Brevet FR2697012A1 — publié le 19940422

KIT DE DEPOLLUTTON POUR CONDUITE D'EAU La présente invention concerne la dépollution des eaux circulant dans une conduite, notamment des eaux de rejets industriels. Elle concerne plus particulièrement un dispositif, qui se présente sous forme d'un kit, permettant d'assurer la dépollution des eaux circulant naturellement, sans pompage, dans de telles conduites. La protection de l'environnement conduit les pouvoirs publics à Imposer des conditions de plus en plus draconiennes aux industriels en ce qui concerne les rejets notamment liquides provenant de leurs ateliers de fabrication Ceci conduit lesdits industriels à mettre en place des installations de traitement des eaux destinées à éliminer tous les corps indésirables et principalement toxiques qui y sont présents avant que ces eaux soient elles-mêmes rejetées dans les cours d'eau naturels. Cependant il est fréquent de constater que malgré les précautions prises des cours d'eau naturels peuvent être pollués d'une manière anormale en cas de pluies abondantes. Cette pollution provient de ce que le sol des ateliers voire même des terrains entourant une usine peut être imprégné par des espèces solubles polluantes voire même toxiques provenant des liquides, des vapeurs ou même des poussières rejetées par l'usine. Les pluies abondantes lavent le terrain, emportent les corps à l'état dissous et sont emportés dans l'eau de pluie qui ruisselle et est collectée dans les conduites d'eau qui vont jusqu'au cours d'eau naturel. Le but que se sont fixé les demandeurs est de proposer un kit de dépollution qui soit facilement implantable dans les regards des conduites d'eau et qui puisse remédier à l'inconvénient précité. Ce but est parfaitement atteint par le kit de dépollution de l'invention à monter sur une conduite d'eau qui comporte, sur son parcours,une cuve fermée par un couvercle et qui est raccordée à la partie amont de ladite conduite par un premier orifice de raccordement et à la partie aval par un second orifice de raccordement.Ledit kit comprend a) un cadre rigide de rétention b) un matériau plan filtrant à fonction ionique rétentrice des corps toxiques présents dans l'eau, conformé pour être placé sur ledit cadre de rétention, c) un ensemble de glissières aptes à être fixées verticalement à l'intérieur de la cuve et selon lesquelles peut être monté, après fixation, de manière amovible et étanche un cadre de rétention qui, une fois monté, délimite dans la cuve au moins deux compartiments, à savoir un compartiment amont dans lequel débouche le premier orifice et un compartiment aval dans lequel débouche le second orifice. Ainsi les eaux qui s'écoulent à l'intérieur de la conduite pénètrent, par l'intermédiaire du premier orifice, dans le compartiment amont, elles viennent en contact avec le matériau filtrant qui retient par échange ionique ou complexation les corps toxiques présents dans l'eau; l'eau ainsi débarrassée de ces corps toxiques passe à travers le matériau filtrant, pénètre dans le compartiment aval et, passant par le second orifice, poursuit son parcours dans la conduite jusqu'à être déversée, par exemple dans la rivière longeant l'usine. Ainsi les eaux rejetées dans ce cours d'eau naturelle sont totalement exemptes de corps toxiques. On comprend que le matériau filtrant monté sur le cadre rigide doit comporter deux particularités, d'une part être suffisamment perméable pour permettre l'écoulement naturel du liquide et d'autre part présenter dans sa structure polymérique des groupements fonctionnels ioniques aptes à retenir par échange d'ions ou complexation les corps toxiques présents dans l'eau. De préférence ce matériau filtrant est un non-tissé, notamment en polypropylène ou en viscose, sur la structure duquel les groupements fonctionnels ioniques ont été greffés, par exemple par voie radicalaire, à l'aide de monomères comportant au moins un desdits groupements fonctionnels ioniques. L'avantage du polypropylène est qu'il arrête naturellement les traces d'hydrocarbures qui peuvent être présentes dans l'eau. De préférence le matériau filtrant est réalisé sous la forme d'une poche dans laquelle le cadre rigide peut être enfilé en sorte que c'est le matériau plan qui assure lui-même l'étanchéité du cadre lors de son coulissement dans les glissières. En plus de la facilité de mise en place du matériau filtrant par rapport à son cadre, la forme de poche