Brevet FR2940268A1 — publié le 20100625

Installation sous pression pour la filtration biologique d'eau en vue de sa potabilisation [001] L'invention concerne une installation sous pression pour la filtration biologique d'eau en vue de sa potabilisation. [002] L'installation sous pression est destinée notamment, mais non exclusivement, à la déferrisation biologique de l'eau. [003] La filtration biologique sous pression est une méthode d'épuration qui consiste à faire passer l'eau à traiter au travers d'un lit de matériau filtrant, tel que le sable, contenu dans un filtre fermé. Ainsi, les filtres biologiques à sable fonctionnent non seulement grâce à l'activité enzymatique biologique, mais également grâce au captage de particules dans le filtre à sable. En effet, à mesure que l'eau à traiter passe au travers du matériau filtrant, les particules contenues dans l'eau, ainsi que les particules issues des réactions biologiques vont s'accumuler à la surface et dans la masse filtrante. [004] La formation et le maintien de la biomasse est essentielle, car ce sont les microorganismes qui sont responsables du processus épuratoire de transformation du fer. Afin de maintenir l'action de ladite biomasse au cours de processus de filtration, il est nécessaire d'alimenter le filtre sous pression en air. Pour ce faire, il est connu d'injecter dans l'eau à traiter de l'air destinée à � nourrir � les microorganismes, et donc à favoriser la filtration. [005] La quantité nécessaire et suffisante d'air à introduire dans le filtre sous pression reste cependant difficile à établir. Aussi, il est fréquent d'introduire dans le filtre sous pression une quantité d'air supérieure à la quantité nécessaire au fonctionnement de la biomasse, et de purger l'air en surplus stagnant dans la partie supérieure des filtres au moyen de purgeurs d'air automatiques. [006] De tels purgeurs présentent cependant l'inconvénient d'être difficiles d'accès car ils sont situés sur le haut des filtres sous pression lesquels présentent en général des hauteurs moyennes de l'ordre de 4 m. Il n'est donc pas aisé de connaître l'état des purgeurs à un instant donné. [007] L'invention vise à remédier à ce problème en proposant une installation sous pression pour la filtration biologique d'eau permettant de contrôler, à tout instant, l'état de purge du filtre sous pression tout en ayant une purge d'air simplifiée et rapide. [8] A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose une installation sous pression pour la filtration biologique d'une eau comprenant une colonne de filtration présentant une paroi supérieure, une paroi inférieure et au moins une paroi latérale délimitant une enceinte contenant au moins une couche de matière granulaire, des moyens pour amener sous pression l'eau à filtrer et de l'air à l'intérieur de la colonne de filtration, dans une chambre supérieure délimitée par la couche de matière granulaire et les parois latérale et supérieure de la colonne, et des moyens de fuite d'air contrôlables en continu, lesdits moyens comprenant une canalisation présentant une extrémité de raccordement à la paroi supérieure de la colonne de filtration, et une extrémité de fuite débouchant au niveau de la paroi latérale, la canalisation permettant une fuite conjointe de l'air contenu dans la chambre et de gouttes d'eau à filtrer. [9] Ainsi, entrant sous pression dans la colonne de filtration, une petite quantité d'eau à filtrer est dirigée dans la canalisation par laquelle s'échappe l'air en surplus, pour s'écouler au niveau de l'extrémité de fuite sous forme de gouttes. Les moyens de fuite d'air, formés par une canalisation descendant au niveau de la paroi latérale de la colonne de filtration, permet un contrôle visuel extrêmement simple du débit de fuite. En effet, la présence de fuite de gouttes d'eau indique que la chambre ne contient pas d'air, et donc que la colonne de filtration fonctionne de façon optimale. En revanche, s'il n'est plus constaté de fuite de gouttes d'eau, cela indique la présence d'air dans la chambre, et donc qu'un réglage du débit de fuite ou qu'une intervention sur la colonne de filtration est nécessaire. [0010] Par petite quantité d'eau, on entend une quantité d'eau négligeable, de l'ordre de quelques millièmes de pourcents par rapport à la quantité d'eau totale introduite dans la chambre supérieure. [0011] Afin d'assurer l'évacuation complète de l'air en surplus présent dans la chambre supérieure, la canalisation est avantageusement raccordée à la colonne de filtration au point le plus haut de la paroi supérieure. [0012] Dans une configuration particulière, la canalisation est dimensionnée pour présenter une extrémité de fuite s'élevant à une hauteur comprise entre 0,5 mètre et 1,5 mètres par rapport au niveau du sol sur lequel repose la colonne de filtration. [0013] Afin de permettre le réglage du débit de fuite de l'air, il peut être prévu d'équiper la canalisation d'une vanne, préférentiellement de type pointeau. [0014] Avantageusement, les gouttes d'eau s'écoulant par l'extrémité de fuite de la canalisation sont récupérées dans un caniveau situé au niveau du sol et évacuées dans une bâche à eaux sales. [0015] Selon une configuration particulière, l'eau filtrée par passage au travers de la couche de matière granulaire depuis la chambre supérieure est reçue dans une chambre inférieure disposée immédiatement sous la couche de matière granulaire. [0016] Avantageusement, la chambre inférieure est raccordée à une canalisation d'évacuation de l'eau filtrée après son passage au travers de la couche de matière granulaire depuis la chambre supérieure. [0017] Avantageusement, l'installation comporte des moyens pour amener un liquide de lavage de la couche de