Brevet FR2822484A1 — publié le 20020927

La présente invention concerne un dispositif de relèvement d'eaux usées. Un tel dispositif est utilisé pour acheminer des eaux usées lorsque celles-ci doivent"monter"une pente. Dans une agglomération, les eaux usées sont collectées puis acheminées vers une station d'épuration pour y être traitées. De préférence, la station d'épuration est située en contrebas mais il faut parfois relever les eaux usées pour leur permettre d'arriver à cette station d'épuration. Un dispositif ancien mais encore de loin le plus utilisé pour relever des eaux usées se compose d'un puits dont le radier est à une cote telle qu'il permet l'accumulation des eaux usées. Des groupes électro-pompes sont disposés au fond du puits. Ce puits est souvent réalisé en buses de béton préfabriquées assemblées par joints. Le diamètre du puits est par exemple de 2 mètres. Les eaux usées tombent directement au fond de celui-ci après avoir traversé un panier de dégrillage qui retient les solides trop volumineux qui ne peuvent pas être pompés par les groupes électro-pompes. Les groupes électro-pompes reposent sur des pieds d'assise euxmêmes munis de barres de guidage afin de permettre de relever les groupes électro-pompes pour leur entretien ou éventuellement pour leur réparation. Ce type de station de relèvement présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord, les effluents pompés sont à l'air libre. De mauvaises odeurs s'échappent donc d'une telle station de relèvement. Les groupes électro-pompes sont immergés dans les effluents à pomper. Toute intervention sur ces groupes nécessite donc le relevage de ceux-ci et des conditions de travail difficiles pour les personnes qui interviennent, dues notamment aux mauvaises odeurs et à la présence d'effluents sur les machines. Les eaux usées sont également agressives et à la longue attaquent même le béton du puits. De telles stations de relèvement demandent beaucoup d'entretien. Une visite hebdomadaire est nécessaire pour vider le panier de dégrillage. Le niveau des eaux usées doit également être vérifié. Il faut aussi périodiquement relever les groupes électro-pompes et ceci n'est pas facile compte tenu des déchets qui s'agglutinent, se solidifient et se concentrent autour des barres de guidage et chaînes de relevage. Une telle insalubrité n'est pas non plus sans risque pour la santé du personnel qui intervient. Pour remédier à certains de ces inconvénients, des appareils aéro- éjecteurs de relevage d'eaux usées ont été mis au point. Ces appareils sont constitués essentiellement d'une cuve étanche capable de supporter la pression de refoulement des eaux usées à la hauteur désirée, de deux canalisations respectivement d'arrivée et de départ des eaux usées avec leur clapet, d'un tuyau d'air comprimé débouchant dans la cuve et susceptible d'être mis en communication soit avec l'atmosphère soit avec une source d'air comprimé par une vanne à air comprimé à trois voies ou analogue et enfin d'un dispositif de commande de cette vanne. Ce dispositif de commande comporte notamment un flotteur plongé dans la cuve et qui détermine le niveau des eaux usées dans celleci. Un tel dispositif est par exemple décrit dans le document FR-2 300 181. De tels dispositifs, s'ils permettent d'éviter d'avoir les effluents à l'air libre présentent tout de même quelques inconvénients. Le flotteur plonge dans ces effluents et des déchets peuvent s'agglutiner sur celui-ci ainsi qu'au niveau de la tige le reliant au dispositif de mise en marche d'injection d'air comprimé dans la cuve. Le mécanisme utilisé est relativement complexe et nécessite un entretien régulier à cause notamment du flotteur, de la vanne trois voies pour l'air comprimé et de ses moyens de commande. Pour cet entretien, il faut accéder au flotteur et ceci nécessite, pour la personne effectuant l'entretien, d'entrer en contact avec les effluents. En outre, cet appareil aéro-éjecteur doit être connecté à un réseau d'air comprimé pour pouvoir fonctionner. Tout ceci fait que l'installation de relevage d'eaux usées est une installation lourde et coûteuse. La présente invention a alors pour but de fournir un dispositif de relèvement d'eaux usées dont l'entretien est réduit. De préférence, ce dispositif sera d'un prix de revient peu élevé, facile à installer et son entretien ne demandera pas d'entrer en contact avec les effluents pompés. A cet effet, elle propose un dispositif de relèvement d'eaux usées comportant : - une cuve dans laquelle de l'air comprimé est injecté pour réaliser le relèvement des eaux usées, la