Brevet FR2812561A1 — publié le 20020208

La présente invention concerne un dispositif pour filtrer un liquide au moyen de matériaux meubles. Pour filtrer un liquide, de nombreux dispositifs autonomes existent qui utilisent le passage du liquide à filtrer au travers de couches successives de matériaux meubles. Quand ceux-ci fonctionnent sous la seule influence de la gravité naturelle, le courant du liquide se fait habituellement de haut en bas, ainsi ces dispositifs sont soumis au colmatage, ne bénéficiant pas d'une fonction d'auto-nettoyage par inversion du sens de circulation du liquide dans les couches filtrantes. D'autre part ces mêmes dispositifs sont conçus sous la forme d'installations fixes ; en effet tout mouvement de basculement ou de retournement compromettrait la nécessaire stabilité des couches de matériaux filtrants dont ils sont constitués. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il comporte en effet selon une première caractéristique, un récipient général muni d'un couvercle compressif figeant les matériaux filtrants dans leur ordonnancement initial. Selon une seconde caractéristique le dispositif selon l'invention comporte un puit d'alimentation, disposé verticalement sur toute la hauteur du dispositif et dont la partie inférieure présente des perforations qui, outre leur un rôle de grille, sont destinées à répartir le flux de liquide à filtrer à la base d'un ensemble filtrant fonctionnant en vertu du principe des vases communicants, soumis à la pression atmosphérique. Un orifice de vidange, équipé d'un mécanisme d'ouverture et de fermeture relie le fond du puit à l'extérieur du dispositif . Dans la position de fermeture de cet orifice de vidange, les couches de matériaux filtrants sont traversées par un courant de liquide vertical, dans le sens de bas en haut, permettant l'action de filtrer. Dans la position d'ouverture de cet orifice de vidange, les couches de matériaux filtrants sont traversées par un courant de liquide de sens inverse, provoqué par une vidange par gravité du dispositif complet. Ce courant entraîne les matières préalablement retenues dans l'action filtrante des matériaux et les conduit vers l'extérieur, ce qui assure l'auto nettoyage du dispositif. Selon une troisième caractéristique, le dispositif selon l'invention comporte un ensemble filtrant, constituée par un empilement de couches de matériaux, confiné dans l' espace compris entre la paroi perforée du puit d'alimentation, les bords et le couvercle compressif du récipient général. Cet empilement est organisé selon l'agencement suivant, du bas vers le haut Premièrement: une couche de matériaux présentant des éléments séparés d'une granulométrie suffisante pour assurer une diffusion horizontale rapide du liquide à filtrer. Cette même couche présente, en outre, une résistance à la compression pour supporter la masse des couches supérieures ainsi que les contraintes supplémentaires qui peuvent être imposées par un mode particulier d'utilisation, de manutention ou de transport du dispositif. Deuxièmement: une membrane filtrante de séparation qui selon certains modes particuliers de fabrication et de fonctionnement présente une qualité de macro, micro ou ultra filtration. Troisièmement: une couche de matériaux filtrants constituée d'un ou plusieurs lits de granulats fins dont la granulométrie, la porosité, les caractéristiques techniques ainsi que le nombre et l'épaisseur peuvent varier en fonction de la performance recherchée et selon des critères connus. Quatrièmement: une membrane filtrante de séparation qui selon certains modes particuliers de fabrication et de fonctionnement présente une qualité de macro, micro ou ultra filtration et qui peut être d'une qualité différente de la première membrane mise en oeuvre au niveau inférieur. Cinquièmement: une couche supérieure constituée d'éléments séparés présentant une granulométrie suffisante pour assurer une fonction de stockage du liquide filtré dans ses interstices. En outre cette couche pouvant subire des contraintes de pression lors de manoeuvres de basculement de retournement ou l'application d'un couvercle compressif au dispositif, ses éléments constitutifs sont résistants à ces contraintes. Sixièmement: la couche supérieure précédemment décrite est parcourue par un drain inséré dans son épaisseur et dont la fonction est d'extraire le liquide filtré contenu dans cette couche et de le diriger vers l'extérieur du dispositif en traversant la paroi du récipient général. L'orifice du drain vers l'extérieur est muni d'un mécanisme d'ouverture et de fermeture. Septièmement: dans la partie la plus haute du dispositif et dans sa paroi extérieure un évent est pratiqué. Selon des modes particuliers de réalisation - le dispositif pourra être construit dans toutes proportions et sous divers aspects de formes. - Dans sa configuration portative le dispositif pourra être équipé d'une anse de transport manuel. - Le puit d'alimentation pourra être rehaussé par rapport au reste du dispositif, afin d'augmenter la pression du liquide (fonction de la hauteur de la colonne). - Le puit d'alimentation pourra occuper un emplacement quelconque dans le dispositif. - Les matériaux meubles constituant un ensemble filtrant destiné à filtrer de l'eau pourront être de natures