Brevet FR2746031A1 — publié le 19970919

PROCEDE ET INSTALLATION DE FILTRATION D'UN LIQUIDE La présente invention concerne un procédé et une installation de filtration d'un liquide, et précisément d'un liquide en mouvement, sous forme de courant. Ce procédé et cette installation trouvent particulièrement application, mais non exclusivement, à la filtration de l'eau en sortie de bassins de pisciculture, avant rejet en rivière. De nombreuses installations de pisciculture comportent des bassins d'élevage alimentés de manière continue par l'eau d'une rivière. Pour cela, I'entrée des bassins est directement connectée à la rivière. A ce niveau, on positionne le plus souvent un filtre apte à retenir les corps indésirables véhiculés par l'eau, afin qu'ils n'entrent pas dans les bassins. Ces corps sont notamment des brindilles et des feuilles. De même, il est prévu en sortie de bassins un filtre destiné à retenir les matières en suspension dans l'eau, en particulier les excréments de poissons, avant rejet dans la rivière. Un filtre connu consiste en un tambour cylindrique disposé axialement par rapport à la direction de l'eau en sortie de bassin. La structure du filtre est formée d'un assemblage de grands anneaux métalliques et de profilés longitudinaux sur lequel est placée extérieurement une série de toiles à très fines ouvertures, par exemple en acier inoxydable. Les anneaux ont une section en "T" dont la barre transversale est dirigée vers l'intérieur du tambour formant le filtre. Les rebords opposés d'une même toile prennent appui contre les barres transversales de deux cercles voisins. Le tambour est entraîné en rotation sur son axe. L'extrémité amont du tambour est ouverte, tandis que son extrémité aval est obturée. L'eau rentre dans le filtre par l'extrémité amont et en ressort radialement après avoir traversé les toiles de filtration. La toile ayant nécessairement une ouverture de mailles très fine pour réaliser une filtration efficace, le niveau d'eau à l'intérieur du filtre est supérieur, par exemple de cinq centimètres, du niveau à l'extérieur du filtre. Il y a donc une différence de pression entre les deux côtés du filtre. Ceci entraîne des déformations de la toile et des ruptures fréquentes sont observées par éclatement de la toile. Les matières en suspension (en abrégé "MES") s'échappent alors à la rivière en polluant celle-ci, jusqu'à ce que l'installation puisse être remise en bon état. Par ailleurs, des corps étrangers durs tels que des cailloux sont souvent piégés à l'intérieur du filtre et ils constituent aussi une cause de détérioration des toiles. La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients en fournissant un procédé de filtration hautement efficace, sans toutefois risquer des déformations et ruptures de toiles, comme dans l'art antérieur. Elle a également pour objectif de fournir une installation de mise en oeuvre d'un tel procédé qui fonctionne de manière sûre, en opérant une filtration efficace du liquide. Le procédé de filtration selon l'invention, qui fait usage d'un filtre en forme de tambour cylindrique rotatif, d'axe XX' sensiblement horizontal, et dont la partie inférieure baigne dans le courant de liquide à filtrer, se caractérise par le fait que l'on fait circuler le liquide radialement de l'extérieur vers l'intérieur du tambour et qu'on évacue le filtrat axialement, par l'une des deux extrémités ou base - ouverte - de ce tambour. Ainsi, on ne se trouve plus confronté à des problèmes de déformation de toiles, puisqu'elles se trouvent plaquées sous l'effet de la pression vers l'intérieur, contre l'ossature du filtre. Selon un mode de mise en oeuvre, le liquide consiste en une eau provenant de bassins de pisciculture. Selon un autre mode de mise en oeuvre, le liquide consiste en une eau provenant d'une station d'épuration. L'invention concerne également une installation pour le mise en oeuvre de ce procédé, dans laquelle l'axe du tambour est disposé sensiblement suivant la direction d'écoulement du liquide à filtrer. Selon l'invention, il est prévu, en amont du filtre, au moins un élément