précitée présente la particularité d'interposer sur le trajet du liquide une double paroi. Il est possible de confectionner cette poche à partir de la superposition de deux matériaux filtrants comportant respectivement des fonctions ioniques de rétention différentes. De préférence, dans ce cas, le cadre est composé de deux montants rectangulaires, accolés et reliés entre-eux par un ensemble de ressorts Il suffit à l'opérateur de comprimer les ressorts pour introduire le cadre dans la poche, lorsque les ressorts sont relâchés, leur action permet d'obtenir une mise sous tension du matériau plan formant la poche. Selon un autre mode de réalisation, le kit de dépollution selon l'invention comporte deux ou trois cadres rigides de rétention et deux ou trois ensembles de glissières. Avantageusement dans ce cas, l'un des matériaux plans comporte structurellement des fonctions échangeuses d'ions anioniques et l'autre des fonctions échangeuses d'ions cationiques. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'un exemple de réalisation du kit de dépollution pour conduite d'eau illustré par le dessin annexé dans lequel - la figure l est une vue schématique de dessus de la conduite sur laquelle a été monté ledit kit, - la figure 2 est une vue schématique en coupe selon l'axe AA de la figure 1, - et la figure 3 est une vue en perspective d'un cadre en train d'être enfilé sur un matériau filtrant en forme de poche. Le kit de dépollution l de l'invention est spécialement conçu pour être monté dans une conduite d'eau, comportant un regard c'est-à-dire une cuve 4 qui a, dans l'exemple illustré, sensiblement la forme d'un parallélépipède rectangle, qui est raccordée d'une part à une conduite amont 2 et d'autre part à une conduite aval 3. Les termes amont et aval sont pris par rapport à la direction de déplacement de l'eau à l'intérieur de la conduite. La conduite amont 2 débouche dans la partie inférieure de la face 5 de la cuve 4, au niveau du fond de celle-ci. La conduite aval 3 débouche dans la partie inférieure de la face 6, en visà-vis de la face 5, au niveau du fond de la cuve 4. Les conduites amont 2 et aval 3 ont, de manière connue, une déclivité suffisante pour permettre l'écoulement naturel de l'eau dans le sens de la flèche D. Le kit de dépollution l comprend trois éléments le premier élément est un cadre rigide de rétraction, le deuxième élément est un matériau plan filtrant à fonction ionique rétentrice des corps toxiques présents dans l'eau et le troisième élément est un ensemble de glissières qui sont aptes à être fixées verticalement à l'intérieur de la cuve. Le matériau plan filtrant est conformé pour être placé sur le cadre de rétention. Une fois l'ensemble de glissières fixé dans la cuve, le cadre de rétention garni du matériau filtrant peut être monté sur glissières de manière étanche et amovible, le cadre de rétention délimite alors dans la cuve 4 au moins deux compartiments, à savoir un compartiment amont 19 dans lequel débouche la conduite amont 2 et le compartiment aval 20 dans lequel débouche la conduite aval 3. Dans l'exemple illustré, à l'intérieur de la cuve, sur le fond 7 et sur les deux autres faces 8 et 9 sont fixées deux jeux de glissières 10 et 11. Chaque jeu de glissières est destiné à recevoir un cadre rigide respectivement 12 et 13 , sur lequel est placé un matériau filtrant respectivement 14 et 15. Dans la représentation qui en est faite à la figure 3, le matériau filtrant est réalisé sous la forme d'une poche ouverte à une extrémité, tandis que le cadre rigide 12,13 est composé de deux montants rectangulaires 16,17 accolés et reliés entre-eux par un ensemble de ressorts, non représentés sur la figure. Lors de l'introduction du cadre 12 à l'intérieur de la poche constituant le matériau filtrant 14, l'opérateur prend soin de comprimer le ressort, la dimension de la poche étant choisie pour que ledit cadre puisse être entré dans la poche sous cette condition. Une fois le cadre 12 introduit entièrement dans la poche, les ressorts ainsi libérés assurent la mise en tension du matériau filtrant sur le cadre 12. Chaque jeu de glissières 10,11 est composé de plaques fixées à la paroi correspondante de la cuve et délimitant un espace intérieur apte à recevoir le cadre 12,13 muni de son matériau filtrant 14. Dans le cas précité d'un matériau sous forme de poche, l'étanchéité du cadre par rapport à la cuve est obtenue grâce à la compression du