Brevet FR2711129A1 — publié le 19950421

STATION DE TRAITEMENT ET DE RECYCLAGE D'EAU DE LAVAGE D'UNE MACHINE A LAVER DESCRIPTION La présente invention concerne une station de traitement et de recyclage d'eau de lavage d'une machine à laver. L'invention s'applique en général au lavage, par exemple d'instruments, dans les domaines scientifiques et médicaux et en particulier au domaine de la fabrication de circuits électroniques imprimés ou éventuellement intégrés. La fabrication des circuits imprimés nécessite une phase de nettoyage des plaquettes ou des substrats sur lesquels ont été formés des pistes conductrices et/ou des composants électriques. Le nettoyage des circuits imprimés comporte d'une part une action mécanique de finition, par aspersion des circuits ou par traitement d'ultrasons, et d'autre part une action chimique mettant en oeuvre divers produits solvants et détergents. Certains vecteurs liquides peuvent contribuer au nettoyage des circuits. On peut citer, par exemple les chlorofluorocarbones (CFC) ou leurs substituts (HCFC), le trichloéthane, le propanol ou encore des produits aqueux associés à des détergents. La plupart de ces produits, bien qu'efficaces, présentent certains désavantages liés à leur action néfaste sur l'environnement, leur toxicité et/ou leur trop grande inflammabilité. Aussi, a-t-on de plus en plus recours à un nettoyage à base de solutions aqueuses additionnées de détergents. Il reste cependant le problème de rejet des eaux usées contenant les détergents et résidus de 2 2711129 lavage. En outre, l'eau entrant dans la composition des solutions aqueuses utilisées pour le lavage doit présenter un certain nombre de caractéristiques, notamment de résistivité, de dureté et de neutralité. Il est donc nécessaire de traiter l'eau avant qu'elle ne soit utilisée pour le nettoyage des circuits. A titre d'exemple, il s'agit d'obtenir une eau dont la conductivité est inférieure à 10 pS (micro Siemens), dont le pH est de l'ordre de 7,5 0, 5, et ne contenant pas de particules de taille supérieure à gm. Dans une installation industrielle courante o la consommation en eau est élevée, le traitement de l'eau s'avère particulièrement coûteux. En outre, certaines réglementations apportent des restrictions concernant la consommation en eau par unité de surface à nettoyer, la nature des effluents et la dureté de l'eau rejetée. Il apparaît donc souhaitable de pouvoir disposer de moyens de recyclage de l'eau de lavage utilisée pour les circuits électroniques. Un but de la présente invention est de fournir une station de traitement et de recyclage de l'eau utilisée dans une machine à laver, par exemple des circuits électroniques, ou autres, permettant de se conformer aux exigences de protection de l'environnement, aux exigences réglementaires éventuelles, et de réduire le coût du nettoyage. Un autre but de l'invention est de fournir une station de traitement à un prix compétitif et adaptable aux besoins, par exemple de chaque unité de fabrication de circuits imprimés, quelle que soit son importance. A cet effet et selon l'invention, la station de traitement comprend: 3 2711129 - une cuve de stockage dans laquelle débouchent une canalisation d'amenée d'eau de lavage en provenance d'au moins une machine à laver, et une canalisation d'amenée d'eau de ville; - une canalisation de traitement et de recyclage reliant le fond de la cuve de stockage à la machine à laver et dans laquelle sont placés: * des moyens de pompage pour aspirer et mettre sous pression l'eau provenant de la cuve de stockage; * des premiers moyens de filtrage mécanique et des moyens de filtrage chimique; * des moyens de refroidissement de l'eau, placés en amont des moyens de filtrage chimique; et * des moyens de déminéralisation de l'eau disposés en aval des moyens de filtrage mécaniques et chimiques. Les termes amont et aval s'entendent par rapport au sens d'écoulement des eaux dans la canalisation de traitement. La cuve de stockage est une première fois emplie d'eau de ville prélevée sur le réseau de distribution urbain et, comme l'eau de lavage est recyclée dans la canalisation de traitement, la station peut alors pratiquement travailler en cycle fermé. Une très faible adjonction d'eau permet de compenser les pertes et de maintenir un niveau de remplissage de réserve satisfaisant dans la cuve. De plus, l'eau de lavage présente en général une minéralisation plus faible que l'eau du réseau de distribution urbain. Ainsi, des économies substantielles peuvent être réalisées non seulement sur l'eau mais aussi sur les moyens de déminéralisation. 