Brevet FR2802444A1 — publié le 20010622

" Module de filtration d'eau à fibres creuses" Le procédé objet de la présente invention est du domaine des dispositifs de filtration d'eau. Il concerne plus particulièrement le domaine des dispositif de filtration par membrane, de type ultrafiltration. On connaît de façon classique des modules comportant un ou plusieurs faisceaux de fibres creuses dans lesquels les fibres creuses sont parallèles les unes aux autres et empotées en leurs deux extrémités. Avec les deux extrémités empotées et coupées les modules sont utilisés en filtration externe / interne ou inversement. Certains sont multi-faisceaux, ces faisceaux étant assemblés avec un empotage commun à tous les faisceaux. Lorsqu'ils sont utilisés en filtration externe / interne, des buses d'injection d'air sont disposées en bas de faisceaux en périphérie. On connaît également des modules comportant un ou plusieurs faisceaux de fibres creuses dont les extrémités sont empotées d'un côté, et libres mais fermées individuellement à l'autre extrémité. Avec une extrémité empotée, les fibres étant bouchées individuellement de l'autre côté mais non empotées. L'extrémité empotée est située en haut en fonctionnement. Ces modules sont utilisés en filtration externe / interne. On peut encore citer des modules comportant des faisceaux de fibres creuses avec des fibres disposées en "U", la fibre étant pliée en partie basse. Certains modules utilisent des faisceaux multiples arrangés dans un carter. Avec une étanchéité mécanique faite autour de l'empotage en haut autour de chaque faisceau (généralement un joint torique). De l'air peut être injecté en bas du module. Pour tous ces types de modules, les faisceaux sont soit directement empotés dans un carter, soit démontables du carter, I'étanchéité étant réalisée par des joints toriques autour de l'empotage. Par ailleurs, on utilise aussi dans le domaine des dispositifs à membranes immergées notamment, des faisceaux qui ne sont pas logés dans un carter de pression, mais dans un bassin, le perméat étant récupéré par succion. Ces modules utilisent en général de l'air comprimé qui sert à agiter le faisceau, que ce soit avec un faisceau vertical empoté aux deux extrémités avec des buses disposées autour du faisceau pour envoyer de l'air, ou encore avec un faisceau horizontal empoté aux deux extrémités et l'air étant injecté avec des moyens annexes en fond de bassin. Ces différents dispositifs sont complexes, et onéreux. Ils posent par ailleurs des problèmes d'efficacité de fonctionnement, en particulier pour le bullage correct. La présente invention entend donc remédier à ces inconvénients en proposant un nouveau dispositif de filtration d'eau à fibres creuses. L'invention vise à cet effet un module d'ultra ou microfiltration d'eau à fibres creuses, de type filtration de l'extérieur vers l'intérieur des fibres, I'eau à traiter étant introduite par le haut du module et l'eau traitée étant collectée en bas du module, caractérisé en ce que les fibres sont disposées à l'intérieur d'un carter en de multiples faisceaux dont la partie haute de chaque fibre est libre, en ce que en bas du module, chaque faisceau est disposé dans un fourreau et empoté individuellement, les fourreaux viennent ensuite se loger dans une platine de distribution, permettant également d'injecter de l'air dans les fibres des faisceaux. Selon un mode de réalisation préféré, les fibres sont disposées à l'intérieur d'un carter en de multiples faisceaux en " U ", le module étant disposé verticalement en utilisation avec le " U " en point haut du module. On comprend que cette mise en oeuvre permet une disposition en " U " multi faisceaux, le " U " des faisceaux étant disposé en haut. Elle permet également de réaliser un bullage efficace. Par ailleurs, cette disposition autorise une utilisation du module en gravitaire immergé, avec notamment, la minimisation des volumes de nettoyages chimiques et la possibilité surtout en bioréacteur à membranes immergées de renvoyer le rejet du nettoyage chimique dans le bassin et ainsi le diluer et le traiter dans le bassin même. On comprend également