matériau filtrant lui-même et également à l'action des ressorts. La cuve 4 est fermée à sa partie supérieure par un couvercle 18 ,sur la face intérieure duquel peuvent être également fixées des glissières, permettant d'assurer une étanchéité parfaite du cadre par rapport à la cuve# Comme on peut le voir aux figures 1 et 2, les deux cadres 12,13 équipés de leur matériau filtrant 14,15 délimitent l'intérieur de la cuve 4 en trois compartiments : le compartiment amont 19 dans lequel débouche la conduite amont 2, le compartiment aval 20 qui donne dans la conduite aval 3 et enfin le compartiment intermédiaire 21 qui se trouve entre les deux cadres 12,13. Le matériau filtrant est un tissu réalisé à partir de fils de filaments continus en polypropylène. Ce tissu a subi un traitement préalable de greffage à l'aide d'un monomère polymérisable comportant une ou plusieurs fonctions ioniques, rétentrices de corps toxiques. Le greffage du polypropylène est obtenu par un traitement préalable d'activation par exemple par irradiation sous faisceau d'électrons,et d'une imprégnation par un bain contenant le monomère polymérisable à fonctions rétentrices, L'eau 22 provenant de la conduite amont 2 arrive dans le compartiment amont 19 au contact du matériau filtrant 12. Ce matériau 12 a une perméabilité suffisante pour permettre la diffusion de cette eau 22 jusqu'au compartiment intermédiaire 21. Au cours de ce passage à travers le matériau filtrant 12, les fonctions rétentrices supportées par le matériau filtrant 12 arrêtent tout ou partie des corps toxiques présents dans cette eau 22. S'agissant en particulier de fonctions du type échangeurs d'ions anioniques, on comprend que seuls les corps toxiques dissous dans l'eau sous forme anionique sont retenus par le matériau filtrant 12. L'eau 23 contenue dans le compartiment intermédiaire 21 et débarrassée des corps toxiques à l'état d'anions qu'elle contient, passe à travers le matériau filtrant 13 pour pénétrer dans le compartiment aval 20 et passer dans la conduite aval 3. Lors du passage de cette eau 23 à travers le second matériau filtrant 15, les fonctions rétentrices supportées par celui-ci captent les corps toxiques correspondants contenus dans cette eau 23. S'agissant de fonctions d'échanges d'ions du type cationique, le second matériau filtrant 15 arrête les corps dissous dans l'eau 23 à l'état de cations. Ainsi l'eau 24 passant dans le compartiment aval 20 et s'écoulant par la conduite aval 3 ne comporte plus de corps toxiques arrêtés par les fonctions rétentrices des matériaux filtrants 14 et 15. Comme on peut le comprendre, lorsque le débit de l'eau qui traverse la conduite est faible, l'eau qui pénètre dans le premier compartiment va traverser rapidement le matériau filtrant et passer dans le second compartiment. Par contre lorsque le débit traversant la conduite est plus élevé, ou encore lorsque la porosité du matériau filtrant va diminuer par exemple du fait d'un léger colmatage, le niveau d'eau dans le premier compartiment va s'élever dans la cuve, voire même remplir totalement le premier compartiment. Il va donc s'établir un équilibre, la cuve servant de réservoir tampon, régulant la capacité de diffusion de l'eau à travers le matériau filtrant. Le fait que le matériau plan filtrant comporte dans sa structure polymérique des fonctions ioniques est un avantage important. En effet dans le cas de fonctions polaires (et non ioniques) les liaisons mises en oeuvre sont trop labiles et aléatoires, ce qui présente des risques quant à l'efficacité de l'arrêt des corps toxiques circulant dans la conduite. Le fait que les fonctions ioniques soient supportées par des greffons fixés sur la structure polymérique proprement dite du matériau est un autre avantage - En effet lorsque le matériau filtrant est fonctionnalisé par substitution, c'est-à-dire par création des fonctions directement sur la structure polymérique du matériau on obtient un gonflement important du matériau, dès que la capacité d'échange d'ions atteint une certaine valeur, variable selon le type de fonction ionique. Il s'ensuit une perte de charge dans la conduite qui est incompatible avec les débits d'écoulement habituels et qui peut provoquer des débordements inadmissibles. De plus la fonctionnalisation par substitution diminue fortement la résistance mécanique du matériau. A titre d'exemple , avec un non-tissé viscose, greffé à fonction carboxylique, ayant