4 2711129 La station de traitement selon l'invention peut être associée à tout type de machine à laver. Celle-ci peut notamment être polyvalente ou prévue pour un type particulier d'objets à nettoyer, tels par exemple des circuits imprimés. Selon un aspect de l'invention, les premiers moyens de filtrage mécanique comportent une première et une seconde cartouche de filtrage. Ces cartouches recueillent les particules et les résidus mécaniques provenant notamment des circuits imprimés. Les première et seconde cartouches ont un pouvoir de coupure différent de manière à arrêter progressivement les particules selon leur taille. Les premiers moyens de filtrage sont placés de préférence soit juste avant, soit juste après les moyens de pompage et avant les autres moyens de traitement afin d'éviter que ceux-ci ne soient obturés par les particules. Selon un autre aspect de l'invention, les moyens de filtrage chimique, qui sont prévus essentiellement pour retenir les détergents dans les eaux de lavage, sont équipés de filtres à charbon actif. Des moyens de refroidissement pourvus d'un échangeur thermique sont disposés en amont des filtres à charbon actif, afin d'amener l'eau à une température de traitement adaptée à ce charbon actif, typiquement de l'ordre de 25 C. De manière avantageuse, des seconds moyens de filtrage mécaniques peuvent être placés sur la canalisation de traitement et de recyclage en aval des moyens de filtrage chimique. Ces seconds moyens de filtrage mécanique retiennent d'éventuelles particules appelées "fines de charbon" pouvant provenir du charbon actif. 2711129 Les moyens de déminéralisation, disposés après les moyens de filtrage mécanique et chimique, comprennent selon un aspect intéressant de l'invention deux déminéralisateurs montés en parallèle dans la canalisation de traitement et de recyclage. Des vannes permettent de faire passer l'eau alternativement dans l'un ou dans l'autre déminéralisateur. On peut ainsi les isoler individuellement afin de les régénérer ou de les 0 remplacer sans interrompre le fonctionnement de la station. Des moyens sont prévus également pour détecter la saturation des déminéralisateurs. Un tamis peut en outre être placé dans la canalisation en aval des moyens de déminéralisation pour recueillir d'éventuelles particules de résine de déminéralisation qui s'échapperaient des déminéralisateurs. Selon un autre aspect important de l'invention, divers moyens de contrôle associés notamment à des moyens de mesure et de pilotage de pression, sont disposés en différents endroits de la station. Par exemple, une sonde de mesure de pH peut être placée dans la canalisation en aval des moyens de déminéralisation. Un débitmètre peut être placé en aval des moyens de filtrage pour mesurer la quantité d'eau utilisée. Enfin, divers manomètres peuvent contrôler la pression et/ou la perte de charge le long de la canalisation de traitement afin de détecter la saturation des moyens de filtrage mécanique ou une éventuelle fuite sur l'un des moyens de traitement. Une canalisation relie la machine à laver à la cuve de stockage et alimente cette dernière en eau de lavage usée. Une seconde canalisation, munie d'une électrovanne permet de rajouter de l'eau de ville dans la cuve à partir du réseau de distribution urbain. 6 2711129 Selon un autre aspect de l'invention, la cuve comporte un détecteur de niveau bas permettant de déclencher l'ouverture de l'électrovanne et un détecteur de niveau haut permettant de refermer l'électrovanne quand le niveau d'eau a monté dans la cuve. Le remplissage de la cuve est ainsi entièrement automatique. Un boîtier de commande général peut être prévu pour piloter les différents moyens de traitement, essentiellement les moyens de pompage et les moyens de refroidissement; ce boîtier comporte des voyants de contrôle associés. Le boîtier de commande permet de centraliser également les informations provenant des moyens de contrôle et comprend des interrupteurs d'arrêt d'urgence notamment des moyens de pompage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif, en référence à la figure unique annexée qui est une vue schématique d'une station de traitement et de recyclage selon l'invention. La station telle que représentée à la figure unique comporte un châssis 1 (partiellement représenté) supportant une cuve de stockage 10. Cette cuve peut recevoir les eaux usées de lavage d'une machine à laver 12 au moyen d'une canalisation 16, et de l'eau de ville provenant du réseau de distribution, au moyen d'une canalisation 14. Divers autres produits, tels que des produits antibactériologiques peuvent également être introduits dans la cuve au moyen d'une vanne, non représentée, qui les dispense à un taux déterminé. La cuve 10, par exemple d'une contenance de 70 litres, constitue une réserve d'eau et alimente la 7 2711129 machine 12 par une canalisation 2 de traitement et de recyclage comportant un certain nombre de moyens de traitement décrits dans la suite. La cuve joue également un rôle de décanteur, notamment pour les produits lourds qui sont ainsi éliminés