Brevet FR2763934A1 — publié le 19981204

La présente invention concerne un dispositif ainsi qu'un procédé de déferrage de liquide ferrugineux tel que de l'eau. L'invention trouvera son application dans différents domaines et notamment dans ceux liés au traitement et à l'épuration de l'eau ou d'autres liquides. Le traitement et l'épuration de liquide et principalement d'eau sont un souci de plus en plus présent à l'heure actuelle. Le consommateur est en effet de plus en plus attentif à la qualité des produits et notamment de l'eau. Par ailleurs, les industries doivent souvent utiliser des liquides répondant à des caractéristiques précises et notamment ne devant pas dépasser une certaine proportion en éléments ferrugineux. Les impératifs liés à la qualité des liquides et notamment de l'eau sont par exemple présents dans le domaine des piscines et des aires de jeux aquatiques. Ils se retrouvent également dans le domaine du traitement des eaux à usage domestique. Ainsi, dans le domaine des piscines et des aires de jeux aquatiques, le probléme lié à la présence de fer n'est absolument pas résolu à l'heure actuelle. La présence de fer dans ce domaine est pourtant particulièrement gênante et présente différents inconvénients. L'eau des bassins aquatiques comprend le plus souvent une proportion en éléments ferrugineux importante. En effet, I'approvisionnement en eau se fait en général par l'intermédiaire de forage dans des nappes phréatiques où les proportions en éléments ferreux et ferriques sont parfois très élevées. Une fois dans les bassins aquatiques, le fer ou ses composés présents dans l'eau s'oxyde notamment par la présence de chlore utilisé pour des raisons d'hygiène et d'antisepsie. L'oxydation des éléments ferriques leur procure une couleur rougeâtre qui affecte beaucoup la qualité et l'esthétique de l'eau des bassins aquatiques. Un premier inconvénient de la présence d'éléments ferreux ou ferriques oxydés dans les bassins aquatiques est donc qu'elle nuit à la transparence de l'eau lorsque les particules sont en suspension. Les bassins aquatiques étant le plus souvent des bassins d'agrément, I'absence de transparence de l'eau est un inconvénient majeur. Par ailleurs, si l'eau des bassins n'est pas brassée, les particules ont tendance à s'accumuler dans le fond des bassins. Les éléments oxydés sont alors difficiles à évacuer et nuisent une fois de plus à l'esthétique des bassins. Un autre inconvénient de la présence de fer oxydé dans les bassins aquatiques est qu'il provoque des tâches sur le pourtour du bassin, au niveau de la ligne de flottaison. De plus, le fer oxydé, lorsqu'il est présent en grandes proportions, gêne la lecture des appareils de mesure souvent nécessaires dans les bassins aquatiques tels que des pHmètres. L'absence, à l'heure actuelle, de dispositif permettant de déferrer l'eau des piscines à un coût compétitif entraîne donc des inconvénients importants pour les utilisateurs et le personnel d'entretien des bassins aquatiques. Dans le domaine du traitement des eaux ou d'autres liquides à plus grande échelle, par exemple pour l'eau courante à usage domestique, il existe actuellement des centres de traitement et d'épuration. Ces centres de traitement et d'épuration permettent d'éliminer une quantité non négligeable d'éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide. Cette élimination s'effectue actuellement par décantation. Pour ce faire, le liquide est introduit dans des bassins de grandes dimensions pouvant atteindre dix à vingt mètres. Le liquide y est alors reposé afin de permettre la décantation de différentes particules lourdes telles que les particules ferreuses ou ferriques. Cette décantation peut être également favorisée par l'utilisation de floculants qui permettent l'agglomération et la précipitation de particules ferreuses ou ferriques. Les centres de traitement et d'épuration actuels présentent différents inconvénients et principalement ont un coût et des dimensions très importants. Les centres d'épuration et de traitement sont des installations volumineuses puisque les bassins sont de grandes tailles. Ils nécessitent donc des investissements importants qui augmentent le coût du traitement des eaux ou des liquides. Par ailleurs, les bassins de traitement permettent de traiter un volume donné de liquide mais ce traitement ne s'effectue pas en continu. Ainsi, le passage dans les