une capacité d'échange d'ion de 2,6 méq/g on a obtenu un arrêt des corps toxiques présents dans l'eau à raison de 3mg/l, ladite eau circulant dans la canalisation avec un débit de l'ordre de 500m3/m2.h. Un tel débit correspond au débit maximal constaté dans une conduite. La limite de détection prise pour cet essai était 100 fois inférieure aux normes actuelles de rejets, elle a été suivie par analyse à l'aide de radio-traceurs, acétate de mercure marqué dans le cas de cet élément. Grâce au kit de l'invention, il est donc possible d'absorber tous les à-coups de débit et tous les à-coups de concentration. Il suffit de remplacer régulièrement le matériau filtrant. Bien sûr il revient à l'homme du métier de déterminer les fonctions rétentrices qui seront nécessaires en fonction du risque de pollution spécifique aux lieux d'implantations du kit de dépollution. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple non exhaustif. En particulier si le matériau filtrant est de préférence sous forme d'une bande d'un non-tissé; d'un tissu ou d'un tricot de polypropylène, du fait que ce matériau présente la caractéristique de retenir les traces d'hydrocarbure présentes dans l'eau à dépolluer, le matériau filtrant peut également être dans toutes matières, notamment cellulosiques, par exemple en viscose. Le montage du matériau filtrant sur le cadre peut être réalisé par tout moyen approprié. S'agissant d'une nappe de non-tissé, cette nappe peut être simplement placée entre deux montants rectangulaires et coincée entre celles-ci lors du coulissement de ces montants entre les glissières. Le matériau plan peut aussi être sous toute présentation lui assurant un contact étroit avec les eaux de rejet, par exemple sous forme de bourres, de mèches. De plus le nombre de cadres peut être supérieur à deux, par exemple trois cadres, équipés respectivement d'une nappe de polypropylène, d'un matériau filtrant anionique et d'un matériau filtrant canonique Les fonctions ioniques sont par exemple du type sulfonique, carboxylique, ammonium quaternaire, amine tertiaire ou complexante REVENDLCATIONS 1. Kit de dépollution à monter sur une conduite d'eau qui comporte, sur son parcours, une cuve (4) fermée par un couvercle (18) et raccordée à la partie amont (2) de ladite conduite par un premier orifice de raccordement et à la partie aval (3) par un second orifice de raccordement, caractérisé en ce qu'il comprend a) un cadre rigide (12,13) de rétention b) un matériau plan filtrant (14,15) à fonction ionique rétentrice des corps toxiques présents dans l'eau, conformé pour être placé sur le cadre rigide, c) et un ensemble de glissières (10,11) aptes à être fixées verticalement à l'intérieur de la cuve (4) et selon lesquelles peut être monté, après fixation, de manière amovible et étanche ledit cadre de rétention (12,13) qui, une fois monté, délimite dans la cuve au moins deux compartiments, à savoir un compartiment amont (19) dans lequel débouche le premier orifice et un compartiment aval (20) dans lequel débouche le second orifice. 2. Kit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau filtrant (14,15) est un non-tissé, un tissu ou un tricot sur la structure polymérique duquel des groupements fonctionnels ioniques ont été obtenus par greffage à l'aide de monomères comportant au moins une desdites fonctions ioniques. 3. Kit selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le matériau filtrant (14,15) est réalisé sous la forme d'une poche dans laquelle le cadre rigide (12,13) peut être enfilé en sorte que c'est le matériau plan qui assure lui-même l'étanchéité du cadre lors de son coulissement dans les glissières. 4. Kit selon la revendication 3 caractérisé en ce que le cadre est composé de deux montants rectangulaires (16,17) accolés et reliés entre-eux par un ensemble de ressorts. 5. Kit de dépollution selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu il comporte deux ou trois cadres rigides (12,13) de rétention et deux ou trois ensembles de glissières (10,11). 6. Kit selon la revendication 5 caractérisé en ce que les matériaux plans filtrants à monter sur les différents cadres de rétention (12,13) comportent des fonctions rétentrices ioniques différentes. 7. Kit selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'un des matériaux plans comporte structurellement des fonctions échangeuses d'ions anioniques et un autre des fonctions échangeuses d'ions cationiques