cuve étant reliée à une canalisation d'arrivée d'eaux usées ainsi qu'à une canalisation de refoulement, - des clapets anti-retour destinés à empêcher une circulation des eaux usées de la canalisation de refoulement vers la canalisation d'arrivée, - des moyens permettant de détecter le niveau des eaux usées dans la cuve, et -des moyens de commande de l'injection d'air comprimé en fonction du niveau d'eaux usées détecté. Selon l'invention, les moyens permettant de détecter le niveau des eaux usées comportent au moins une sonde conductive fixée sur la paroi de la cuve et dont une extrémité est disposée à l'intérieur de celle-ci. De cette manière, l'entretien du dispositif est limité et il n'est plus nécessaire pour cet entretien de venir au contact des eaux usées, ou de risquer un contact avec celles-ci. Dans une forme de réalisation préférée, deux sondes sont prévues à des niveaux différents, un premier niveau correspondant à un niveau haut à partir duquel le dispositif doit être mis en marche pour relever les eaux usées et le second niveau correspondant à un niveau bas en dessous duquel le dispositif est au repos. La sonde au nombre d'au moins une utilisée dans ce dispositif de relèvement réalise de préférence la détection tout ou rien d'un liquide. Dans une variante de mise en oeuvre préférée, une faible tension alternative est appliquée entre l'extrémité de chaque sonde se trouvant dans la cuve et la paroi de celle-ci et des moyens sont prévus pour détecter si le circuit électrique ainsi établi est ouvert ou fermé. Ainsi seuls des courants faibles circulent dans la cuve et les eaux usées et grâce à l'utilisation d'une tension alternative, il n'y a pas de risque d'électrolyse. De préférence, l'injection d'air comprimé est assurée par un compresseur monté sur la cuve. Ceci permet d'avoir un dispositif de relèvement autonome et beaucoup plus simple que les dispositifs connus de l'art antérieur. Le compresseur utilisé est avantageusement un compresseur à anneau liquide. Dans un souci de compacité et de simplicité, le compresseur forme avantageusement avec un moteur qui l'entraîne un ensemble compact monobloc. Pour une meilleure tenue à la corrosion et aux agressions des eaux usées, la cuve, la partie de la sonde se trouvant dans la cuve, les clapets antiretour et les moyens de fixation de ces éléments sur la cuve sont réalisés de préférence en acier inoxydable. Les avantages et détails de la présente invention ressortiront mieux de la description qui suit dans laquelle un mode de réalisation préféré mais non limitatif est décrit en référence au dessin annexé sur lequel : Figure 1 montre un dispositif selon l'invention à l'arrêt, et Figure 2 montre le dispositif de la figure 1 en fonctionnement. Sur les deux figures du dessin, on reconnaît un puits 2, au fond duquel se trouve un dispositif de relèvement 4 pour eaux usées. Le puits 2 est par exemple un puits de 2 mètres de diamètre et est enterré. Son radier 6 est à une cote calculée en fonction d'une conduite d'arrivée 8 d'effluents. Les effluents arrivent par gravité dans la conduite 8 jusqu'au puits 2. Une conduite de refoulement 10 part du puits 2 à une altitude supérieure à celle de la conduite d'arrivée 8. Le dispositif de relèvement 4 permet de faire passer les effluents arrivant par la conduite d'arrivée 8 vers la conduite de refoulement 10. De manière classique, le puits est réalisé ici en buses en béton préfabriquées. Chaque buse fait par exemple une hauteur d'un mètre. Les buses sont assemblées entres elles par des joints. Ceci permet d'éviter l'infiltration d'eau dans le puits 2. Le dispositif de relèvement 4 se trouve ainsi à l'air libre. Le puits 2 est fermé sur le haut par une trappe 12. Cette dernière permet l'accès à l'intérieur du puits et sert notamment lorsque le dispositif de relèvement 4 est mis en place dans celui-ci. Une échelle non représentée permet l'accès à l'intérieur du puits. Le dispositif de relèvement 4 comporte une cuve 14 réalisée en acier inoxydable posée sur le radier 6. La cuve présente une entrée raccordée à la conduite d'arrivée 8 et une sortie raccordée à la conduite de refoulement 10. L'entrée de la cuve est équipée d'un clapet anti-retour 16 empêchant au fluide se trouvant dans la cuve de retourner vers la conduite d'arrivée 8 tandis qu'un clapet anti-retour 18 est prévu près de la sortie de la cuve 14 pour éviter que les effluents se trouvant en aval de la cuve ne puissent retourner dans celle-ci. En outre, entre la conduite d'arrivée 8 et la cuve 14 et entre la cuve 14 et la conduite de refoulement 10 