bassins de traitement s'effectue pendant un temps relativement long, qui diminue encore la performance de ces dispositifs. La présente invention présente un dispositif et un procédé de déferrage de liquides ferrugineux tels que de l'eau qui a notamment pour objet de résoudre les problèmes posés par les techniques actuellement utilisées. L'un des buts principaux de l'invention est d'obtenir un déferrage en continu des liquides. Elle a pour ce faire l'avantage de présenter des moyens qui permettent de déferrer le liquide au fur et à mesure de son passage à travers les moyens. On évite ainsi toute étape intermédiaire et longue dans des bassins de grandes dimensions. Les liquides sont ainsi traités au fur et à mesure de façon continue. Un autre objet de l'invention est de permettre un déferrage intégral du liquide. L'invention utilise des moyens d'oxydation d'éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide ferrugineux . Ces moyens d'oxydation permettent d'agir sur l'ensemble du liquide amené à ces moyens. L'oxydation est alors complète pour l'ensemble des éléments présents dans le liquide. Le déferrage est alors intégral, c'est-à-dire qu'il concerne la quasi totalité des éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide. Un autre but de l'invention est de diminuer la taille des installations nécessaires au déferrage. Elle a pour ce faire l'avantage de réaliser un déferrage en continu qui ne nécessite pas d'installation lourde telle que des bassins de décantation. Un autre but est de limiter le coût du traitement. Pour atteindre ce but, I'invention a l'avantage de ne pas nécessiter d'intervention humaine et de matériel lourd pour réaliser le déferrage. La mise en place et le fonctionnement du dispositif et du procédé selon l'invention s'effectuent donc à un coût réduit. Un autre objet de l'invention est d'améliorer la qualité de l'eau à usage domestique et pour les bassins aquatiques. Elle permet d'améliorer l'aspect de l'eau et sa transparence ainsi que de l'épurer. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif. La présente invention concerne un dispositif de déferrage de liquide ferrugineux tel que de l'eau, destiné au domaine du traitement et de l'épuration de l'eau ou d'autres liquides, caractérisé par le fait qu'il présente: - des moyens d'oxydation intégrale et en continu des éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide, - des moyens de filtration placés en aval des moyens d'oxydation, permettant d'oxyder et de filtrer les éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide afin de le déferrer. L'invention concerne également un procédé de déferrage de liquide ferrugineux tel que de l'eau, destiné au domaine du traitement et de l'épuration de l'eau ou d'autres liquides, caractérisé par le fait que: - on oxyde les éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide de façon intégrale en continu, - on filtre le liquide ainsi traité, permettant d'oxyder et de filtrer les éléments ferreux ou ferriques que comporte le liquide afin de le déferrer. L'invention sera mieux comprise au vu des planches de dessins situées en annexe et qui comprennent: - la figure 1 illustrant un mode de réalisation des moyens d'oxydation, - la figure 2 présentant un mode de réalisation global du dispositif selon l'invention, - la figure 3 schématisant l'application de l'invention au domaine du traitement des eaux à usage domestique. Le dispositif de déferrage (1) selon l'invention a une structure particulièrement peu encombrante et pratique d'utilisation. Le dispositif (1) comprend tout d'abord des moyens d'oxydation (3) des éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide ferrugineux (2). Les moyens d'oxydation (3) comprennent un composant oxydant des ions ferreux ou ferriques. Ils permettent donc de réaliser une réaction d'oxydoréduction entre les ions ferreux ou ferriques présents dans le liquide ferrugineux (2) et le composant oxydant. La réaction d'oxydoréduction permet d'oxyder les ions ferreux ou ferriques, ce qui provoque la création de particules de dimensions aptes à être filtrées afin de déferrer le liquide (2). Les moyens d'oxydation (3) contiennent un ou plusieurs composants oxydants et par exemple du chlore. Les ions chlorure ont en effet l'avantage de permettre une oxydation du liquide ferrugineux (2) tout en ayant des propriétés antiseptiques intéressantes en ellesmêmes. Néanmoins, d'autres substances chimiques sont utilisables dans la mesure où elles permettent une oxydation des éléments ferreux ou ferriques. Ainsi, dans un mode particulier de réalisation, les moyens d'oxydation (3) sont des moyens de chloration (3) tels qu'illustrés aux figures 1 et 2. Les moyens de chloration (3) peuvent être réalisés de différentes manières et notamment ils peuvent être constitués par un ou plusieurs galets (8a, 8b) chlorés libérant des ions chlorure en continu dans le liquide ferrugineux (2). Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, les galets sont des éléments solides comprenant du chlore et dont la forme est sensiblement une portion de cylindre plein. Le nombre de galets (8a, 8b) n'est pas limité mais on pourra préférentiellement en utiliser deux afin de permettre une chloration intégrale du liquide ferrugineux (2). Selon le mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2, les moyens de chloration (3) ici présentés sous la forme de galets chlorés (8a, 8b) sont contenus dans une chambre de chloration (5). La chambre de chloration (5) permet de renfermer les moyens de chloration (3) et assure le passage du liquide ferrugineux (2) au niveau des moyens de chloration (3). La figure 1 illustre la présence dans la chambre de chloration (5) de moyens d'admission (6) du liquide ferrugineux (2) et de moyens d'évacuation (7) du liquide (2) une fois chloré. Les moyens d'admission (6) et d'évacuation (7) permettent de faire circuler le liquide (2) et de le faire passer au niveau des moyens de chloration (3). Le liquide (2) est ainsi amené dans la chambre de chloration (5) par les moyens d'admission (6). Une fois chloré, le liquide (2) est évacué par l'intermédiaire des moyens d'évacuation (7). Dans un mode de réalisation illustré à la figure 1, les moyens d'évacuation (7) sont formés par un tuyau (18) dont une partie (9) se situe dans le volume intérieur de la chambre de chloration (5). La partie (9) du tuyau (18) est obturée à son extrémité (10) suivant sa section telle que présentée à la figure 1. Cette obturation évite le passage du liquide (2) par l'intermédiaire de l'extrémité (10) du tuyau (18). Pour permettre le passage du liquide (2) et son évacuation de la chambre de chloration (5), la partie (9) du tuyau (18) comporte des trous (11) formés sur la surface périphérique du tuyau (18). Le passage du liquide (2) par l'intermédiaire des trous (11) et non pas par l'extrémité (10) du tuyau (18) permet de retenir d'éventuelles saletés de dimensions importantes. Par ailleurs, dans le mode de réalisation où les moyens de chloration (3) sont constitués par des galets chlorés (8a, 8b), la dimension des trous (11) évite que d'éventuels débris de galets (8a, 8b) de dimensions importantes soient évacués avec le liquide (2) à l'extérieur de la chambre de chloration (5). Le diamètre des trous (11) pourra être de dimensions variables suivant les applications et sera par exemple de cinq millimètres. La chambre de chloration (5) comprend également des moyens d'admission (6). Ceux-ci peuvent être constitués par un tuyau (6) tel qu'illustré à la figure 1. Les tuyaux (6 et 18) pourront présenter des dimensions diverses principalement en fonction de la taille du dispositif de déferrage (1) et du débit de liquide (2) désiré à l'intérieur de la chambre de chloration (5). Les tuyaux (6 et 18) pourront avantageusement être réalisés par des tubes cylindriques creux en PVC, ce qui permet de réaliser un dispositif de déferrage dont le coût est particulièrement réduit. De façon préférentielle, les trous (11) seront constitués de façon à ce que la somme de leur surface soit sensiblement équivalente à la section du tuyau (6). De cette façon, le débit d'entrée dans la chambre de chloration (5) est sensiblement équivalent au débit de sortie, ce qui permet d'éviter toute surpression dans la chambre (5). La réalisation de trous (11) plutôt que le passage du liquide (2) par l'extrémité (10) du tuyau (18) a aussi l'avantage de créer une certaine turbulence à l'intérieur de la chambre de chloration. De cette façon, le passage du liquide ferrugineux (2) sur les moyens de chloration tels que des galets (8a, 8b) est particulièrement efficace. Afin de permettre un fonctionnement et un entretien pratiques du dispositif de déferrage (1), la chambre de chloration (5) pourra comporter une ouverture (12) avec un couvercle (13) permettant