que cette disposition en " U " présentant son repliement en haut de module permet de condamner un faisceau défectueux. On obtient également par cette disposition une grande facilité de fabrication d'un gros module. Préférentiellement, tous les fourreaux sont reliés entre eux par la coulée (en position verticale inverse à celle du mode de filtration) d'une résine bi-composant dite résine d'empotage. La description et les dessins qui suivent permettront de mieux comprendre les buts et avantages de l'invention. Il est clair que cette description est donnée à titre d'exemple, et n'a pas de caractère limitatif. Dans les dessins: - la figure 1 montre schématiquement un dispositif de filtration d'eau selon l'invention, en vue de côté; - la figure 2 montre la même installation et en vue de dessus. Tel que représenté sur la figure 1, le dispositif selon l'invention est un module d'ultra ou microfiltration à fibres creuses, de type filtration de l'extérieur vers l'intérieur des fibres avec ou sans rétrolavage. Il est destiné par exemple à être utilisé dans une installation de purification d'eau utilisant la différence de gravité comme source de pression pour le passage de l'eau à travers la paroi des membranes. L'eau à traiter est introduite par le haut du module, I'eau traitée étant collectée en bas du module. Les fibres sont disposées à l'intérieur d'un carter 3 en de multiples faisceaux 1 en " U ", le module étant disposé verticalement en utilisation avec le " U " en point haut du module. En bas du module, chaque faisceau est disposé dans un fourreau 4 et empoté individuellement. Les fourreaux viennent ensuite se loger dans une platine de distribution 2. Enfin, tous les fourreaux sont reliés entre eux par la coulée (en position verticale inverse à celle du mode de filtration) d'une résine bicomposant dite résine d'empotage 5. Cette résine assure l'étanchéité entre la partie haute pression et la partie basse pression. De plus, la platine de distribution 2 est dotée de canaux qui vont permettre le passage d'air introduit par l'orifice latéral en bas du module. Cet air est évacué sous forme de bulles ascendantes qui permettront de secouer les faisceaux pour améliorer l'élimination du gâteau de filtration formé sur les fibres. Les avantages de cette conception sont en utilisation la disposition multi- faisceaux qui permet de minimiser les problèmes de mauvais accès à la surface de filtration et de difficulté de nettoyage des fibres. On a en effet des espaces entre les faisceaux d'une part et au milieu de chaque faisceau d'autre part (grâce à la configuration en " U "). De plus, de l'air peut être injecté entre les faisceaux, les bulles s'écoulant principalement tangentiellement aux faisceaux. Le fait de disposer le " U " en haut permet: 1/ De ne pas dévier le trajet des bulles d'air qui secouent les faisceaux. 2/ De bien purger l'air du module notamment à la première mise en route mais aussi lorsque l'on effectue un bullage pendant la filtration. 3/ De ne pas dévier le passage des débris de gâteau de filtration évacués soit par les bulles, soit par l'eau de rétrolavage, soit par les deux. 4/ De laisser, naturellement, aux alentours de la hauteur médiane, le faisceau faire un ventre ce qui améliore aussi les possibilités d'écoulement de l'extérieur vers l'intérieur du faisceau (sens de la filtration) ou inversement (sens du rétrolavage).Associé à l'air, on augmente donc la turbulence près des faisceaux, ce qui est favorable pour limiter le colmatage. / D'éviter un empotage (coûteux) à une extrémité. 