séparément. Un appoint en eau de ville peut être effectué en ouvrant une électrovanne 18 placée sur la conduite 14. Cet appoint est en général inférieur à 10% de l'eau utilisée pour un cycle de lavage. L'appoint en eau peut être rendu automatique grâce à deux sondes 20, 22 détectant un niveau minimum et maximum de liquide dans la cuve 10 et qui déclenchent respectivement l'ouverture et la fermeture de la vanne 18. Les sondes 20, 22 peuvent être par exemple de simples flotteurs commandant des contacts électriques. La canalisation 2 débouche dans le fond de la cuve 10. Elle comporte successivement, en partant de la cuve, un clapet antiretour 28 et des moyens de pompage 26. Les moyens de pompage 26 comprennent une pompe, par exemple d'une puissance de 0,75 kW et d'une capacité de 20 litres par minute environ. Les moyens de pompage comprennent également un manomètre 30 et un contacteur manométrique permettant de le relier électriquement à un boîtier de commande 32. La pression de l'eau à sa sortie est réglée à environ 3 bars. Un accumulateur hydraulique tampon 27 d'environ 25 litres est prévu également à la sortie de la pompe. En aval des moyens de pompage 26 sont montés des premiers moyens de filtrage mécanique 34 pourvus de deux cartouches de filtrage 36, 38 interchangeables, par exemple en acier inoxydable et ayant respectivement un pouvoir de coupure de 50 pm et de 10 im. 8 2711129 En aval des moyens de filtrage 34, la canalisation 2 comporte des moyens de refroidissement incluant un échangeur thermique 40, équipé d'une vanne et d'un thermostat 42 et permettant de refroidir l'eau filtrée à environ 25 C. L'échangeur 40 doit être assez largement dimensionné car l'eau de lavage part de la machine à laver avec une température proche de 70 C. L'eau, une fois refroidie est envoyée vers des moyens de filtrage chimique constitués, dans l'exemple décrit, par un filtre 44 à charbon actif qui retient les détergents. Le filtre 44 permet notamment de soustraire à l'eau traitée des résidus de saponifiant et de flux d'étamage décomposé, à base de résine et de propanol. Un manomètre 46 permet de vérifier la pression sur le filtre 44. Des seconds moyens de filtrage mécanique 48 disposés juste à la sortie du filtre 44 recueillent les "fines de charbon" qui sont des déchets pouvant provenir du charbon actif. Les seconds moyens de filtrage mécanique 48 contiennent une cartouche de filtrage par exemple d'un pouvoir de coupure de 5 pm environ. Un débitmètre totalisateur 50 est prévu dans la canalisation 2, après le filtre 48, pour mesurer la quantité d'eau traitée par la station. Après le filtrage mécanique et chimique, intervient une étape de déminéralisation. Des moyens de déminéralisation 52 sont placés sur la canalisation 2 après les filtres 34, 40, 44 et 48 et en aval du débitmètre 50. Ces moyens 52 comportent deux déminéralisateurs 54, 56, par exemple manuels, à lits mélangés et montés en parallèle. Chaque déminéralisateur peut être formé par une colonne contenant 12 litres de résine. 9 2711129 Des vannes à trois points 58, 60 montées en aval et en amont des déminéralisateurs permettent de mettre hors circuit l'une ou l'autre des colonnes afin par exemple d'en remplacer la résine de déminéralisation, sans interrompre le traitement. Un tamis 62, monté en aval des moyens de déminéralisation 52 retient des résidus de résine qui s'en échapperaient. Des sondes de pH-mètre 64 et de conductivimètre 68 analysent la qualité de l'eau après l'unité 52. Par exemple, dans le cas particulier d'une application au lavage des circuits imprimés, la conductivité de l'eau doit être au plus égale à 10 iS et le pH doit être voisin de 7,5. L'eau ainsi traitée est réutilisée par la machine à laver 12, raccordée sur la canalisation 2 en aval du tamis 62. Afin de piloter et de contrôler le fonctionnement de la station, le boîtier de commande 32 centralise les informations provenant des sondes 64, 68, des manomètres 30, 46, ainsi que de manomètres non représentés placés par exemple en amont et en aval des moyens de filtrage. Le boîtier de commande 32 comporte des voyants 70 signalant des défauts et notamment le dysfonctionnement des moyens de pompage 26 ou une perte de charge sur la canalisation 2 résultant du colmatage d'un filtre, ou d'une fuite. Différents moyens de commande, par exemple des moyens de pompage 26, des moyens de refroidissement et de l'électrovanne, peuvent être prévus également dans le boîtier 32. La vanne 18 et les sondes 20 et 22 sont également reliées au boîtier 32. Un interrupteur général 72, un interrupteur (non représenté) des moyens de pompage et un dispositif 2711129 d'arrêt d'urgence 74 de type "coup de poing" assurent la sécurité du fonctionnement. Des afficheurs 76 du boîtier de commande indiquent les caractéristiques de dureté et d'acidité de l'eau traitée. L'eau