Brevet FR2864561A1 — publié le 20050701

La présente invention concerne un tuyau de transport d'eau à potabiliser. Elle s'applique notamment aux installations de traitement d'eau brute à potabiliser. On connaît du document JP-A-07-233 556 un tuyau comprenant un support tubulaire dans lequel est disposé un substrat favorisant la création d'un biofilm. Le substrat est constitué de particules d'une taille comprise entre 5 et 15mm qui forment des pores ouverts. Pendant l'utilisation un biofilm se développe sur le substrat, de telle manière que les pores ne sont pas complètement obturés. Toutefois, le biofilm développé sur le substrat a tendance à se détacher de celui-ci et à nuire à la qualité de fluide circulant dans le tuyau. En outre, le substrat conduit à une résistance à l'écoulement importante du tuyau et donc à une perte de charge importante. Ce tuyau est donc peu adapté pour le traitement et le transport d'eau à potabiliser. La présente invention a pour but de proposer un tuyau qui soit particulièrement adapté pour le transport et le traitement d'eau à potabiliser. A cet effet l'invention a pour objet un tuyau du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend une surface intérieure de tuyau ayant une rugosité, qui est définie par la moyenne arithmétique des écarts à la surface moyenne comprise entre 0,10mm et 0,30mm. Selon des modes particuliers de réalisation, l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques 30 suivantes: - la moyenne arithmétique est comprise entre 0,15mm et 0,25mm; - la moyenne arithmétique est comprise entre 0,175mm et 0,225mm; 2864561 2 - le tuyau définit un rapport de surface développée de la surface intérieure du tuyau, qui est le rapport de la différence entre la surface réelle et la surface échantillonnée à la surface échantillonnée, et ce rapport de surface développée de la surface intérieure de tuyau est compris entre 70% et 130% ; - le rapport de surface développée est compris entre 80% et 120% ; - le rapport de surface développée est compris entre 10 90% et 110% ; - la surface intérieure de tuyau est une surface fermée sans contre dépouilles; - le tuyau comprend un support tubulaire extérieur et une couche de substrat, la couche de substrat est fixée sur le support et est en une matière différente de la matière du support, et la couche de substrat forme la surface intérieure de tuyau; - la surface intérieure de tuyau est formée par du mortier alumineux contenant des granulats de sable; - le mortier est un mortier de ciment de haut fourneau; et - le tuyau comprend un biofilm disposé sur au moins une partie de la surface intérieure de tuyau, et le biofilm est dépolluant, notamment dénitrifiant. L'invention a en outre pour objet une installation de transport d'eau à potabiliser, du type comprenant une ligne de transport d'eau brute constituée d'une pluralité de tuyaux, caractérisée en ce qu'au moins l'un des tuyaux est un tuyau tel que défini ci-dessus. Selon des modes de réalisation particuliers, l'installation selon l'invention comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: l'installation comprend en outre une source d'eau brute et une station de potabilisation d'eau, et la ligne de 2864561 3 transport s'étend entre la source d'eau brute et la station de potabilisation, et la station de potabilisation comprend au moins un filtre d'eau, adapté pour filtrer des produits d'un biofilm dépolluant; et - l'installation comprend des moyens d'administration d'un nutriment favorisant la formation d'un biofilm dépolluant à l'eau brute circulant dans la ligne de transport. L'invention a en outre pour objet l'utilisation 10 d'une installation telle que définie ci-dessus pour le transport d'eau à potabiliser. L'invention a en outre pour objet un procédé d'exploitation d'une installation telle que décrite ci-dessus, caractérisé en ce qu'on ajoute un nutriment à la ligne de transport, notamment de l'éthanol ou de l'acide ascorbique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Figure 1 est une vue schématique d'une installation de potabilisation d'eau selon l'invention; et - la Figure 2 est une vue en coupe transversale d'un tuyau de l'installation, prise selon la ligne II-II de la Figure 1 et à plus grande échelle. Sur la Figure 1 est représentée une installation de potabilisation d'eau désignée par la référence générale 2, ainsi qu'une source d'eau brute 4 et un utilisateur 6 d'eau potable. L'installation 2 comprend une station de pompage 8, un dispositif de fourniture de nutriments 10, une ligne de transport d'eau brute 12, et une station de potabilisation d'eau 14. 