d'accéder à son volume intérieur. Ce mode de réalisation est illustré notamment à la figure 1, la partie supérieure de l'ouverture (12) et le couvercle (13) présentant des filetages susceptibles de coopérer afin de visser ou de dévisser le couvercle (13). Le dispositif de déferrage (1) selon l'invention comprend également des moyens de filtration (4) placés en aval des moyens d'oxydation (3). Les moyens de filtration permettent de retenir les particules de dimensions importantes et notamment les particules ou les composés de fer formés dans la chambre de chloration (5). Les moyens de filtration (4) pourront être de conception courante et notamment être formés par un filtre de type courant. Ce filtre pourra être du type à crépine et comporter un filtrage par sable. De façon préférentielle, la circulation du liquide ferrugineux (2) permettant de l'amener aux moyens d'oxydation (3) puis aux moyens de filtration (4) sera réaliser par une canalisation (14) et une pompe hydraulique (15) assurant la circulation du liquide (2). La canalisation (14) et la pompe (15) sont illustrées à la figure 2 et pourront être de conception courante. Leurs dimensions et notamment la capacité de la pompe seront adaptées en fonction de la taille du dispositif de déferrage (1) suivant le débit de liquide (2) à déferrer. Le dispositif de déferrage (1) et le procédé de déferrage pourront être mis en oeuvre de façon pratique et permettent de limiter les coûts de mise en place et de fonctionnement. De façon générale, le liquide ferrugineux (2) sera amené aux moyens de chloration (3) puis aux moyens de filtrage (4) par l'intermédiaire d'une canalisation (14) et d'une pompe (15). La figure 2 présente par les repères A, B, C et D les étapes de passage du liquide (2) dans le dispositif. La première phase du procédé selon l'invention est constituée par l'oxydation des éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide (2), de façon intégrale en continu. Cette oxydation pourra par exemple être réalisée par l'utilisation d'une substance chlorée. L'oxydation permet la formation de particules de dimensions suffisantes pour qu'elles puissent être filtrées. On peut ainsi filtrer le liquide (2) une fois qu'il a été oxydé. Dans le mode de réalisation du dispositif de déferrage (1) illustré à la figure 2, le liquide (2) accède au dispositif (1) dans une canalisation (14) et de par une circulation engendrée par une pompe (15). Cette entrée du liquide (2) dans le dispositif (1) est illustrée par les flèches A et B. La flèche repérée C sur la figure 2 présente l'admission du liquide ferrugineux (2) dans la chambre de chloration (5). Le liquide (2) est alors directement appliqué sur les galets chlorés (8a, 8b). Cette application du liquide (2) sur les galets (8a, 8b) est d'autant plus importante qu'il se crée un phénomène de turbulence dans la chambre de chloration (5). Une fois oxydés, les éléments ferreux ou ferriques présents dans l'eau ferrugineuse (2) s'accumulent et possèdent des dimensions suffisantes pour être filtrés. Le liquide (2) passe alors dans les trous (11) et est évacué de la chambre de chloration (5). Le liquide (2) ainsi chloré est soumis à une réaction d'oxydation des composés de fer et peut alors être filtré dans les moyens de filtration (4). Ces moyens retiennent les particules, ce qui permet le déferrage quasi total du liquide (2). Le liquide (2) continue à être mis en circulation par la pompe (15) dans la canalisation (14), ce qui permet son refoulement à l'extérieur du dispositif (1) tel que l'illustre la flèche D de la figure 2. A cette étape, le liquide (2) a été déferré. Ce déferrage a eu lieu de façon continue sans nécessiter l'utilisation de bassin de décantation ou d'autres installations lourdes. Le couvercle (13) peut être ôté pour l'entretien de la chambre de chloration. et notamment pour dégager d'éventuelles saletés retenues par les trous (11) et pour remplacer les galets chlorés (8a, 8b) lorsque ceux-ci sont épuisés. Le dispositif et le procédé de déferrage ainsi décrits peuvent être mis en oeuvre dans le domaine des bassins aquatiques. Dans ce cas, on les utilisera dans l'étape de remplissage des bassins aquatiques. Leur utilisation avant l'entrée du liquide dans les bassins permet d'éviter toute présence de fer sous toutes ses formes dans ces derniers. Par ailleurs, I'invention peut également être mise en oeuvre dans le