Brevet FR2782101A1 — publié le 20000211

i Le présent procédé consiste à réaliser un réseau d'assainissement à faible profondeur, grâce à un dispositif de pompage centralisé qui assure la vidange de plusieurs points bas séparés, o convergent plusieurs réseaux5 gravitaires suivant la pente naturelle du terrain. Ces réseaux gravitaires peuvent être réalisés à faible profondeur sans surcoût lié à la multiplication des postes de pompage, du fait qu'il y a un seul poste dJaspiration refoulement d'o partent plusieurs canalisations d'aspiration10 vers les regards de collecte. Dans la conception traditionnelle des réseaux d'assainissement, la topographie est le facteur déterminant et souvent pénalisant pour la réalisation des projets. Quand le terrain est plat, le réseau doit s'approfondir15 rapidement pour permettre l'écoulement gravitaire et on doit réaliser des postes de refoulement pour relever les eaux et repartir gravitairement. Quand le terrain est accidenté, on doit s'approfondir pour franchir les buttes ou créer un poste si la canalisation20 gravitaire est trop profonde. Les postes de refoulement sont très lourds dans leur conception actuelle: il faut réaliser une bâche de réception située en dessous de l'arrivée gravitaire elle-même déjà profonde, donc créer un génie civil important et profond,25 les pompes sont immergées dans l'effluent et il faut prévoir les dispositifs pour assurer leur guidage et leur relevage. Actuellement on essaie donc de limiter le nombre de postes car leur coût de réalisation et de maintenance, est élevé.30 Dans l'état actuel de la technique, il existe plusieurs solutions pour s'affranchir de sur-profondeurs et diminuer les coûts des réseaux gravitaires. Assainissement sous vide, sous pression, air comprimé. - Dans l'assainissement sous vide, de petits tronçons de collecteurs gravitaires amènent l'effluent dans des regards de collecte équipés de valves qui sont reliés par une canalisation maintenue sous vide à une Centrale de vide. La Centrale de vide est une installation importante qui est constituée d'une cuve maintenue en permanence sous vide par 2 des pompes à vide et équipée également de pompes d'extraction du liquide en dehors de la cuve. - Dans le système sous pression, chaque point de collecte est équipé d'un petit poste de relèvement, ce qui entraîne la multiplication des équipements mécaniques et électriques. Le système à air comprimé nécessite la réalisation d'une centrale d'air comprimé et d'un réseau d'air comprimé alimentant chaque aéro-éjecteur. Dans toutes ces techniques, le transfert est onéreux et elles10 ont donc une application essentiellement lorsque les difficultés du terrain rendent la solution traditionnelle très pénalisante (terrain rocheux, marécageux...). L'intérêt du présent procédé est de concilier la réalisation de réseaux gravitaires à faible profondeur, avec des15 réseaux de transfert peu onéreux en investissement et fonctionnement. Dans le procédé qui fait l'objet du Brevet, les conduites gravitaires sont posées suivant la pente du terrain, à environ lm40 de profondeur; elles convergent donc vers les20 points bas sans franchissement de points hauts. En chacun de ces points bas, est créé un regard de collecte (ou d'aspiration) équipé d'un niveau haut, d'un niveau bas et d'un niveau alarme reliés par un câble à la télégestion de la station de pompage. Dans les regards de collecte, on immerge l'extrémité d'une canalisation étanche qui relie le regard de collecte à la pompe. Cette canalisation étanche peut être posée en même temps que la conduite gravitaire, elle est de faible section,30 identique à une canalisation de refoulement, suit le profil du terrain à 1 mètre de profondeur environ. L'extrémité de la canalisation qui se trouve dans le regard de collecte est équipé d'un clapet, dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par les indicateurs de niveau haut et bas, l'information est alors également transmise par un câble de télécommande vers la télégestion située au poste de pompage. Toutes les canalisations d'aspiration convergent vers le poste de pompage et sont rassemblées à leur départ dans le 3 même ouvrage que celui o se trouve la pompe. Au raccordement de la canalisation sur la pompe, on met en place une vanne d'isolement ou d'ouverture du circuit. Le pompage s'effectue par une pompe auto-amorçante