déflecteur apte à dévier et diriger le liquide vers la périphérie du tambour. L'évacuation du filtrat se fait par l'extrémité aval (ouverte) de celui-ci. Selon une autre caractéristique, I'élément déflecteur a la forme générale d'un dièdre, d'arête verticale, dont les faces divergent vers l'aval. Selon une caractéristique avantageuse, dans le plan de l'extrémité aval ouverte du filtre est prévue une cloison obturatrice qui borde la partie inférieure de ladite ouverture. De cette façon, on est sûr que l'échappement du liquide hors de l'installation ne se fait qu'après avoir transité dans le filtre. Toutefois, si le niveau de liquide dépasse accidentellement (par suite d'une crue notamment) celui de la plaque, il peut s'échapper quand même, mais de manière temporaire. Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais non limitatives de cette installation: - elle comporte des moyens de nettoyage comprenant une rampe de projection d'eau disposée en partie haute, à l'intérieur du tambour, parallèlement à ses génératrices, et dont les jets sont dirigés radialement contre la paroi du tambour; - le tambour est guidé en rotation sur un arbre fixe tubulaire, par lequel se fait l'alimentation en eau de la rampe; - elle comprend un chéneau récepteur disposé à l'extérieur du tambour, et adapté pour recueillir les résidus du nettoyage. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation particulier. Cette description, donnée à titre non limitatif, sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue générale en perspective d'une installation conforme à l'invention, destinée à la pisciculture; - la figure 2 est une vue de dessus schématique de l'installation, destinée à en illustrer le fonctionnement; - la figure 3 est un schéma, également vu de dessus, montrant l'implantation de cette installation dans un élevage piscicole; - la figure 4 est une 1/2 vue de face, partielle, du tambour du filtre; - la figure 5 est un détail, en coupe axiale, montrant le mode de montage de la toile sur l'ossature du tambour; - la figure 6 est une vue en coupe transversale du filtre, selon un plan vertical, destiné à montrer des moyens de nettoyage du filtre, et de récupération et d'évacuation des résidus. En référence à la figure 3 annexée, on a représenté l'implantation d'une installation conforme à l'invention dans un élevage piscicole et l'écoulement d'eau correspondant. De manière connue en soi, des bassins de pisciculture B sont prévus attenants à une rivière R - dont le sens d'écoulement est référencé C -, de sorte qu'une partie de l'eau de celle-ci est déviée et sert pour l'élevage de poissons, par exemple de truites. Il est prévu au niveau de l'entrée T des bassins B un dispositif de filtration DF apte à retenir les corps étrangers tels que les feuilles et les brindilles qui, autrement, rentreraient dans les bassins. En sortie S de bassins, I'eau est rejetée en rivière en un point P2 situé en aval du point de prélèvement pl, après avoir été filtrée, de façon à éviter la pollution de l'eau de la rivière par les déjections. C'est à ce niveau qu'est prévue l'installation conforme à l'invention. En se reportant maintenant aux figures 1 et 2, I'installation comporte un filtre 1 en forme de tambour cylindrique rotatif, d'axe X X ' sensiblement horizontal. Ce tambour a, par exemple, un diamètre de 1,40 mètre et une longueur de 3 mètres. Il est supporté par un châssis métallique ajouré 2, de forme générale parallélépipèdique, constitué d'un assemblage de tubes ou profilés en acier inoxydable, soudés les uns aux autres, qui ne contrarient pas la circulation de l'eau E dans laquelle ils baignent. Le châssis 2 est posé et fixé sur le fond du chenal de sortie S des bassins de pisciculture. Le sol est avantageusement plan et régulier afin d'assurer la stabilité du cadre. L'ossature du tambour est constituée d'anneaux métalliques transversaux 10 soudés à des profilés longitudinaux 11. A chacune de ses extrémités, il comporte un ensemble de bras radiaux 15 (par exemple au nombre de quatre) qui se raccordent chacun à un manchon axial et central creux 16. Ces