2864561 4 L'installation 2 sert à prélever de l'eau brute non potable de la source 4, de rendre l'eau potable, et de fournir de l'eau potable à l'utilisateur 6. La source d'eau brute 4 est en l'occurrence une nappe phréatique ou de l'eau souterraine. L'eau brute de cette nappe phréatique contient des agents nocifs pour l'homme, tels que des nitrates, des phosphates ou des pesticides. L'eau brute ne peut donc pas être fournie à l'utilisateur sans être traitée. La station de pompage 8 est adaptée pour prélever de l'eau brute de la source d'eau 4 et la refouler dans la ligne de transport 12. A cet effet, la station 8 comprend une ligne de prélèvement 16 et une pompe à eau 18. La ligne de prélèvement 16 s'étend de la source 4 15 jusqu'à la pompe 18, et la pompe 18 est raccordée côté refoulement à la ligne de transport 12. Le dispositif 10 de fourniture de nutriments est adapté pour introduire des nutriments dans l'eau brute circulant dans la ligne de transport 12. De manière avantageuse, le dispositif 10 est adapté pour introduire les nutriments à proximité de l'extrémité amont de la ligne 12. Ce dispositif 10 comprend un réservoir 20 de nutriments, tel que de l'éthanol ou une solution d'acide ascorbique, qui est raccordé à la ligne de transport 12 par l'intermédiaire d'une vanne de réglage 22. La ligne de transport 12 est constituée d'une multitude de tuyaux 26 et s'étend de la pompe 18 jusqu'à la station de potabilisation 14. La longueur de la ligne 12 est par exemple comprise entre 1 km et 30 kms. La structure des tuyaux 26 est représentée sur la Figure 2. Chaque tuyau 26 s'étend suivant un axe X-X, comprend un support extérieur 28 et une couche de substrat intérieure 30. 2864561 5 Le support extérieur 28 a une forme tubulaire de cylindre creux et est par exemple réalisé en fonte, en béton ou en acier. La couche de substrat 30 est fixée sur la surface intérieure du support 28 et recouvre sensiblement toute la surface intérieure de celui-ci. La couche de substrat 30 forme ainsi une surface intérieure sensiblement cylindrique 34 du tuyau 26. La couche de substrat 30 est en un mortier alumineux contenant des granulats de sable et est obtenue par projection du mortier sur la surface intérieure du support 28. Le mortier est par exemple un mortier de ciment haut fourneau. La surface intérieure 34 formée par la couche 30 est 15 une surface fermée sans contre-dépouille dans la direction radiale par rapport à l'axe X-X. La surface intérieure 34 présente une rugosité Sa, définie par la moyenne arithmétique des valeurs absolues des écarts de la surface intérieure 34 à la surface moyenne de la surface 34. La rugosité est calculée par la formule N M Sa= 1 E 77(x; , yJ) , où MN J=, M et N sont le nombre de points de mesure sur la surface 34 selon la direction x respectivement y, et rl(xi,yi) est l'écart de la surface 34 à la surface moyenne dans le point de mesure xi, yi. Dans le cas du tuyau 26, la coordonné x s'étend par exemple le long de l'axe X-X, tandis que la coordonné y s'étend le long de la circonférence de la section transversale circulaire de la surface 34. Le calcul de la rugosité Sa est effectué analogue au calcul du paramètre Ra de la norme ISO 4287 en deux dimensions. 2864561 6 La rugosité Sa de la surface 34 est comprise entre 0,10 mm et 0, 30 mm, de préférence entre 0,15 mm et 0,25 mm, et notamment comprise entre 0,175 mm et 0,225 mm. La rugosité de la surface 34 est mesurée en trois dimensions. Par exemple, 251 points sont mesurés selon une direction x sur une distance de 10mm et 251 points sont mesurés selon une direction y sur une distance de 10mm. La surface intérieure 34 comprend par ailleurs un rapport de surface développée Sdr. Ce rapport Sdr est le rapport de la différence entre la surface réelle et la surface échantillonnée à la surface échantillonnée. Conformément à la norme EN15178, point 12.5.3, ce rapport est calculé selon la formule suivante Sdr Surface réelle Surface échantillonnée x 100% . Surface échantillonnée Dans le cas d'un tuyau de rayon nominal intérieur r et de longueur 1, la surface échantillonnée est égale à 2nr*l. Le rapport de surface développée Sdr de la surface intérieure 34 est compris entre 70% et 130%, de préférence compris entre 80% et 120%, et notamment compris entre 90% et 110%. La surface intérieure 34 est complètement revêtue d'un biofilm dépolluant 36 formant une surface libre 38. Le biofilm 36 est constitué de bactéries non pathogènes qui sont adaptées pour transformer au moins certains des polluants se trouvant dans l'eau brute circulant dans le tuyau 26 en composés non nocifs. De telles bactéries sont connues dans le domaine du traitement de l'eau. Un exemple de telles bactéries sont des bactéries dénitrifiantes, telles que Pseudomonas Micrococcus, Denitrobacillus, Spirillum, ou Achromobacter. Il est à noter que le nutriment du dispositif 10 est adapté pour favoriser la croissance des bactéries 2864561 7 dépolluantes et pour rendre possible la réaction chimique de transformation des polluants. Grâce aux caractéristiques de rugosité précitées de la surface intérieure 34, le biofilm 36 adhère bien à celle- ci. De plus, les creux formés par la rugosité dé la surface 34 sont suffisamment petits pour être remplis au moins partiellement par le biofilm 36. En conséquence, la surface libre 38 du biofilm 36 est sensiblement en forme de cylindre lisse, ce qui conduit de manière surprenante à une résistance faible à l'écoulement d'eau dans le tuyau 