et non5 immergée qui crée lors de sa mise en route une aspiration dans la canalisation et refoule les eaux usées vers l'exutoire. Le poste de pompage est géré par une télégestion qui recueille les informations de niveau haut et bas dans chaque regard de10 collecte, ce qui commande l'ouverture ou la fermeture des vannes et simultanément des clapets ainsi que le démarrage ou l'arrêt de la pompe. Ceci permet de vider chaque regard de collecte séparément à partir d'une seule unité de pompage.15 Pour obtenir un bon rendement du système, les canalisations d'aspiration doivent rester en charge en permanence et le fonctionnement se fait en l'absence de vide. La fiabilité du type de clapet et de vannes, est donc très importante.20 La pompe fonctionne en aspiration refoulement. Elle devra donc être adaptée pour créer une bonne aspiration sans risques de bouchage et mettre en mouvement les parties liquides et solides avec une section de passage dimensionnée pour laisser le passage des filasses et fibres longues.25 La dimension des regards de collecte sera fonction du nombre de constructions raccordées. Ils devront pouvoir assurer un stockage de l'effluent suffisant pour qu'en cas de défaillance du système, le regard ne déborde pas avant l'intervention de dépannage déclenchée par l'alarme.30 Le diamètre des canalisations d'aspiration se calculera comme pour les refoulements en fonction du débit à assurer et des pertes de charge. Le procédé a des limites liées à la pression atmosphérique: la vidange des regards de collecte se faisant grâce à la pression atmosphérique de 1 bar (10 mètres). Il faut que la hauteur géométrique entre le fond de la bâche de collecte et la pompe n'excède pas 7 mètres pour qu'un débit satisfaisant soit obtenu. Dans l'élaboration du projet, il faudra donc tenir compte de 4 la topographie et des pertes de charge et jouer sur la section des canalisations, si les pertes de charge sont trop fortes. Egalement, le choix de l'emplacement du poste est très5 important et son altitude devra être telle que la dénivelée n'excède pas 7 mètres entre les points de collecte et le point de pompage. Différents modes de fonctionnement du procédé peuvent être réalisés:10 -> Dans un mode de fonctionnement, chaque réseau d'aspiration peut être relié directement à la station qui commandera l'ouverture et la fermeture de la vanne du circuit considéré et du clapet. - Dans un autre mode de fonctionnement, plusieurs réseaux d'aspiration sont connectés sur une canalisation principale d'aspiration. La vanne commandant l'ouverture du circuit considéré, est alors située sur la canalisation secondaire au voisinage de son raccordement à la canalisation principale d'aspiration.20 Dans un exemple d'application du procédé décrit ci-dessous, la topographie de la zone à desservir est représentée sur la figure 1. Ce schéma fait ressortir qu'il y a deux points hauts (cotes 13,34 et 12,00) et quatre points bas (cotes 10,75, 8,18, 9,58 et 9,32). Le schéma N 2 montre un mode de réalisation possible du procédé avec une station unique de pompage (1) implantée dans le carrefour à la cote TN 11,80, avec 4 bâches de collectes (20) (21) (22) (23) situées dans chacun des points bas ou arrivent des réseaux gravitaires (30)(31)(32)(33)(34)(35) à une profondeur de lm40. Ces regards de collectes (20)(21)(22)(23)sont constitués d'éléments béton, par exemple de 0 160. Le regard de collecte 20 reçoit le réseau gravitaire 30, soit 100 Equivalent habitants. Le regard de collecte 21 reçoit les réseaux gravitaires 31 et , soit 120 Equivalent habitants. Le regard de collecte 22 reçoit les réseaux gravitaires 32 et 39, soit 100 Equivalent habitants. Le regard de collecte 23 reçoit le réseau gravitaire 33, soit Equivalent habitants. Au total, 390 équivalents habitants, ce qui à raison de 150 litres par jour par habitant, donne un volume journalier de 58,5 m3 ou un débit de pointe de 14,6 m3/heure ou 4 litres/seconde. Le regard de collecte (20) (21) (22) (23) ou cuve d'aspiration est muni d'un niveau haut (10), d'un niveau bas (11)et d'un niveau alarme (12) tel qu'indiqué sur le schéma N03. Une canalisation (4) étanche (en PEHD par exemple), relie la10 cuve à la station d'aspiration refoulement (1) de même qu'un câble de télécommande (7). Cette canalisation (4) est immergée au fond de la cuve d'aspiration (20) (21) (22) (23) et son extrémité est munie d'un clapet (5) particulièrement fiable.15 La station de pompage (1) est constituée d'un regard 0 2000, dans lequel on trouve deux pompes (6) reliées aux différents réseaux d'aspiration (4). Chaque réseau est muni à son raccordement sur la pompe (6) d'une vanne (8), permettant l'ouverture ou la fermeture du circuit.20 Lorsque le niveau haut(10) est atteint dans l'une des cuves d'aspiration (20) (21) (22) (23), l'information est transmise par le câble (7) à la télégestion, ce qui commande l'ouverture simultanée de la vanne (8) et du clapet (5) et met également la pompe (6) en marche. La cuve (20) (21) (22) (23) se vide jusqu'à ce que le niveau bas (11) soit atteint; le clapet (5) et la vanne (8) se ferment alors, et la pompe (6) s'arrête. Ceci jusqu'à la remise en marche de l'un des circuits. Dans l'exemple de réalisation tel qu'il est décrit ci-dessus, 30 les circuits fonctionnent séparément mais suivant la configuration du terrain et en particulier dans les réseaux disposés en longueur on peut mettre en place une canalisation d'aspiration principale sur laquelle seraient raccordées les canalisations d'aspiration secondaire. 35 Dans la configuration retenue dans l'exemple en cas de demande simultanéesur deux circuits, la priorité est donné par la télégestion à celui qui reçoit le plus grand débit. Le calcul du volume des cuves d'aspiration (20) (21) (22) (23) s'effectue ainsi: 6 L'effluent étant stocké dans la cuve (20) (21) (22) (23), le volume minimum en réserve doit être égal au volume correspondant au débit stocké entre deux démarrages de la pompe(6)avec un volume de sécurité en cas de dysfonctionnement5 Le volume V minimum = Q /(4 x N x 6) Q étant le débit en m3/h, N le nombre de pompes et 6 le nombre de démarrage à l'heure de la pompe. Cuve EQH Q V pointe V minimum 100 100 x 150L = 15 m3 3,75 0,16 m3 21 120 120 x 0,15 = 18 m3 4,5 0,19 m3 22 100 100 x 0,15 = 15 m3 3,75 0,16 m3 23 70 70 x 0,15 = 9,5 m3 2,37 0,1 m3 Pour une cuve de 0 1600 S = 2,01 m2 donc il faut une hauteur d'eau de 10 cm minimum dans la cuve.15 Nous admettrons une hauteur de 20 cm entre les niveaux haut (10)et bas (11),le niveau alarme (12), 10 cm au dessus et une réserve sécurité de 40 cm au dessus de l'alarme (12). L'arrivée gravitaire étant à moins lm40, la profondeur totale du regard sera donc d'environ 2m30. La coupe d'un regard est20 représentée sur la figure 3. La pompe auto-amorçante fonctionnera par aspiration refoulement. Elle devra assurer le débit correspondant à 390 Eqh, soit 4 litres par seconde avec une HMT égale à la somme des pertes de charge dans l'aspiration et le refoulement25 augmentée de la hauteur géométrique du refoulement et de l'aspiration. Avec un refoulement 0 76,8, une longueur de refoulement de 530 m et un débit de 4 litres par seconde, la perte de charge est de 4m82. La cote piezo à la sortie, est donc de 8,02 + 4,82 = 12m84 Pour l'aspiration, le départ de la canalisation dans l'exemple considéré est à 2m30 sous le niveau du TN nous pouvons dresser le tableau des cotes piezo aspiration Regard de Cote Cote départ Distance Perte de Cote piezo collecte TN aspiration TN- 2,30 charge0 76,8 aspiration 23 8,18 5,8 250m 2,25 3,63 22 9,58 7,28 230m - 2,07 5,21 21 9,32 7,02 275m -2,48 4,54 10,75 8,45 352m - 3,21 5,24 Le cas le plus défavorable est celui du regard 23, la pompe devra donc avoir une HMT de 12,84 - 3,63 = 9,21 pour un débit de 41/seconde. Pour que l'aspiration fonctionne bien il faut que la hauteur géométrique ne dépasse par 7 mètres entre le point d'aspiration et la pompe située dans le poste à la cote 10m50 environ; ce qui est bien respecté, donc on peut admettre le 0 76/8 comme satisfaisant pour la réalisation de ce projet. REVENDICATIONS 1)- Procédé d'assainissement à faible profondeur caractérisé par le pompage de plusieurs regards de collecte (20) (21) (22) (23), situés aux points bas à partir de la même station de pompage (1) fonctionnant par aspiration refoulement et reliée à chaque regard de collecte (20) (21) (22) (23), par une canalisation indépendante (4). 2 - Procédé d'assainissement conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque conduite d'aspiration (4) provenant d'un regard de collecte (20) (21) (22) (23)est raccordée sur une canalisation d'aspiration principale reliée à la station de pompage (1).