6/ Dans le cas d'une rupture de fibre, on peut après avoir identifié le faisceau défectueux, soit réparer (comme le font les autres), soit condamner le faisceau incriminé par la mise en place d'une cape, par exemple collée sur l'extrémité du fourreau du faisceau. On peut aussi travailler en filtration dite gravitaire (par gravité) en connectant la platine de raccordement (6) à l'eau à traiter en pression.. On peut encore fonctionner en mode "membranes immergées ", la platine (6) n'étant pas raccordée. Dans ce cas particulier, on peut effectuer un nettoyage chimique en se limitant à remplir le module en solution de nettoyage par la platine de raccordement jusque en haut. On limite ainsi le volume de la solution de nettoyage au strict minimum, c'est à dire le volume du module. La manutention est facilitée par la présence de trous de levage en haut du module En fabrication la manipulation est aisée, les faisceaux unitaires sont gainés d'un gaine souple en fil élastiques qui est utilisée pendant l'empotage unitaire des faisceaux et retirée lorsque le faisceau et son fourreau sont mis en place sur la platine de distribution. Les faisceaux (leurs fourreaux en fait) sont mis en place sur la platine de distribution en position verticale les "U" en bas et ensuite on introduit l'ensemble faisceaux et platine de distribution dans le carter. L'ensemble est alors empoté. L'empotage est simplifié car pour même des gros modules (100 m2 de surface filtrante et plus), on n'a pas à réaliser l'empotage toujours complexe de plusieurs dizaines de milliers de fibres ensemble. Les empotages sont faits sur des petites faisceaux faits individuellement. Le test préalable de chacun des faisceaux permet d'éviter de prendre le risque de gâcher un carter et ces pièces périphériques à cause d'une quelques fibres endommagées. La platine 6 de raccordement est ensuite collée, soudée dans le carter. L'alimentation en air est simple, sans mise en place de buses qui pourraient de plus endommager les faisceaux. Il est à noter que l'un des avantages importants du dispositif selon l'invention est la possibilité d'injecter de l'air grâce à la platine de distribution 2 qui joue ainsi plusieurs rôles. Par ailleurs, le rétrolavage (avec circulation d'eau en sens inverse dans les membranes pour les nettoyer) peut se faire avec de l'eau mais aussi avec de l'air lorsque le diamètre des pores est suffisant, par exemple dans le cas de microfiltration. On comprend que la géométrie choisie pour le dispositif selon l'invention permet d'identifier facilement un faisceau défaillant (et par exemple par injection d'air du côté eau brute, le module étant en position verticale inversée, de l'eau étant en place sur la platine de distribution 2, ce qui permet alors de voir buller le faisceau défaillant) On peut alors envisager soit de boucher la ou les fibres défaillantes, (par des moyens classiques connus de l'homme du métier) soit d'isoler le faisceau en entier de manière définitive par collage d'un bouchon par exemple, ou encore de manière réversible par bouchon démontable, en attendant alors de grouper plusieurs réparations à réaliser simultanément. Le bouchage d'un ou plusieurs faisceaux de fibres ne perturbe en rien le fonctionnement de l'ensemble du module. En variante, au lieu de faisceaux de fibres en "U", ont peut utiliser des fibres dont la partie haute est bouchée, mais libre. La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails des formes de réalisation ci-dessus considérés à titre d'exemple, mais s'étend au contraire aux modifications à la portée de l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Module d'ultra ou microfiltration d'eau à fibres creuses, de type filtration de I'extérieur vers l'intérieur des fibres, I'eau à traiter étant introduite par le haut du module et l'eau traitée étant collectée en bas du module, caractérisé en ce que les fibres sont disposées à l'intérieur d'un carter (3) en de multiples faisceaux (1) dont la partie haute de chaque fibre est libre, en ce que en bas du module, chaque faisceau est disposé dans un fourreau (4) et empoté individuellement, les fourreaux viennent ensuite se loger dans une platine de distribution (2), permettant également d'injecter de l'air dans les fibres des faisceaux (1) 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont disposées à l'intérieur d'un carter (3) en de multiples faisceaux (1) en " U ", le module étant disposé verticalement en utilisation avec le " U " en point haut du module. 3. Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que tous les fourreaux sont reliés entre eux par la coulée (en position verticale inverse à celle du mode de filtration) d'une résine bicomposant dite résine d'empotage (5)