Brevet FR2717101A1 — publié le 19950915

FILTRE POUR L'EPURATION DES EAUX L'invention concerne un filtre pour l'épuration des eaux, notamment les eaux usées domestiques après prétraitement préalable dans une fosse septique avant leur rejet dans le milieu naturel, un système de traitement des eaux comportant un tel filtre, ainsi qu'une fosse septique comportant un tel filtre. On connaIt déjà des filtres pour l'épuration des eaux qui comportent une entrée pour les eaux à traiter, une sortie pour les eaux traitées et des moyens de filtration interposés entre l'entrée et la sortie. Ces moyens de filtration sont en général sous la forme de tuyaux destinés à répartir les eaux dans une couche de sable ayant une fonction de filtrage. On sait également que l'épandage peut se faire directement dans un sol naturel. Cependant, la première caractéristique exigée pour un bon filtre épurateur est d'obtenir un bon compromis entre la qualité de répartition des eaux et la qualité de l'épuration à savoir une bonne aération du filtre. Dans les filtres connus, cette caractéristique est obtenue au détriment de la surface utilisée par le filtre qui est importante. En effet, pour un épandage par sol naturel, il est nécessaire d'utiliser une surface d'environ 10 m2 pour 150 1 de charge d'eau, et pour un filtre comportant une couche de sable la surface est ramenée à 3 m2, ce qui est encore trop important. 2 2717101 L'invention vise donc à pallier cet inconvénient. Elle a pour objet un filtre pour l'épuration des eaux qui permette d'obtenir un bon rendement c'est-à-dire une bonne répartition et une bonne épuration des eaux tout en ayant une surface réduite. A cet effet, l'invention propose un filtre pour l'épuration des eaux du type comportant: - une entrée pour les eaux à traiter - une sortie pour les eaux traitées - des moyens de filtration interposés entre l'entrée et la sortie caractérisé par le fait que les moyens de filtration comportent deux réseaux de tuyaux respectivement de répartition et de drainage associés respectivement à l'entrée et à la sortie, placés sensiblement en regard et espacés l'un de l'autre, et pourvus de perforations réparties longitudinalement dans leurs parois transversales, - Des moyens filtrants interposés entre les deux réseaux, et - des moyens de répartition associés au réseau de tuyaux de répartition et destinés à assurer une diffusion des eaux à traiter vers les moyens filtrants. Elle propose en outre un système de traitement des eaux comportant un siphon amorçable par une cloche à pression qui est situé dans un bac d'alimentation et qui est associé à l'entrée d'un filtre selon l'invention. L'alimentation du filtre en eau ne se fait plus en continu mais par paquet et cela permet donc une répartition des eaux encore meilleure. 3 2717101 Enfin, l'invention propose une fosse septique comportant un système de prétraitement associé au système de traitement précité. Les autres caractéristiques de l'invention résulteront de la description qui suivra en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus d'un filtre selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessous du filtre représenté sur la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe du filtre, suivant la ligne A-A' des figures i et 2; - la figure 4 est une représentation en perspective d'un tuyau de répartition du réseau de tuyau de répartition d'un filtre selon l'invention; et - la figure 5 est une vue partielle en coupe d'un tuyau de répartition muni d'un moyen de protection et auquel sont associés des moyens de répartition. L'invention concerne un filtre 1 pour l'épuration des eaux, notamment des eaux usées domestiques, qui comporte une entrée 2 pour les eaux à traiter, une sortie 3 des eaux traitées et des moyens de filtration interposés entre l'entrée 2 et la sortie 3. Le filtre 1 est alimenté en eaux à traiter, au niveau de son entrée 2, par l'intermédiaire d'un siphon 4 amorçable par une cloche à pression situé dans un bac d'alimentation 4a. Le siphon 4 reçoit les eaux à traiter d'un système de prétraitement non représenté constitué par exemple par une fosse septique. 4 2717101 Dans l'exemple de réalisation considéré sur la figure 1, le siphon 4 amorçable placé dans le bac d'alimentation 4a est contenu dans le filtre 1. Le filtre 1 peut cependant être distinct du siphon 4. L'entrée du filtre correspond donc ici à l'entrée 2a du siphon 4 situé dans le bac d'alimentation 4a, ce siphon 4 alimentant alors l'entrée 2 du filtre 1. L'invention concerne également un système de traitement des eaux comportant le siphon 4 amorçable par une cloche à pression situé dans le bac d'alimentation 4a et le filtre 1 dont l'entrée 2 est alimentée par le siphon 4. Ce siphon 4 amorçable provoque une alimentation par paquet du filtre 1 en eaux à traiter. L'alimentation n'étant plus continue, on peut régler l'amorçage du siphon 4 de telle sorte que le filtre ne reçoit un paquet d'eaux à traiter que lorsque le précédent l'a bien