Brevet FR2858565A1 — publié le 20050211

CAISSON DE REPARTITION ET DE FILTRATION PREALABLE D'UN LIQUIDE ET FILTRE BIOLOGIQUE GRANULAIRE UTILISANT UN TEL CAISSON ' DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention ressortit du domaine de l'épuration des eaux, notamment au moyen de filtres biologiques granulaires et éventuellement des filtres à 10 sable. ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE Les dispositifs de filtres bactériens sont généralement constitués par des tours de plusieurs 15 mètres de hauteur remplies d'un granulat grossier du type pouzzolane de calibre 20/40 ou 40/80 dont la surface spécifique varie entre 150 et 250 m2 par mètre cube de matériaux filtrants. Les installations de filtrage à sable sont 20 généralement constituées par des champs de sable d'environ 0,70 m de hauteur sur lesquels on épand, de façon aléatoire, des eaux usées qui proviennent en général de fosses septiques ou de postes de dégrillage. Dans le premier cas, on sait répartir l'eau 25 d'une manière homogène avec un aspersoir rotatif, mais la surface spécifique est faible. Dans le deuxième cas, on bénéficie d'une surface spécifique énorme de l'ordre de 1 000 m2 par mètre cube, mais on ne sait pas répartir l'effluent de façon efficace. En conséquence, 30 on perd beaucoup de place. SP 23508 JB Le but de l'invention est d'améliorer ces deux types d'appareils, et plus précisément, d'améliorer leur utilisation. EXPOSE DE L'INVENTION A cet effet, un premier objet principal de l'invention est un caisson de répartition et de filtration préalable d'un liquide tel qu'un effluent, comprenant: - un cadre dans lequel se trouve: - un tissu filtrant en forme de réceptacle, placé à l'intérieur et sur toute la section du caisson. Selon l'invention, une partie inférieure du tissu filtrant est de forme ondulée de façon à former des 15 ondulations substantiellement parallèles, et interrompues, pour que le liquide puisse passer d'un creux d'une ondulation à l'autre, de façon à se répartir sur toute la surface du tissu. De cette manière, l'effluent peut être réparti sur la plus 20 grande partie d'un filtre en dessous duquel le caisson est placé. De préférence, les ondulations du tissu sont interrompues de façon alignée par des rigoles. Il est utile de placer des intercalaires 25 gaufrés entre les ondulations pour les maintenir écartées les unes des autres. Dans la réalisation préférentielle du caisson, le tissu est un géotextile à maille régulière. Le deuxième objet principal de l'invention 30 est un filtre biologique granulaire à haut rendement comprenant un réceptacle contenant de haut en bas: SP 23508 JB - un tuyau de distribution; - un caisson selon l'une des revendications précédentes; - une première couche de gravier; - une deuxième couche de matériau plus fin que le gravier. L'ensemble peut être complété par une géogrille placée entre la première couche de gravier et la deuxième couche de matériau plus fin. Il est également prévu de pouvoir mettre un tube d'aération dans chacune des première couche de gravier et deuxième couche de matériau plus fin. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante accompagnée de trois figures représentant: - figure 1, en vue cavalière et coupée, le 20 caisson selon l'invention; - figure 2, en coupe transversale, le filtre selon l'invention; et - figure 3, en coupe longitudinale, le filtre selon l'invention. 25 DESCRIPTION DÉTAILLÉ DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS Les fonctions assurées par un tel caisson sont la distribution sur toute la surface du matériau 30 filtrant de l'effluent et la pré-filtration de celui-ci SP 23508 JB ou, au moins, la rétention des matières dont les dimensions excèdent les 200 pm par exemple, avant l'introduction dans des filtres de l'effluent à filtrer. Ceci revient à effectuer une préépuration vis-à-vis de la pollution. En référence à la figure 1, le caisson selon l'invention comprend principalement un cadre 1 constitué d'une armature rigide délimitant un volume, par exemple parallélépipédique et constitué les bords 10 d'une caisse, sans fond. Le deuxième élément principal du caisson est un tissu filtrant 2, plié de manière à former des ondulations 3 verticales et substantiellement parallèles les unes aux autres et de placer un tel tissu filtrant préformé dans le cadre 1. Des intercalaires gaufrés 21 en matière plastique sont placés entre les ondulations 3, pour maintenir celles-ci en place et rigidifier l'ensemble du tissu filtrant 2. Un seul d'entre eux a été représenté sur les figures. Les ondulations 3 sont séparées les unes des autres, dans la direction transversale du caisson, par les creux d'ondulation 4. Dans l'autre direction, les ondulations 3 sont interrompues par des passages 5. Sur la réalisation représentée sur la figure 1, ces 25 passages sont alignés de manière à constituer une rigole. Ces passages 5 ont la même profondeur que les ondulations pour constituer un passage de communication pour le liquide ou l'effluent qui est versé sur le caisson. Ainsi, on obtient une très bonne répartition de l'effluent sur toute la surface du SP 23508 JB caisson, grâce à ces passages 5, cette répartition se faisant à partir du fond. On note que les passages ne se font pas systématiquement face de manière à former des rigoles. Il peut être en effet envisagé de disposer 5 ces passages 5 de façon décalée ou en quinconce d'une ondulation 3 à l'autre. Le tissu filtrant 2 constituant les ondulations 3 doit être régulier avec des mailles parfaitement calibrées. Dans cette optique, on a 10 tendance à utiliser certains géotextiles tissés. Le maillage utilisé est de préférence de l'ordre de 200 pm. Ce type de géotextile présente un avantage qui est le fait qu'il ne se colmate pas, car