'ouvrent alternativement à des intervalles réguliers. Pour des raisons esthétiques et de divertissement facilitant leur intégration dans l'environnement d'une ville, les deux barrages-ponts sont revêtus de miroirs reflétant le mouvement de l'eau. 2) Deux tubes de canalisation (Tu12, Tu13) pour détourner l'écoulement de l'eau. Ils sont creusés à un mètre au dessus du fond de la rivière. Ils sont munis de grilles (G1, G4) de rétention des déchets de grande taille avec spatules (G2, G3) tournantes par la circulation de l'eau dans les canalisations (Tu12, Tu13) facilitant le ramassage des déchets accumulés sur les grilles de rétention (G1, G4) dans des sacs-grilles spéciaux (D5, D6). Le diamètre de ces deux tubes (Tu12, Tu13) est de 1 mètre (ou sera modifié lors de l'expérimentation). Chacun est muni d'une vanne (V1 et V2) permettant son utilisation alternativement. Leur surface interne est sous forme de spirale. Ils sont situés en amont devant le Pont-Barrage (P1). 3) Un bassin de pression (Fig 1 - BP) , auquel débouchent les tubes des canalisations (Tul2, Tu13) qui est destiné à constituer un réservoir d'eau de 200 000 m3 ou plus afin d'assurer une pression permanente permettant la production de la force motrice dans les tubes de pression (Tul ou Tulbis). 4) Tubes de pression (Tul, Tulbis), dont le diamètre est largement inférieur au diamètre des tubes de canalisation (Tu12, Tu13) (25cm ou sera modifié à l'expérimentation) auquels sont reliés, à travers le bassin de pression (BP - fig 1), les tubes de canalisation (Tul2, Tu13). Le nombre de tubes de pression correspond au nombre des unités d'assainissement parallèles permettant une utilisation conjointe ou alternative (Tul et Tulbis). Dans le tube (Tul) circule l'eau sous-pression canalisée actionnant consécutivement les turbines (hélices) (H1, H2, H3 etc...). Sa surface interne est sous forme de spirale. Il est muni également des soupapes internes (1si, 2So etc...) interdisant le mouvement inverse de l'eau sous pression. L'eau circulant dans le tube (Tul) passe dans la centrifugeuse (C1) pour l'assainir, puis elle est aspirée par la pompe aspiratrice de l'eau (El) et conduite par le tube (Tu4) au bassin (B1) pour qu elle soit pompée de nouveau par la pompe à eau (R) à travers le tube (Tu5), à la centrifugeuse (C2). De la centrifugeuse (C2) il est aspirée par la pompe aspiratrice (E2) et conduite à travers le tube (Tu8) à la rivière en aval, derrière le pont-barrage (P2). L'eau conduite par le tube (Tu4) peut être également déversée directement dans les bassins de l'unité de filtration accélérée (B3, B4) d'ou elle est aspirée par la pompe aspiratrice (M1) et conduite au bassin (B1). Le tube (Tul) est muni d'une prolongation (Tu16) en deux directions s'élevant au dessus de la station au niveau de la surface de la rivière dont la valve (V9a) sera ouverte pour permettre l'écoulement de l'eau à travers le tube (Tu16) vers les bassins (B3 ou B4) en cas de problèmes de fonctionnement résultant de déséquilibre entre le debit d'assainissement et le débit de l'écoulement de l'eau dans la centrifugeuse (C1). Ainsi que la valve (V9b) permet de diriger l'eau non-assainie débordant de la centrifugeuse (C1) à la rivière en amont devant le pont barrage (P1). 5) La Station d'assainissement est installée à 5 mètres ou plus au dessous du niveau de fond de la rivière. Ses éléments fonctionnent par la force motrice produite par l'eau canalisée sous pression. Elle est composée A) Des centrifugeuses (Figs. 1, 2 et 3 - C1, C2, C3) constituées * d'un bloc tournant hermétique compose a) d'un plateau (5d - fig 2) à relief (5d'), b) d'une paroi perméable (5K - fig 2) constituée des couches consécutives suivantes : grille interne (C'2), tissu (laine ou autre) (C'3), gravats très fins (C'4), tissu (laine ou autre) (C'5), grille (C'6). Le diamètre des trous des grilles est de 0,5mm. Les centrifugeuses sont reliées d'un côté à des tubes (5b - Fig 2) d'aspirateurs d'eau traitée (El, E2 - Fig 1, E3 - Fig 3) et du côté opposé des tubes (5c) d'injection de l'air. Le bloc tournant est fixé à un arbre (5f) dont l'extrémité inférieure est munie des hélices (turbines) (5e) qui sont actionnées par l'eau venant du tube (Tul) de l'eau canalisée, comme indiqué ci-dessus. * d'un couvercle (Fig 2 - C'1) qui comporte: a#) deux spatules fixes (5h) montées plongeantes dans la centrifugeuse pour ramasser les déchets accumulés sur la surface intérieure de la grille (C'2) et les amener dans une ramasseuse (5i). Cette opération est facilitée par l'air injecté venant du tube d'injection d'air (5c). b') deux tubes d'aspiration de déchets (5g) contenus dans la ramasseuse (5i). Ils conduisent les déchets ainsi aspirés aux sacs (D1, D2, D3, D4 - Fig 1 - ou D5 Fig 3) de ramassage. Les sacs (D1, D2, D3 ou D4 - fig 1) sont utilisés alternativement afin d'assurer l'interchangeabilité. c') robinet (5L) fournissant de l'eau à assainir venant du tube (Tul - Fig 1) à la centrifugeuse (C1 - Fig i),du bassin (B1 - fig 1) pompée par la pompe à eau (R - Fig 1) à la centrifugeuse (C2 - Fig 1) ou des eaux usées des canalisations (EG1, EG2 - fig 3) pompée par la pompe (RE1 - fig 3) à la centrifugeuse (C3 - fig 3). Le couvercle (C'1 - Fig 2) fait bloc avec le corps extérieur assurant l'hermétisme et l'étanchéité. Il est fixe durant le fonctionnement. B) Pompes à eau (R - Fig 1, RE1 - fig 3) La pompe (R -fig 1) fournit la centrifugeuse (C2) en eau à assainir du bassin (B1), la pompe (RE1 - fig 3) fournit la centrifugeuse (C3 - fig 3) en eau usée venant des canalisations (EG1, EG2 - fig 3). C) Pompes Aspiratrices d'eau (El, E2 , M1 - Fig 1, E3 - fig 3) Pompes d'aspiration de l'eau assainie venant des centrifugeuses (Cl, C2, C3) ou des bassins (B3 ou B4). La première (El) déverse l'eau venant de la centrifugeuse (C1) au bassin (B1), ou aux bassins de l'unité de filtration accélérée (B3 ou B4). La deuxième (E2) déverse l'eau assainie venant de la centrifugeuse (C2) à la rivière en aval derrière le pont-barrage (P2) à travers le tube (Tu8). La troisième (M1) aspire l'eau des bassins (B3 ou B4), à travers le tube (Tu17), et la pompe au bassin (B1), à travers le tube (Tu18). La quatrième (E3 - fig 3) évacue l'eau usée assainie dans la centrifugeuse (C3 - fig 3). D) Pompes d'injection d'air (S1, S2 - Fig 1, S3 - Fig 3) Elles injectent de l'air dans le tube (5c - Fig 2) des centrifugeuses (C1, C2 - Fig 1, C3 - fig 3) afin de faciliter le ramassage de déchets accumulés sur la paroi intérieure (C'2 - Fig 2). E) Pompes Aspiratrices des déchets (Ai, A2 - Fig 1, A3 - Fig 3) Elles aspirent les déchets accumulés dans les ramasseuses (5i - Fig 2) des centrifugeuses et les conduisent aux sacs (D1, D2, D3, D4 - fig 1 ou D5 - fig 3). F) Pompe à eau (F - Fig 1) Elle absorbe l'eau qui s'égoutte, dans le bassin (B2), des sacs (D1, D2, D3 ou D4) et la conduit à travers le tube (TulO) au bassin (B1) ou bassins de filtration accélérée (B3, B4 - fig 1). G) Compresseur d'air (CO - Fig 1) : Pompe fournissant de l'air aux eaux de la rivière ou autres pour les oxygéner à travers le tube (Tu9) et au même temps produire un courant puissant au niveau des tubes (Tu12 et Tu13) éloignant et empêchant les poissons de s'approcher de La Station d'assainissement. H) Sacs de ramasage de déchets, poreux (D1, D3, D2, D4 - Fig 1, D5 - Fig 3). Ils sont poreux et munis des vannes (V4, V5, V6, V7) permettant leur utilisation I) Une unité (ou plus) de production d'énergie électrique (T - Fig 1). Ceci est favorisé par la disposition en série des dispositifs sujets à la même pression d'eau canalisée. K) Une unité de filtration accélérée constitué de - deux bassins de filtration (B3 et B4 - fig 1) recevant les eaux débordées non assainies à travers les tubes (Tu15 ou Tu14 - fig 1) ou les eaux assainies pompées de la centrifugeuse (C1) par la pompe (El), à travers le tube (Tu4). Ils s'utilisent alternativement permettant le ramassage des déchets retenus dans les sacs (X1 ou X2). Les deux bassins sont constitués des â) sacs épais, poreux, changeables (Xl ou X2) qui retiendront les