été. Cela permet d'obtenir une meilleure répartition des eaux dans le filtre ainsi qu'une meilleure épuration. Dans le système de traitement considéré, le filtre 1 est placé sensiblement horizontalement et à la surface du sol. Il peut cependant être partiellement enterré ou totalement enterré. Selon l'invention, les moyens de filtration du filtre 1 comportent: - deux réseaux de tuyaux 5, 6 respectivement de répartition et de drainage associés respectivement à l'entrée 2 et à la sortie 3 placés sensiblement en regard et espacés l'un de l'autre, et pourvus de perforations 7 2717101 réparties longitudinalement dans leurs parois transversales; - des moyens filtrants 8 interposés entre les deux réseaux 5 et 6 et - des moyens de répartition 9 associés au réseau de tuyaux de répartition 5 et destinés à assurér une diffusion des eaux à traiter vers les moyens filtrants 8. Les moyens filtrants 8 se présentent sous la forme d'une couche granulaire filtrante. Cette couche granulaire filtrante 8 est en un matériau à dominante siliceuse et comprend plus particulièrement des granulats de zéolite, présentant une granulométrie comprise entre 2 et 5 mm environ. L'épaisseur de la couche 8 est comprise entre 0,5 et 1 m, elle est de préférence de 60 cm. Les granulats de zéolite permettent, grâce à la présence d'interstices intergranulaires, une excellente circulation de l'air et donc une bonne croissance des microorganismes épurateurs. La zéolite fixe de plus bien la biomasse épuratrice et permet ainsi un bon rendement d'élimination de la charge polluante carbonnée des effluents. D'autre part, la zéolite est constituée de grains microporeux qui permettent un écoulement de l'eau gravitaire entre les grains en cas de fort débit, et par capilarité d'un grain à l'autre en cas de faible débit. Enfin, la zéolite possède des propriétés intéressantes d'élimination de la pollution azotée. Selon l'invention, le réseau de tuyaux de répartition 5 est adjacent à une première surface 8a de la couche granulaire filtrante 8. Il peut être situé à 6 2717101 l'extérieur ou à l'intérieur de cette couche granulaire filtrante 8. Dans l'exemple de réalisation considérée sur la figure 3, le réseau de tuyaux de répartition 5 est placé à l'extérieur de la couche granulaire filtrante 8. D'autre part, ce réseau de tuyaux de répartition 5 est muni de cheminées 5 permettant son aération. De même, le réseau de tuyaux de drainage 6 est adjacent à une seconde surface 8b de la couche granulaire filtrante 8. Il peut également être situé à l'extérieur ou dans la couche granulaire filtrante 8. Dans l'exemple de réalisation considéré sur la figure 3, le réseau de tuyaux de drainage 6 est placé dans la couche granulaire filtrante 8. Le réseau de tuyaux de répartition 5 comporte au moins une nappe de plusieurs tuyaux de répartition 5a espacés transversalement les uns par rapport aux autres et en communication les uns avec les autres notamment au voisinage de l'entrée 2 du filtre 1. D'après la forme de réalisation représentée sur la figure 1, les tuyaux de répartition 5a sont en communication les uns avec les autres par l'intermédiaire de tuyaux de communication 5b placés transversalement par rapport à l'axe longitudinal 5c des tuyaux de répartition 5a au niveau de leurs extrémités 5d, 5e. Les tuyaux de répartition 5a sont de préférence en PVC et ont un diamètre de 40 mm environ. 7 2717101 La distance d qui sépare les axes longitudinaux 5c de tuyaux de répartition 5a est, de préférence, de 1 m environ. Le réseau de tuyaux de drainage 6 comporte au moins une nappe de plusieurs tuyaux de drainage 6b espacés transversalement les uns par rapport aux autres et en communication les uns avec les autres au voisinage de la sortie 3 du filtre 1. Dans l'exemple de réalisation considéré (figure 2), le réseau de tuyaux de drainage 6 a la même configuration que le réseau de tuyaux de répartition 5. Les tuyaux de drainage 6a sont donc en communication les uns avec les autres par l'intermédiaire de tuyaux de communication 6c placés aux extrémités 6d, 6e des tuyaux de drainage 6a transversalement par rapport à l'axe longitudinal 6d des tuyaux de drainage 6a. Les tuyaux de communication 6b situés à l'extrémité 6e des tuyaux de drainage 6a sont en communication avec la sortie 3 du filtre 1. Les tuyaux de drainage 6a sont également de préférence en PVC et ont un diamètre de 100 mm environ. La distance d qui sépare les axes 6b des tuyaux de drainage 6a est ici la même que dans le cas du réseau de tuyaux de répartition 5. Les moyens de répartition 9 associés au réseau de tuyaux de répartition 5 se présentent sous la forme d'une nappe d'absorption et de diffusion des eaux interposée entre le réseau de tuyaux de répartition 5 et les moyens filtrants 8, à savoir la couche granulaire filtrante 8. 