est prévue à chaque fois une vanne d'arrêt 20. Les clapets 16 et 18 et les brides utilisées pour le raccordement de la cuve 14 sont réalisés de préférence en acier inoxydable. La cuve 14 est équipée de deux sondes destinées à détecter le niveau d'effluents dans la cuve 14. Une première sonde 22 est placée en bas de la cuve juste au-dessus de la sortie. Elle présente une extrémité 24 en forme de tige disposée sensiblement horizontalement à l'intérieur de la cuve. Cette extrémité 24 est réalisée également en acier inoxydable. La seconde sonde 26 est identique à la première et comporte également une extrémité 28 constituée par une tige horizontale disposée dans la cuve 14. Cette seconde sonde est placée à un niveau supérieur par rapport à la première sonde. Le niveau de la première sonde correspond au niveau minimal d'effluents dans la cuve 14 tandis que la seconde sonde correspond au niveau maximal d'effluents dans cette cuve 14. Les deux sondes 22 et 26 détectent le niveau d'effluents dans la cuve par conductivité. Ces sondes fonctionnent en utilisant la différence de conductivité qui existe entre un fluide conducteur, ici les effluents, et l'air. Une faible tension alternative est appliquée à chaque fois entre une extrémité 24 ou 28 de sonde et la paroi de la cuve 14. Lorsque les effluents atteignent l'extrémité 24 ou 28 de la sonde, le circuit électrique est fermé. Grâce à des moyens permettant de mesurer le courant dans ce circuit électrique, on peut déterminer alors si l'extrémité de la sonde correspondante est ou non plongée dans les effluents. La cuve 14 présente une entrée d'air 30 disposée à un niveau supérieur à celui de la seconde sonde 26. Cette entrée d'air 30 est raccordée à la sortie d'un compresseur 32 formant un ensemble monobloc avec un moteur d'entraînement 34. Le compresseur 32 utilisé est avantageusement un compresseur à anneau liquide. On utilise par exemple un compresseur commercialisé par la Société SIEMENS sous le nom ELMO-F. Un tel compresseur fournit pour cette application une pression convenable, est silencieux, d'une grande simplicité et donc robuste et fiable. Le compresseur 32 est relié directement à la cuve 14. Ceci permet d'avoir un dispositif extrêmement simple ne nécessitant aucune vanne du côté de l'alimentation en air comprimé. L'air sort directement sous pression du compresseur 32 pour rentrer dans la cuve 14. L'ensemble du dispositif de relèvement 4 est équipé d'une armoire de commande (non représentée) à laquelle sont reliées notamment les sondes 22 et 26 ainsi que le moteur 34 de la soufflante formée par le compresseur 32 et le moteur 34. Cette armoire de commande est de préférence fixée sur la cuve 14, à l'extérieur de celle-ci, mais elle peut également se trouver sur une paroi du puits. Dans le cas où l'armoire de commande est fixée sur la cuve, le montage du dispositif de relèvement au fond du puits 2 est particulièrement simplifié. Il suffit alors d'amener la cuve au fond du puits 2, la soufflante 32, 34, les sondes 22, 26 et l'armoire de commande étant déjà montées sur la cuve, et de raccorder d'une part la cuve 14 aux conduites d'arrivée 8 et de refoulement 10 ainsi que d'alimenter l'armoire de commande en électricité. Une fois raccordé, le fonctionnement du dispositif de relèvement est alors le suivant. Les vannes d'arrêt 20 sont placées en position ouverte. Des effluents arrivent alors par la conduite d'arrivée 8. Ils passent le clapet anti-retour 16 et se trouvent à l'intérieur de la cuve 14 (figure 1). Le niveau des effluents monte dans la cuve atteignant tout d'abord l'extrémité 24 de la première sonde 22 puis l'extrémité 28 de la seconde sonde 26. Lorsque le niveau des effluents dans la cuve atteint l'extrémité 28 de la seconde sonde 26, le moteur 34 de la soufflante se met en marche et entraîne le compresseur 32. De l'air sous pression est alors envoyé dans la cuve 14. Cet air vient alors pousser les effluents se trouvant dans la cuve hors de celle-ci. Le clapet anti-retour 16 interdisant tout passage d'effluents de la cuve 14 vers la conduite d'arrivée 8, ces effluents sont refoulés vers la conduite de refoulement 10. Le clapet anti-retour 18 autorise ce refoulement (figure 2). La soufflante envoie de l'air comprimé dans la cuve 14 tant que les effluents se trouvent au-dessus du niveau de la sonde 22 c'est-à-dire tant que l'extrémité 24 de cette sonde est immergée. Dès que cette extrémité 24 n'est plus immergée, le moteur 34 est coupé et le refoulement cesse. Grâce à la présence du clapet anti-retour 18, les effluents qui ont été chassés hors