manchons sont guidés en rotation sur un arbre fixe 100, d'axe XX', solidaire du châssis 2. A l'extrémité aval du tambour est montée, accolée au dernier anneau, une poulie 14, de forme cylindrique d'axe XX', dont la paroi se trouve dans le prolongement de la paroi du tambour. Comme illustré aux figures 4 et 5, les anneaux 10 ont une configuration particulière. Leur section a une forme de "T" dont la patte centrale est dirigée vers l'extérieur, de sorte que les deux parties symétriques de la branche transversale constituent des surfaces d'appui et de fixation - par exemple par collage ou soudage - pour les toiles de filtration 12. Ces toiles peuvent être constituées, comme dans l'art antérieur, par un tressage de fils d'acier inoxydable, à mailles de très fine section. A titre indicatif, les dimensions de ces mailles sont de 90 x 90 Fm. Le châssis 2 supporte un moteur électrique 5, dont l'arbre de sortie porte une poulie motrice. Sur celle-ci passe une courroie d'entraînement 6, qui passe également sur la poulie 14 du tambour. Lorsque le moteur est en marche, il entraîne en rotation le tambour autour de son axe X X ', à vitesse uniforme. A titre indicatif, cette vitesse est de l'ordre de 3 à 6 tr/mn. Comme le montre la figure 1, la partie supérieure du tambour formant filtre est protégée par des capots 4 articulés, relevables. L'extrémité - ou base - amont du tambour est obturée par une cloison (disque) 17 (voir figure 2). En revanche, la base opposée 13 (aval) est ouverte. Devant l'extrémité amont du tambour (disposée du côté droit de la figure 1) est prévu un élément déflecteur 3. Il s'agit d'une tôle d'acier inoxydable, solidaire du châssis 2, qui affecte la forme générale d'un dièdre, d'arête verticale, dont les faces 30 divergent latéralement et symétriquement par rapport à l'axe du tambour. Ces faces 30 se prolongent par des rebords verticaux 31 parallèles à l'axe XX ', dont l'écartement mutuel est un plus grand que le diamètre du tambour. Ainsi le flux d'eau F1 arrivant sur le déflecteur 3 est dévié latéralement à la périphérie du tambour, sur chacun des deux côtés latéraux de celui-ci (flèches F2). La partie inférieure de l'extrémité aval 13 du tambour qui s'étend sous le plan horizontal passant par l'axe du tambour est bordée par une cloison obturatrice 7 dont on expliquera également plus loin le fonctionnement. On a représenté seulement à la figure 6 des moyens 9 de nettoyage du filtre. Ces moyens comprennent une rampe 8 qui s'étend parallèlement à la génératrice supérieure du tambour, à l'intérieur de celui-ci. Cette rampe comporte plusieurs buses 80 de projection d'eau, réparties le long du tambour. L'arbre fixe 100 est un tube. La rampe 8 est portée par au moins un bras radial tubulaire oblique 81, l'alimentation en eau de la rampe se faisant via les tubes 100 et 82. Le sens de rotation du tambour étant symbolisé par la flèche K sur la figure 6, on notera que la rampe 8 est disposée dans la portion descendante de la trajectoire de la grille 12, avant qu'elle ne plonge dans l'eau. Les jets j produits par les buses 80 ont pour fonction de détacher les résidus, à savoir les MES adhérant à la toile 12. Ces résidus, et une partie de l'eau de nettoyage sont récupérés dans un cheneau 90 monté à l'extérieur du tambour, qui les évacue vers une station réceptrice appropriée. La paroi du filtre est donc lavée en continu, et ses mailles sont toujours convenablement dégagées. Le fonctionnement de l'installation est le suivant. Comme déjà dit plus haut, le filtre est prévu en sortie S de bassins B de pisciculture, le tambour 1 étant disposé sensiblement dans l'axe de l'écoulement F1 de l'eau. Le niveau normal d'eau est tel qu'y baigne la moitié intérieure du tambour, sans passer au-dessus de la cloison d'obturation 7. L'élément déflecteur 3 situé devant l'extrémité amont du tambour dévie et dirige l'eau vers les côtés du filtre (flèches F2, figures 1 et 2). On réalise donc une filtration de l'eau de l'extérieur vers l'intérieur de la paroi (toiles) 12 (flèches F3). L'eau filtrée s'écoule vers la rivière en ressortant uniquement par