8 2717101 Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens de répartition 9 se présentent sous la forme de bandes 9a d'absorption et de diffusion des eaux, de préférence d'environ 50 cm de largeur, ces bandes 9a étant interposées entre le réseau de tuyaux de répartition 5 et les moyens filtrants 8. Cette nappe ou ces bandes 9a d'absorption et de diffusion comprennent un géotextile d'un grammage de 750 g/m2 environ et peuvent se présenter, dans le sens de diffusion des eaux, sous la forme d'une couche drainante 9b et d'une couche filtrante fine 9c de préférence en polypropylène. Ainsi, du fait de la croissance des microorganismes épurateurs, le géotextile perd progressivement une partie de sa perméabilité et diffuse les eaux à traiter progressivement vers la couche granulaire filtrante 8, entrainant une amélioration de la répartition de l'eau en surface. Dans le cas de l'utilisation des bandes 9a d'absorption et de diffusion et dans l'exemple de réalisation considéré, les tuyaux de répartition 5a sont placés dans la partie médiane des bandes 9a d'absorption et de diffusion. Selon l'invention, les tuyaux de répartition 5b sont pourvus de perforations 7a réparties longitudinalement dans leurs parois transversales et disposées sensiblement perpendiculairement à l'épaisseur 8c de la couche granulaire filtrante 8. D'après la figure 4, les perforations 7 sont de forme cylindrique et ont un diamètre d'au moins 8 mm afin de ne pas risquer d'être bouchées. 9 2717101 Ces perforations 7 sont réparties longitudinalement avec un intervalle d'environ 30 cm ce qui permet une bonne répartition des eaux en utilisant la totalité des perforations 7 présentes dans les tuyaux de répartition 5a. Pour maintenir une bonne répartition des eaux en cas de fort débit, les tuyaux de répartition 5a sont également pourvus d'orifices de trop plein 10 répartis également longitudinalement mais à l'opposé de la première surface 8a de la couche granulaire filtrante 8. Ces orifices de trop plein 10 ont de préférence un diamètre de mm environ et sont placés en alternance avec les perforations 7. En cas de fort débit d'entrée, le passage de l'eau excédentaire s'effectue ainsi par ces orifices de trop plein 10. La totalité de la surface du filtre 1 est donc utilisée quelque soit le débit d'entrée. Selon une forme de réalisation préférée du filtre 1 selon l'invention, représenté sur la figure 5, les tuyaux de répartition 5a sont recouverts respectivement d'un moyen de protection 11 destiné à éviter l'obstruction des perforations 7 ou des orifices de trop plein 10. Ce moyen de protection 11 se présente sous la forme d'une gouttière retournée d'un diamètre supérieur à celui du tuyaux de répartition 5a n'empêchant pas ainsi le bon fonctionnement des perforations 7 et des orifices de trop plein 10. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 5, les gouttières retournées 11 ont une diamètre de mm environ. 2717101 Pour protéger la couche granulaire filtrante 8, on peut prévoir une couche de protection 12 dans laquelle se trouve le réseau de tuyaux de répartition 5. Cette couche de protection 5 est adjacente à la couche granulaire filtrante 8 au niveau de sa première surface 8a et est de préférence une couche en gravier lavé, d'une épaisseur de 5 à 10 cm environ. Enfin, le filtre i comporte un carter extérieur 13 dans lequel sont logés les deux réseaux de tuyaux respectivement de répartition 5 et de drainage 6, les moyens filtrants 8 interposés entre les deux réseaux 5 et 6 et les moyens de répartition 9 associés au réseau de tuyau de répartition 5, ce carter comportant l'entrée 2 et la sortie 3. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, le carter a une forme de U mais il peut également avoir une forme de U dont l'ouverture est fermée. il 2717101 R EVEND I CAT I ON S 1. Filtre (1) pour l'épuration des eaux du type comportant: - une entrée (2) pour les eaux à traiter - une sortie (3) pour les eaux traitées - des moyens de filtration interposés entre l'entrée et la sortie caractérisé par le fait que les moyens de filtration comportent - deux réseaux (5, 6) de tuyaux respectivement de répartition et de drainage associés respectivement à l'entrée (2) et à la sortie (3), placés sensiblement en regard et espacés l'un de l'autre, et pourvus de perforations (7) réparties longitudinalement dans leurs parois transversales, - des moyens filtrants (8) interposés entre les deux réseaux (5, 6), et - des moyens de répartition (9) associés au réseau (5) de tuyaux de répartition (5a) et destinés à assurer une diffusion des eaux à traiter vers les moyens filtrants (8). 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens filtrants (8) se présentent sous la forme d'au moins une couche granulaire filtrante. 3. Filtre selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le réseau (5) de tuyaux de répartition est adjacent à une première surface (8a) de la couche granulaire filtrante (8). 4. Filtre selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que le réseau (5) de tuyaux de 12 2717101 répartition est placé à l'extérieur de la couche granulaire filtrante (8). 5. Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que le réseau (6) de tuyaux de drainage est adjacent à une seconde surface (8b) de la couche granulaire filtrante (8). 6. Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le réseau (6) de tuyaux de drainage est placé dans la couche granulaire filtrante (8). 7. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une couche de protection (12) dans laquelle se trouve le réseau (5) de tuyaux de répartition et qui est adjacente à la couche granulaire filtrante (8). 8. Filtre selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la seconde couche de protection est une couche de gravier lavée. 9. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le réseau (5) de tuyaux de répartition comporte au moins une nappe de plusieurs tuyaux (5a) espacés transversalement les uns par rapport aux autres et en communication les uns avec les autres notamment au voisinage de l'entrée (2). 10. Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé par le fait que les perforations (7) du réseau (5) de tuyaux de répartition 13 2717101 sont disposées sensiblement perpendiculairement à l'épaisseur (8c) de la couche granulaire filtrante (8). 11. Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 à 10 caractérisé par le fait que les tuyaux de répartition (5a) sont en outre pourvus d'orifices de trop plein (10) répartis longitudinalement, à l'opposé de la première surface (8a) de la couche granulaire filtrante (8). 12. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les tuyaux de répartition (5a) sont recouverts respectivement d'un moyen de protection (11) destiné à éviter l'obstruction des perforations (7) et/ou des orifices de trop plein (10) sans empêcher la répartition des eaux. 13. Filtre selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le moyen de protection (11) est une gouttière retournée. 14. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que les moyens de répartition (9) se présentent sous la forme d'une nappe d'absorption et de diffusion des eaux interposée entre le réseau (5) de tuyaux de répartition et les moyens filtrants (8). 15. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 13,caractérisé par le fait que les moyens de répartition (9) se présentent sous la forme de bandes (9a) d'absorption et de diffusion de l'eau interposées entre le réseau (5a) de tuyaux de répartition et les moyens filtrants (8). 14 2717101 16. Filtre selon la revendication 15, caractérisé par le fait que les bandes (9a) d'absorption et de diffusion de l'eau se présentent dans le sens de la diffusion de l'eau sous la forme successivement d'une couche drainante (9b) et d'une couche filtrante fine (9c). 17. Filtre selon la revendication 15 ou 16, caractérisé par le fait que les tuyaux de répartition (5a) sont placés dans la partie médiane des bandes (9a) d'absorption et de diffusion. 18. Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 à 17, caractérisé par le fait que la couche granulaire filtrante (8) comprend des granulat de zéolite, présentant une granulométrie comprise entre 2 et 5 mm environ. 19. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé par le fait que le réseau (6) de tuyaux de drainage comporte au moins une nappe de plusieurs tuyaux (6a) espacés transversalement les uns par rapport aux autres et en communication les uns avec les autres notamment au voisinage de la sortie (3). 20. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un carter extérieur (13) dans lequel sont logés les deux réseaux (5, 6) de tuyaux respectivement de répartition et de drainage, les moyens filtrants (8) interposés entre les deux réseaux (5, 6) et les moyens de répartition (7) associés au réseau de répartition (5), ce carter (13) comportant une entrée (2) et une sortie (3). 2717101 21. Filtre selon la revendication 20, caractérisé par le fait que le carter (13) a une forme en U. 22. Filtre selon la revendication 20, caractérisé par le fait que le carter (13) a une forme de U dont l'ouverture est fermée. 23. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un siphon (4) amorçable par une cloche à pression, associé à l'entrée (2) du filtre (1) et situé dans -un bac d'alimentation (4a).. 24. Système de traitement des eaux comportant un siphon (4)amorçable par une cloche & pression qui est situé dans un bac d'alimentation (4a) et qui est associé à l'entrée (2) d'un filtre (1) selon l'une des revendications 1 à 22. 25. Système de traitement des eaux dans lequel il est prévu un filtre (1) selon la revendication 23. 26. Système selon la revendication 24 ou 25, caractérisé par le fait que le filtre (1) est placé substantiellement horizontalement. 27. Système selon la revendication 26, caractérisé par le fait que le filtre (1) est partiellement enterré. 28. Système selon la revendication 26, caractérisé par le fait que le filtre (1) est totalement enterré. 16 2717101 29. Fosse septique comportant un système de prétraitement relié à un système de traitement selon l'une des revendications 24 à 28.