de la cuve 14 par l'air comprimé ne peuvent plus retourner dans la cuve 14. Le niveau du liquide dans la cuve continue alors à remonter lorsque des effluents arrivent par la conduite d'arrivée 8. La soufflante ré-insuffle alors de l'air dans la cuve 14 dès que le niveau de la seconde sonde 26 est atteint. Le fonctionnement continue alors comme décrit ci-dessus. Le dispositif de relèvement 4 selon l'invention décrit ci-dessus présente de nombreux avantages par rapport aux dispositifs connus de l'art antérieur. Les eaux usées ne sont pas à l'air libre ce qui permet une surveillance et un entretien plus faciles. Lors de l'entretien, il n'est nullement nécessaire de venir au contact des eaux usées. Les sondes utilisées ne nécessitent aucun entretien et il est inutile de les nettoyer. Le dispositif de refoulement décrit ci-dessus est un dispositif autonome. Il peut fonctionner sans centrale de production d'air comprimé. En effet, les aéro- éjecteurs de l'art antérieur sont reliés à des centrales de production d'air comprimé disposées à l'extérieur du puits dans lequel se trouve l'aéro-éjecteur. Cette structure est d'un coût élevé et demande un entretien important. En effet, les canalisations d'air comprimé demandent à être entretenues et cet entretien vient se rajouter à celui de l'aéro-éjecteur. Le dispositif décrit ci-dessus est de préférence monobloc. Comme déjà indiqué, son installation peut être extrêmement simple. En effet, il suffit de raccorder le dispositif aux canalisations d'eaux usées existantes ainsi que de l'alimenter en énergie électrique. Aucun raccordement fastidieux à un réseau d'air comprimé n'est à prévoir. De par l'utilisation de matériaux inoxydables, la résistance du dispositif à la corrosion est excellente. La durée de vie de ce dispositif est bien supérieure à celle de tous les dispositifs connus. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation du dispositif de refoulement décrit ci-dessus mais s'étend au contraire à toutes les variantes de ce dispositif à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ciaprès. REVENDICATIONS 1. Dispositif de relèvement d'eaux usées comportant : - une cuve (14) dans laquelle de l'air comprimé est injecté pour réaliser le relèvement des eaux usées, la cuve (14) étant reliée à une canalisation d'arrivée (8) d'eaux usées ainsi qu'à une canalisation de refoulement (10), -des clapets anti-retour (16,18) destinés à empêcher une circulation des eaux usées de la canalisation de refoulement (10) vers la canalisation d'arrivée (8), - des moyens (22,26) permettant de détecter le niveau des eaux usées dans la cuve (14), et - des moyens de commande de l'injection d'air comprimé en fonction du niveau d'eaux usées détecté, caractérisé en ce que les moyens permettant de détecter le niveau des eaux usées comportent au moins une sonde (22,26) conductive fixée sur la paroi de la cuve (14) et dont une extrémité (24,28) est disposée à l'intérieur de celle-ci. 2. Dispositif de relèvement selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux sondes (22,26) sont prévues à des niveaux différents, un premier niveau correspondant à un niveau haut à partir duquel le dispositif doit être mis en marche pour relever les eaux usées et le second niveau correspondant à un niveau bas en dessous duquel le dispositif est au repos. 3. Dispositif de relèvement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la sonde (22,26) au nombre d'au moins une réalise la détection tout ou rien d'un liquide. 4. Dispositif de relèvement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une faible tension alternative est appliquée entre l'extrémité (24,28) de chaque sonde se trouvant dans la cuve (14) et la paroi de celle-ci et en ce que des moyens sont prévus pour détecter si le circuit électrique ainsi établi est ouvert ou fermé. 5. Dispositif de relèvement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'injection d'air comprimé est assurée par un compresseur (32) monté sur la cuve (14). 6. Dispositif de relèvement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le compresseur utilisé est un compresseur (32) à anneau liquide. 7. Dispositif de relèvement selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le compresseur (32) forme avec un moteur (34) qui l'entraîne un ensemble compact monobloc. 8. Dispositif de relèvement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cuve (14), la partie de la sonde (24,28) se trouvant dans la cuve, les clapets anti-retour (16,18) et les moyens de fixation de ces éléments sur la cuve sont réalisés en acier inoxydable.