l'extrémité aval ouverte 13 du tambour, grâce à la présence de la cloison 7. Durant l'opération, la pression du liquide E tend à appliquer les toiles 12 contre les membrures du filtre. Ce phénomène est illustré à la figure 5. Les risques de détérioration ou d'éclatement des toiles sont donc réduits. Celles-ci peuvent supporter des pressions différentielles relativement élevées, et il est donc possible de faire usage de mailles de très grande finesse (faible porosité). Avec les systèmes classiques, dans lesquels le filtrat traverse le tambour de l'intérieur vers l'extérieur, cette finesse est limitée. De plus, des corps étrangers durs tels que des cailloux ne sont pas piégés dans le tambour. Au contraire, ils restent à l'extérieur de celui-ci, au fond de la zone de sortie des bassins. Ils n'agressent donc pas les toiles. Si la rivière vient à être en crue, le niveau d'eau augmente, de sorte qu'une partie de l'eau s'écoule temporairement, sans grand dommage, par le dessus de la cloison 7 sans avoir été préalablement filtrée. Dès que le niveau d'eau redevient normal, l'installation remplit à nouveau complètement sa fonction. En réalisant la filtration de l'eau, la surface extérieure des toiles se charge progressivement en résidus, principalement en excréments, qui colmatent les mailles. On actionne alors la rampe de lavage 8 dont les jets au travers des toiles décollent les résidus qui y son collés. Ils sont alors récupérés et évacués par le chéneau 90. Bien que la présente description ait été faite en référence à une installation de pisciculture, il est bien évident que le procédé de l'invention s'applique à la filtration de tout liquide véhiculant des matières en suspension. Il peut s'agir notamment d'eau provenant d'une station d'épuration ou d'un liquide chargé d'effluents industriels. L'ouverture des mailles des toiles est bien sûr adaptée à la granulométrie des matières à filtrer. REVENDICATIONS 1. Procédé de filtration d'un courant de liquide (E) à l'aide d'un filtre en forme de tambour cylindrique rotatif (1) d'axe (XX') sensiblement horizontal, et dont la partie inférieure baigne dans le courant de liquide, caractérisé par le fait que l'on fait circuler ledit liquide (E) radialement de l'extérieur vers l'intérieur dudit tambour, et qu'on évacue le filtrat axialement, par l'une des deux extrémités ( 13) - ouverte - de celui-ci. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le liquide à filtrer (E) est une eau provenant de bassins de pisciculture. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit liquide à filtrer (E) est une eau provenant d'une station d'épuration. 4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle l'axe du tambour (1) est disposé sensiblement suivant la direction d'écoulement du liquide à filtrer, caractérisée par le fait qu'il est prévu, en amont dudit filtre, au moins un élément déflecteur (3) apte à dévier et diriger le liquide vers la périphérie du tambour, l'évacuation du filtrat se faisant par l'extrémité aval (13) (ouverte) de celui-ci. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'élément déflecteur (3) a la forme générale d'un dièdre, d'arête verticale, dont les faces (30) divergent vers l'aval. 6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée par le fait que dans le plan de l'extrémité aval ouverte (13) du filtre (1) est prévue une cloison obturatrice (7) qui en borde la partie inférieure. 7. Installation selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens de nettoyage comprenant une rampe de projection d'eau (8) disposée en partie haute, à l'intérieur du tambour (1), parallèlement à ses génératrices, et dont les jets sont dirigés radialement contre la paroi du tambour. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le tambour (1) est guidé en rotation sur un arbre fixe (100) tubulaire, par lequel se fait l'alimentation en eau de la rampe (8). 9 . Installation selon la revendication 7 ou 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend un chéneau récepteur (90) disposé à l'extérieur du tambour, et adapté pour recueillir les résidus du nettoyage.