suivantes (à titre d'exemple), de bas en haut : billes d'argile expansé, toile "géotextile", sable de rivière, charbon de bois activé, sable de rivière, toile "géotextile", billes de polystyrène expansé. - L'orifice à usage d'évent pratiqué dans la partie supérieure du dispositif pourra être équipé d'une membrane filtrante destiné à supprimer une voie de contamination par le milieu extérieur, du liquide filtré contenu dans le dispositif. Le dessin annexé illustre l'invention En référence à ce dessin, le dispositif comporte un récipient général (1) muni d'une anse de transport (2), recouvert d'un couvercle compressif (3) laissant libre l'orifice supérieur du puit d'alimentation (4). La base du puit d'alimentation présente des perforations (S) à usage de grille et de répartiteur du flux de liquide à filtrer dans la partie inférieure de l'ensemble filtrant (6) constitué d'un empilement de couches successives de matériaux meubles. La première couche de matériaux (en commençant par le bas), constituée de billes d'argile expansé, répartit horizontalement le flux sur toute la surface de la couche suivante, séparée par une toile "géotextile", et constituée de trois lits superposés: sable de rivière, charbon de bois activé, sable de rivière. Une toile "géotextile" sépare cette précédente couche de la suivante et dernière, constituée de bille de polystyrène expansé dont l'élasticité permet par compression sous l'effet du couvercle (3), de figer les différentes couches de matériaux meubles dans leur ordonnancement initial tout en conservant un volume interstitiel suffisant. Après avoir traversé ces différentes couches de matériaux en vertu du principe des vases communicants soumis à la pression atmosphérique, l'eau brute s'est débarrassée de sa pollution, piégée dans les interstices et porosités de l'ensemble filtrant. L'eau filtrée est extraite de la dernière couche par un drain (7) muni à son extrémité, d'un dispositif d'ouverture et de fermeture (8). Un orifice d'évent (9) permet le libre passage de l'air dans le dispositif, et donc, soumet la circulation des liquides à l'influence de la pression atmosphérique Un orifice (10) muni d'un dispositif d'ouverture et de fermeture, situé dans la partie basse du récipient général au niveau de la base du puit d'alimentation permet le fonctionnement normal du filtre (à la pression atmosphérique), s'il est fermé, et la vidange total du dispositif (par gravité), s'il est ouvert. En outre, la vidange entraîne l'auto nettoyage de l'ensemble filtrant par établissement d'un courant de circulation inversé du liquide. A titre d'exemple, non limitatif, le récipient général du dispositif aura une contenance de 12 litres; un ensemble de cette taille peut débiter en continu 10 litre d'eau filtrée par heure. Dans cette configuration portative, le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à améliorer la qualité sanitaire de l'eau consommée par des populations en difficulté à la suite d'évènements les privant d'un approvisionnement sécurisé en eau potable. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour filtrer un liquide au moyen de matériaux meubles, caractérisé en ce que l'ensemble du dispositif est contenu dans un récipient général (1) mobile, manipulable par une seule personne dans sa configuration portative et muni, à cette fin, d'une anse de transport (2). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les couches de matériaux meubles superposées constituant l'ensemble filtrant (6), sont figées dans leur ordonnancement étant confinées dans un espace fermé et comprimées verticalement par l'action du couvercle compressif (3). 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un puit d'alimentation (4) qui permet d'alimenter l'ensemble filtrant (6) par le bas. 4) Dispositif selon la revendication 1 et la revendication 3 caractérisé en ce qu'un orifice de vidange équipé d'un mécanisme d'ouverture et de fermeture (10), situé au niveau de la base du puit d'alimentation permet la filtration d'un liquide par la circulation verticale, de bas en haut, de ce liquide dans l'ensemble filtrant si l'orifice est fermé et l'auto nettoyage de ce même ensemble par établissement d'un courant inversé du liquide si le l'orifice de vidange est ouvert. 5) Dispositif selon la revendication 1 et la revendication 2 caractérisé en ce que la couche supérieure est constituée d'un matériau constitué d'éléments souples autorisant l'action compressive du couvercle (3) et conservant sous cet effet un volume interstitiel suffisant pour permettre un stockage du liquide filtré. 6) Dispositif selon la revendications 1, la revendication 2 et la revendication 5 caractérisé en ce que la couche supérieure est parcourue par un drain (7) destiné à extraire le liquide filtré et à le diriger vers l'extérieur du dispositif au moyen d'un orifice équipé d'un mécanisme d'ouverture et de fermeture (8). 7) Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce qu'un orifice d'évent (9) pratiqué dans la partie supérieure du récipient général, permet de soumettre le flux de liquide à filtrer à l'influence de la pression atmosphérique. Garni d'une membrane filtrante, cet évent oppose en outre une barrière à une éventuelle contamination par le milieu extérieur, du liquide filtré contenu dans le dispositif.