ainsi traitée peut donc être réutilisée dans la machine à laver pendant une très longue période. Il est à noter que la station peut éventuellement recycler l'eau de lavage en provenance de plusieurs machines à laver. La station de traitement de l'eau peut être adaptée aux exigences de différentes installations de lavage en modifiant selon le cas le pouvoir de coupure des filtres, la nature des filtres chimiques et la quantité de résine de déminéralisation. Les organes de l'installation particulièrement exposés à la corrosion sont avantageusement réalisés en acier inoxydable ou en polypropylène. Finalement, grâce à l'invention, il est possible non seulement de réduire la quantité de résine de déminéralisation utilisée mais surtout d'économiser beaucoup d'eau. L'eau prélevée sur le réseau de distribution représente une part inférieure à 10% de la quantité d'eau totale traversant le compteur 50 lors d'une utilisation en continu. il 2711129 REVENDICATIONS 1. Station de traitement et de recyclage d'eau de lavage pour machine à laver, caractérisée par le fait qu'elle comprend: - une cuve de stockage (10) dans laquelle débouchent une canalisation (16) d'amenée d'eau de lavage en provenance d'au moins une machine à laver (12), et une canalisation (14) d'amenée d'eau de ville; - une canalisation (2) de traitement et de recyclage reliant le fond de la cuve de stockage (10) à la machine à laver (12) et dans laquelle sont placés: * des moyens de pompage (26) pour aspirer et mettre sous pression l'eau provenant de la cuve de stockage (10); * des premiers moyens de filtrage mécanique (34) et des moyens de filtrage chimique; * des moyens de refroidissement de l'eau, placés en amont des moyens de filtrage chimique, et * des moyens de déminéralisation (52) de l'eau disposés en aval des moyens de filtrage mécaniques et chimiques. 2. Station selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un tamis (62) est placé dans la canalisation (2) de traitement et de recyclage, à la sortie des moyens de déminéralisation (52). 3. Station selon l'une des revendications I ou 2, caractérisée en ce que les premiers moyens de filtrage mécanique (34) comportent une première et une seconde cartouches de filtrage (36, 38), ladite première cartouche (36) présentant un pouvoir de coupure moins fin que la seconde cartouche (38). 4. Station selon la revendication 3, caractérisée en ce que la première cartouche (36) présente un pouvoir de coupure sensiblement égal à 12 2711129 um tandis que la seconde cartouche (38) présente un pouvoir de coupure sensiblement égal à 10 pm. 5. Station selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de filtrage chimique comportent un filtre de charbon actif (44). 6. Station selon la revendication 5, caractérisée en ce que des seconds moyens de filtrage mécanique (48) sont placés sur la canalisation (2) de traitement et de recyclage, en aval des moyens de filtrage chimique. 7. Station selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les moyens de déminéralisation (52) comprennent au moins deux déminéralisateurs (54, 56) montés en parallèle dans la canalisation (2) de traitement et de recyclage, des moyens pour détecter une saturation des déminéralisateurs, et des vannes (58, 60) pour isoler chacun d'entre eux afin de permettre leur régénération sans interrompre le fonctionnement de la station. 8. Station selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mesure et de pilotage de pression disposés sur la canalisation (2). 9. Station selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'une sonde de mesure de pH (64) est placée dans la canalisation de traitement et de recyclage, en aval des moyens de déminéralisation. 10. Station selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'un débitmètre (50) est placé dans la canalisation (2) de traitement et de recyclage. 11. Station selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait 13 2711129 que la canalisation (14) d'amenée d'eau de ville comporte une électrovanne (18) normalement fermée, dont l'ouverture est commandée par un détecteur (22) de niveau bas placé dans la cuve de stockage. 12. Station selon la revendication 11, caractérisée par le fait qu'elle comporte de plus un boîtier de commande (32) incluant un interrupteur général (72); un interrupteur de commande des moyens de pompage; un dispositif d'arrêt d'urgence (74); des moyens de commande des moyens de pompage, des moyens de refroidissement et de l'électrovanne; des voyants de défaut (70) des moyens de pompage et des afficheurs (74) de la qualité de l'eau. 13. Station selon la revendication 12, caractérisée par le fait qu'elle comprend un châssis (1) portant la cuve de stockage (10), le boîtier de commande (32), la canalisation (2) de traitement et de recyclage et les différents moyens placés dans cette canalisation.