26. Ainsi, la perte de charge de l'eau circulant dans le tuyau 26 est faible. Le biofilm 36 est poussé contre la surface 34 par la pression d'eau. La station de potabilisation 14 comprend un filtre 40 adapté pour éliminer les composés non nocifs produits par le biofilm 36. L'installation 2 selon l'invention est exploitée de la manière suivante. L'eau brute contenant par exemple du nitrate est prélevée par la station de pompage 8, et est introduite dans la ligne de transport 12. Le dispositif d'administration de nutriment 10 introduit une quantité d'éthanol de telle sorte que le rapport Céthanol/Nnitrate est sensiblement égal à 1,25. Céthanol indique le nombre d'atomes de carbone provenant de l'éthanol introduit dans l'eau. Nnitrate indique le nombre d'atomes d'azote provenant des nitrates contenus dans l'eau brute. L'eau brute enrichie en éthanol traverse la ligne de 30 transport 12, où le nitrate et l'éthanol sont convertis par les bactéries du biofilm 36 en azote. Grâce à la présence du biofilm 36, la station de potabilisation 14 ne nécessite pas de bioréacteur ou ne 2864561 8 nécessite qu'un bioréacteur relativement petit pour la dénitrification. Le biofilm 36 établi dans les tuyaux 26 est durable et son activité est constante sur une très longue durée sans qu'un entretien particulier tel que du lavage soit nécessaire. Le biofilm 36 et la couche de revêtement 30 ne nuisent pas à la qualité de l'eau. Il est à noter que le tuyau 26 peut avoir une structure différente pour autant qu'il présente une surface intérieure 34 ayant des caractéristiques de rugosité décrites. Par exemple, le tuyau 26 est entièrement constitué par la couche de substrat 30. 2864561 9 REVENDICATIONS 1. Tuyau (26) de transport d'eau à potabiliser, caractérisé en ce qu'il comprend une surface intérieure de tuyau (34) ayant une rugosité, qui est définie par la moyenne arithmétique des écarts à la surface moyenne comprise entre 0,10mm et 0,30mm. 2. Tuyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la moyenne arithmétique est comprise entre 0,15mm et 0,25mm. 3. Tuyau selon la revendication 2, caractérisé en ce que la moyenne arithmétique est comprise entre 0,175mm et 0,225mm. 4. Tuyau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il définit un rapport de surface développée (Sdr) de la surface intérieure du tuyau (34), qui est le rapport de la différence entre la surface réelle et la surface échantillonnée à la surface échantillonnée, et en ce que ce rapport de surface développée de la surface intérieure de tuyau (34) est compris entre 70% et 130%. 5. Tuyau selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rapport de surface développée (Sdr) est compris entre 80% et 120%. 6. Tuyau selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rapport de surface développée (Sdr) est compris entre 25 90% et 110%. 7. Tuyau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface intérieure de tuyau (34) est une surface fermée sans contre dépouilles. 8. Tuyau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un support tubulaire extérieur (28) et une couche de substrat (30), en ce que la couche de substrat (30) est fixée sur le support (28) et est en une matière différente de la matière du 2864561 10 support (28), et en ce que la couche de substrat (30) forme la surface intérieure de tuyau (34). 9. Tuyau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface intérieure de 5 tuyau (34) est formée par du mortier alumineux contenant des granulats de sable. 10. Tuyau selon la revendication 9, caractérisé en ce que le mortier est un mortier de ciment de haut fourneau. 11. Tuyau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un biofilm (36) disposé sur au moins une partie de la surface intérieure de tuyau (34), et en ce que le biofilm (36) est dépolluant, notamment dénitrifiant. 12. Installation de transport d'eau à potabiliser, du type comprenant une ligne de transport (12) d'eau brute constituée d'une pluralité de tuyaux (26), caractérisée en ce qu'au moins l'un des tuyaux est un tuyau (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une source d'eau brute (4) et une station de potabilisation d'eau (14), en ce que la ligne de transport (12) s'étend entre la source d'eau brute (4) et la station de potabilisation (14), et en ce que la station de potabilisation (14) comprend au moins un filtre d'eau (40), adapté pour filtrer des produits d'un biofilm (36) dépolluant. 14. Installation selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (10) d'administration d'un nutriment favorisant la formation d'un biofilm (36) dépolluant à l'eau brute circulant dans la ligne de transport (12). 15. Utilisation d'une installation selon l'une quelconque des revendications 12 à 14 pour le transport d'eau à potabiliser. 2864561 11 16. Procédé d'exploitation d'une installation selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'on ajoute un nutriment favorisant la formation d'un biofilm (36) dépolluant à la ligne de transport (12), notamment de l'éthanol ou de l'acide ascorbique.