déchets, b") plusieures couches successives de filtration composées de gravats et de sables de tailles différentes, cel) deux tubes (Tul9 et Tu20) conduisant les eaux de deux bassins (B3, B4), en cas de débordement, au bassin (si), d") deux vannes (V11, V12) permettant le pompage alternatif par (M1) de l'eau filtrée, e") deux vannes (V13, V14) permettant l'arrivée alternative de l'eau pompée par le (El) à travers le tube (Tu4). - d'une pompe aspiratrice (Ml) pour la filtration accélérée. FONCTIONNEMENT: 1) Bloquer l'eau de rivière par l'un des deux barragesponts (P1 , P2), la canaliser à travers l'un des deux tubes de canalisation (Tu12 ou Tu13) au bassin de pression (BP - fig 1) puis à travers le tube d'eau sous pression (Tul), dont la paroi interne est en forme de spirale, pour produire une force motrice considérable permettant de faire tourner consécutivement les engins (Cl, Ai, S1, El, C2, R, S2, E2, A2, CO, F, T, Ml - Fig '1) et (RE1, C3, A3, S3, E3 - fig 3). 2) a) Amener l'eau de la rivière directement à la centrifugeuse (C1 - fig 1) à travers le tube (Tul - fig 1) par le tube (5L - Fig 2). b) Centrifuger et pulveriser l'eau à assainir en le rejetant contre la paroi interne (Fig 2 - C'2) sous l'effet du mouvement circulaire rapide du plateau (5d - fig 2) et la paroi (5K - fig 2). c) Absorber l'eau pulvérisée à travers la paroi (Fig 2 - 5d) par la pompe aspiratrice d'eau (El - Fig 1) . d) Conduir l'eau centrifugée aux bassins (B1, B3 ou B4 - fig 1). e) Pomper l'eau du bassin (B1 - fig 1) dans la centrifugeuse (C2 - fig 1) pour la centrifuger une deuxième fois. f) Absorber l'eau centrifugée de la centrifugeuse (C2 - fig 1) à travers la paroi (5k - fig 2) par le tube (5b - fig 2) par la pompe ( la déverser en aval de la rivière derrière le pont (P2 fig 1) par le tube (Tu8 - fig 1). g) Injecter de l'air par les pompes d'injection d'air (S1, S2 - fig 1, S3 - fig 3) dans les centrifugeuses (Ci, C2 - fig 1, C3 - fig 3) pour éjecter les déchets accumulés sur la surface interne (C'2 - Fig 2) de la paroi tournante (5K - fig 2) dans la ramasseuse (5i - Fig 2). h) Aspirer les déchets accumulés dans la ramasseuse (5i - Fig 2) à travers (5g - Fig 2) par les pompes-aspiratrices : (Ai - Fig 1) par le tube (Tu3 fig 1) pour la centrifugeuse (C1 - Fig 1), par la pompe aspiratrice (A2 - Fig 1) pour la centrifugeuse-(C2 - Fig 1), par la pompe aspiratrice (A3 - Fig 3) pour la centrifugeuse (C3 - fig 3) puis les évacuer dans des sacs de ramassage. i) pomper l'eau égoutée des sacs de ramassage dans le bassin (B2 - fig 1) par la pompe à eau (F - fig 1) dans le bassin (B1, B3 ou B4) pour la centrifuger une deuxième fois dans la centrifugeuse (C2 - fig 1). 3) Filtrer l'eau des bassins (B3 ou B4 - fig 1) en l'aspirant par la pompe aspiratrice d'eau (M1 - fig 1) et la pomper dans le bassin (B1 - fig 1). 4) a) Amener les eaux usées dans des canalisations (EG1, EG2 - fig 3), installées à l'intérieur de rivières pour les collectées directement, dans la centrifugeuse (C3 - fig 3) par la pompe (RE1 - fig 3) par le tube (5L - Fig 2). b) Effectuer les opérations (a - i) de l'étape (2). 5) pomper de 1, air par le compresseur (Co - fig 1) dans la rivière en amont et en aval afin de l'oxygener et de produire un courant puissant en amont devant les tubes de canalisation (Tu12 et Tu13 - fig 1) éloignant les poissons de la Station d'assainissement. 6) Produire de l'énergie électrique par le générateur (T - fig 1) pour les besoins de la Station d'assainissement en électricité. REVENDICATIONS 1) Procédé d'assainissement d'eau caractérisé en ce qu'il consiste à - amener l'eau à assainir dans une centrifugeuse, - séparer les déchets de l'eau par centrifugation, - aspirer l'eau ainsi assainie par une pompe aspiratrice d'eau, - injecter de l'air dans la centrifugeuse par une pompe d'injection d'air afin d'éjecter les déchets accumulés sur la paroi de la centrifugeuse, - aspirer les déchets extraits dans la centrifugeuse par une pompe d'aspiration de déchets pour les évacuer. 