les bactéries ne s'incrustent pas dans son épaisseur, par opposition 15 aux géotextiles non tissés qui sont un empilement de fibres où les bactéries se logent, constituant ainsi un filtre à faible débit. Pour admettre des débits importants, il faut utiliser des tissus dans lesquels les bactéries se mettent sur le tissu, dans la couche 20 de colmatage et non dans l'épaisseur du tissu. Le cadre 1 a pour fonction de résister à la poussée de l'effluent réparti dans le caisson, en particulier, lorsque le niveau de l'effluent monte à l'intérieur de celui-ci. En conséquence, les parois du 25 cadre 1 sont plus hautes que les ondulations, ce qui permet la possibilité de faire varier le niveau de l'effluent à l'intérieur du caisson, sans débordement. Ceci est important dans le but de pouvoir absorber et réguler les débits de pointe. En référence à la figure 2, le filtre biologique granulaire à haut rendement objet de SP 23508 JB l'invention, a pour élément principal un caisson 10, tel qu'il a été décrit en référence à la figure 1, placé à l'intérieur d'un réceptacle 11 constituant la structure externe du filtre biologique. Celui-ci a une 5 forme de conteneur à l'intérieur de laquelle se trouve, dans la partie haute, le caisson 10 selon l'invention placé dans la partie supérieure d'une première couche de gravier 12 d'une grosseur de 2 à 6 mm. Cette première couche de gravier 12 peut être équipée, d'un 10 premier tube d'aération 13 qui traverse toute la longueur de cette première couche de gravier 12 pour déboucher à l'extérieur du filtre. En dessous de la première couche de gravier 12, se trouve une deuxième couche de matériau plus fin 15 14 qui peut posséder également un deuxième tube d'aération 15 qui la traverse entièrement. Ces tubes d'aération 13 et 15 peuvent concourir au décolmatage éventuel par rétrolavage de la deuxième couche de matériau fin 14, en particulier par le premier tube 20 d'aération 13. Ce dernier peut également servir d'exutoire supérieur pour la première couche de gravier 12 au cas où celle-ci suffit à obtenir les résultats d'épuration escomptés. Une grille 22 est placée entre les deux 25 couches filtrantes 12 et 14 pour que les matériaux les constituant ne se mélangent pas. L'utilisation d'une géogrille est, à ce titre, particulièrement intéressante; il s'agit d'une structure à base de polymère et constituée d'un réseau ouvert d'éléments 30 résistant à la traction. SP 23508 JB L'ensemble de ce filtre se complète d'un tube de répartition 16 placé au-dessus du caisson 10 et possédant au moins un trou par caisson. En effet, comme le montre la figure 3, on envisage, sur une grande 5 longueur de filtre de disposer plusieurs caissons 10 dans un seul filtre. La figure 3 permet de mieux voir le tube de répartition 16 et ses trous 18, en l'occurrence un par caisson 10. Le premier tube d'aération 13 dans la 10 première couche de gravier 12 est pourvu de fentes 19 de taille différente. Le deuxième tube d'aération 15 dans la deuxième couche de matériau plus fin 14 est muni de trous d'aération 17. AVANTAGES SELON L'INVENTION Si on est sûr de pouvoir imbiber au moyen de plusieurs caissons 10 toute la surface du filtre contenu dans la caisse 11, la capacité d'épuration est augmentée dans de grandes proportions. De plus, le 20 caisson 10 étant filtrant les possibilités de colmatage des deux couches de gravier 12 et de matériau plus fin 14 sont considérablement réduites, le rendement de l'ensemble étant amélioré grâce à la surface de contact qui est améliorée. Il est ainsi permis de concevoir des stations de filtrage de 1 000 à 2 000 usagers avec des emprises au sol de l'ordre de 200 à 400 m2 au lieu de 2 000 à 4 000 m2 nécessaires avec les dispositifs de l'art antérieur. Il est ainsi permis d'envisager de 30 traiter des effluents industriels avec ce système. SP 23508 JB On signale que, sur des sols en pente, il est possible de tout traiter de manière gravitaire, sans apport d'énergie de répartition des effluents sur toute la surface de filtration. Un mètre de nivelé peut suffire à obtenir une telle répartition. SP 23508 JB REVENDICATIONS 1. Caisson (10) de répartition et de filtration préalable d'un liquide tel qu'un effluent, comprenant: - un cadre (1) dans lequel se trouve: - un tissu filtrant (2), placé sur toute la section du caisson, caractérisé en ce que la partie inférieure 10 du tissu filtrant (2) est ondulée de façon à former des ondulations (3), sensiblement parallèles, interrompues par des passages (5), pour que l'effluent puisse passer d'un creux d'ondulation (4) à l'autre, de façon à se répartir sur toute la surface du caisson (10). 15 2. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ondulations (3) du tissu filtrant (2) sont interrompues de façon à ce que les passages (5) soient alignés de manière à former des 20 rigoles. 3 Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des intercalaires gaufrés (21) entre les ondulations (3). 25 4. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tissu filtrant (2) est un géotextile à mailles régulières. SP 23508 JB 5. Filtre biologique granulaire à haut rendement comprenant un réceptacle (11) contenant de haut en bas: - un tuyau de distribution (16) ; - un caisson (10) selon la revendication 1) - une première couche de gravier (12) dans et sur laquelle se trouve le caisson (10) ; - une deuxième couche de matériau plus fin 10 (14). 6. Filtre selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une géogrille (22) est placée entre la première couche de gravier (12) et la deuxième 15 couche de matériau plus fin (14). 7. Caisson selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un tube d'aération (13, 15) dans chacune des couches de gravier (12) et de 20 matériau plus fin (14). SP 23508 JB