domaine du traitement et de l'épuration de liquide tel que de l'eau à usage domestique. La figure 3 illustre un mode de réalisation de l'invention dans ce cadre d'application. Tel qu'illustré, le liquide est d'abord soumis à une filtration par l'intermédiaire de grilles (16) successives permettant de retenir les particules de dimensions importantes. Une ou plusieurs pompes (15) permettent la circulation du liquide et son entrée dans la chambre de chloration (5). Une fois la chloration effectuée et l'oxydation des éléments ferreux ou ferriques mise en oeuvre, le liquide est alors évacué afin d'être filtré au niveau des moyens de filtration (4). Il peut être nécessaire de prévoir une déchloration plus ou moins importante du liquide une fois que celui-ci a été déferré. La figure 3 illustre donc une étape supplémentaire qui consiste en une déchloration partielle du liquide (2), par des moyens (17) de conception courante. L'eau ainsi traitée est donc déferrée sans qu'il y ait eu besoin d'utiliser des bassins successifs pour l'injection de chlore, la décantation, la filtration. Des installations comprenant également des mélangeurs pour homogénéiser la présence de chlore dans le liquide ne sont pas non plus nécessaires. Les coûts de traitement des eaux à usage domestique suivant l'invention sont donc particulièrement réduits ainsi que la taille des installations. REVENDICATIONS 1. Dispositif de déferrage (1) de liquide ferrugineux (2) tel que de l'eau, destiné au domaine du traitement et de l'épuration de l'eau ou d'autres liquides, caractérisé par le fait qu'il présente: - des moyens d'oxydation (3) intégrale et en continu des éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide (2), - des moyens de filtration (4) placés en aval des moyens d'oxydation (3), permettant d'oxyder et de filtrer les éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide (2) afin de le déferrer. 2. Dispositif de déferrage (1) de liquide ferrugineux (2), selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'oxydation (3) sont des moyens de chloration (3). 3. Dispositif de déferrage (1) de liquide ferrugineux (2), selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte une chambre de chloration (5) avec des moyens d'admission (6) du liquide (2) à déferrer et des moyens d'évacuation (7) du liquide une fois chloré. 4. Dispositif de déferrage (1) de liquide ferrugineux (2), selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la chambre de chloration (5) renferme les moyens de chloration (3). 5. Dispositif de déferrage (1) de liquide ferrugineux (2), selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens de chloration (3) sont constitués d'un ou plusieurs galets chlorés (8a, 8b) libérant des ions chlorure en continu dans le liquide (2) en circulation dans la chambre de chloration (5). 6. Dispositif de déferrage (1) de liquide ferrugineux (2), selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que les moyens d'évacuation (7) sont formés par un tuyau (18) dont une partie (9) se situe dans le volume intérieur de la chambre de chloration (5), ladite partie (9) étant obturée à son extrémité (10) suivant sa section et comportant des trous (11) formés sur la surface périphérique du tuyau (18). 7. Dispositif de déferrage (1) de liquide ferrugineux (2), selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens d'admission (6) sont constitués par un tuyau (6) dont la section est sensiblement équivalente à la somme des surfaces des trous (11). 8. Dispositif de déferrage (1) de liquide ferrugineux (2), selon l'une des revendication 3 à 7, caractérisé par le fait que la chambre de chloration (5) comporte une ouverture (12) avec un couvercle (13) permettant d'accéder à son volume intérieur. 9. Procédé de déferrage de liquide ferrugineux (2) tel que de l'eau, destiné au domaine du traitement et de l'épuration de l'eau ou d'autres liquides, caractérisé par le fait que: - on oxyde les éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide (2) de façon intégrale en continu, - on filtre le liquide (2) ainsi traité, permettant d'oxyder et de filtrer les éléments ferreux ou ferriques que comporte le liquide (2) afin de le déferrer. 10. Procédé de déferrage de liquide ferrugineux (2) selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'on utilise une substance chlorée pour oxyder les éléments ferreux ou ferriques présents dans le liquide (2).