2) Dispositif d'assainissement d'eau pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est composé - de centrifugeuses (C1, C2, C3) constituées * d'un bloc tournant hermétique composé a) d'un plateau (5d), b) d'une paroi perméable (5K), c) d'un tube (5b) d'aspiration d'eau traitée, d) d'un tube (5c) d'injection d'air, e) d'un arbre (5f), f) d'une turbine (5e) actionnée par l'eau venant du tube (Tul) de l'eau canalisée, * d'un couvercle (C'1) qui comporte: a' > deux spatules (5h), b' > deux tubes d'aspiration de déchets (5g), c') un robinet (5L) fournissa t de l'eau à assainir. 3) Procédé d'assainissement de l'eau de rivière selon la revendication 1 caractérisé en outre en ce qu'il consiste à - bloquer l'eau de rivière par l'un de deux barrages-ponts (P1 , P2), - canaliser l'eau ainsi déviée à travers l'un de deux tubes de canalisation (Tu12 ou Tu13), - établir un bassin de pression (BP) conduisant l'eau à un tube d'eau de pression (Tul) pour produire la force motrice nécessaire au fonctionnement du dispositif d'assainissement, - amener l'eau de la rivière directement à la centrifugeuse (C1) à travers un tube (Tul) par un tube (5L). 4) Dispositif d'assainissement de l'eau de rivières pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il est composé - de deux barrages-ponts chacun muni d'un portail, - de deux tubes de canalisation (Tu12, Tu13) pour détourner l'écoulement de l'eau, munis des grilles (G1, G4) de rétention des déchets de grande taille avec spatules (G2, G3) tournantes par la circulation de l'eau dans les tubes de canalisation (Tu12, Tu13) facilitant le ramassage des déchets accumulés sur la grille de rétention (G1, G4), - d'un bassin de pression (BP), - de tubes d'eau de pression (Tul, Tulbis), - de centrifugeuses (C1, C2, C3) constituées * d'un bloc tournant hermétique composé a) d'un plateau (5d), b) d'une paroi perméable (5K), c) d'un tube (5b) d'aspiration d'eau traitée, d) d'un tube (5c) d'injection de air, e) d'un arbre (5fez f) d'une turbine (5e) actionnée par l'eau venant du tube (Tul) de l'eau canalisée, * d'un couvercle (C'1) qui comporte: a) deux spatules (5h) montées plongeantes dans la centrifugeuse, b') deux tubes d'aspiration de déchets (5g), c') un robinet (5L) fournissant de l'eau à assainir, - de pompes aspiratrices d'eau (El, E2), - de pompes d'injection d'air (Si, S2), - de pompes aspiratrices des déchets (Ai, A2). 5) Procédé d'assainissement selon les revendications 1 et 3 permettant l'assainissement d'eaux usées caractérisé en ce qu'il consiste en outre a - amener des eaux usées collectées dans des canalisations (EG1, EG2), installées directement dans la rivière, dans la centrifugeuse (C3) par la pompe (RE1) par le tube (5L). 6) Dispositif d'assainissement selon la revendication 1 ou 4 permettant une filtration accélérée de l'eau caractérisé en ce qu'il comporte en outre - deux bassins de filtration (B3 et- B4) recevant les eaux débordées non assainies à travers des tubes (Tu15 ou Tu14) ou les eaux assainies pompées de la centrifugeuse (C1) par la pompe (El), à travers un tube (Tu4), qui s'utilisent alternativement permettant le ramassage des déchets retenus dans les sacs (X1 ou X2), Les deux dits bassins sont constitués de a";; sacs épais, poreux, changeables (X1 ou X2) qui retiendront les déchets, b") deux tubes (Tul9 et Tu20) conduisant les eaux de deux bassins (B3, B4), en cas de débordement, au bassin c") deux vannes (V11, V12) permettant le pompage alternatif par(M1) de l'eau filtrée, deux vannes (V13, V14) permettant l'arrivée alternative de l'eau pompée par le (El) à travers le tube (Tu4), - d'une pompe aspiratrice (M1) pour la filtration accélérée. 7) Dispositif d'assainissement selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un compresseur (CO) fonctionnant par la force motrice produite par l'eau canalisée destinée à pomper de l'air oxygenant l'eau de la rivière en aval et à produire un courant d'air puissant en amont devant les tubes de canalisation (Tu12 et Tu13) éloignant les poissons du la station d'assainissement.