matière granulaire dans la chambre inférieure. j [0018] L'invention concerne également, une unité sous pression de déferrisation d'eau comprenant au moins une installation sous pression pour la filtration biologique d'eau telle que décrite précédemment. [0019] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence à la figure unique représentant une vue schématique en coupe d'une installation sous pression pour la filtration biologique d'eau. [0020] L'installation 100 sous pression pour la filtration biologique d'eau comprend une colonne de filtration 6 de forme cylindrique contenant une couche de matière granulaire 5 destinée à filtrer l'eau à traiter. Dans le cadre d'une filtration biologique, la matière granulaire 5 choisie est avantageusement du sable. [0021] La couche de matière granulaire 5 est disposée à l'intérieur de la colonne de filtration 6 de manière à délimiter, respectivement avec la paroi supérieure 60, la paroi inférieure 62 et la paroi latérale 61 une chambre supérieure 9 et une chambre inférieure 10. [0022] La chambre supérieure 9 est destinée à recevoir l'eau à filtrer et de l'air pour alimenter les micro-organismes situés dans la couche de matière granulaire 5. L'eau à filtrer et l'air sont transportés par la canalisation 1 illustrée sur la figure. Préalablement à son introduction dans la chambre supérieure 9, l'eau à filtrer est mise sous pression par une pompe (non représentée), et l'air est injecté préférentiellement par un compresseur (non représenté). [0023] La chambre inférieure 10 est destinée à recevoir l'eau filtrée après son passage dans la couche de matière granulaire 5 depuis la chambre supérieure 9. [0024] Afin de purger l'air en surplus non absorbé par la couche de matière granulaire et la biomasse, l'installation 100 comprend des moyens de fuite d'air formée par une canalisation 7. Cette canalisation 7 est agencée par rapport à la colonne de filtration 6 de manière à présenter une extrémité de raccordement 70 à la paroi supérieure 60 de la colonne de filtration 6 et une extrémité de fuite 71 débouchant au niveau de la paroi latérale 61. [0025] L'eau à filtrer étant injectée dans la chambre supérieure 9 sous pression, des gouttes d'eau s'écoulent par la canalisation 7, conjointement à l'air en surplus. Ainsi, la présence de gouttes d'eau s'écoulant à l'extrémité de fuite 71 permet de contrôler que la chambre ne contient pas d'air, et donc que la colonne de filtration fonctionne de façon optimale. Dans le cas contraire, c'est-à-dire s'il n'est plus constaté d'écoulement de gouttes d'eau à l'extrémité de fuite 71 de la canalisation 7, cela indique la présence d'air dans la chambre, et donc que le débit de fuite est à augmenter via la vanne 8 préférentiellement de type pointeau, ou qu'une intervention sur la colonne de filtration 6 est nécessaire. Si le débit constaté d'écoulement d'eau est trop important à l'extrémité de fuite 71 de la canalisation 7, le débit de fuite devra être diminué, afin de limiter au strict minimum les pertes en eau, via la vanne 8 préférentiellement de type pointeau. Les moyens mis en oeuvre permettent ainsi de contrôler en continu la bonne évacuation de l'air. [0026] Afin d'éviter la présence de toute poche d'air dans la chambre supérieure 9, la canalisation est avantageusement raccordée à la colonne de filtration 6 au point le plus haut de la paroi supérieure 60. [0027] Concernant l'extrémité de fuite 71, il sera avantageux de la prévoir à une hauteur comprise entre 0,5 mètre et 1,5 mètres par rapport au niveau du sol sur lequel repose la colonne de filtration 6. [0028] Avantageusement un caniveau est disposé sous l'extrémité de fuite 71 au niveau du sol permettant de récupérer les gouttes d'eau s'écoulant par ladite extrémité et de les évacuer dans une bâche à eaux sales (non représentée) via la canalisation 4. [0029] Avantageusement, la canalisation 7 est équipée d'une vanne de réglage 8 du débit de fuite de l'air, préférentiellement de type pointeau. [0030] Avantageusement, la chambre inférieure 10 est raccordée à une canalisation d'évacuation 2 de l'eau filtrée après son passage au travers de la couche de matière granulaire 5 depuis la chambre supérieure 9. [0031] Avantageusement, l'installation 100 comporte une canalisation 3 raccordée à la chambre inférieure 10 destinée à transporter à contre-courant un liquide de lavage de la couche de matière granulaire 5. [0032] Avantageusement, l'installation 100 comporte une canalisation 11 raccordée à la canalisation 1 d'alimentation en eau et en air, destinée à évacuer les eaux de lavage. Un jeu de vannes, préférentiellement de type automatique, permet l'évacuation desdites eaux de lavage par la canalisation 11. [0033] L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention.15 REVENDICATIONS1. Installation (100) sous pression pour la filtration biologique d'eau comprenant - une colonne de filtration (6) présentant une paroi supérieure (60), une paroi inférieure (62) et au moins une paroi latérale (61) délimitant une enceinte contenant au moins une couche de matière granulaire (5), - des moyens pour amener l'eau à filtrer sous pression et de l'air à l'intérieur de la colonne de filtration (6), dans une chambre supérieure (9) délimitée par la couche de matière granulaire (5) et les parois latérale (61) et supérieure (60) de la colonne, et - des moyens de fuite d'air contrôlables en continu, lesdits moyens comprenant une canalisation (7) présentant une extrémité de raccordement (70) à la paroi supérieure (60) de la colonne de filtration (6), et une extrémité de fuite (71) débouchant au niveau de la paroi latérale (61), la canalisation (7) permettant une fuite conjointe de l'air contenu dans la chambre et de gouttes d'eau à filtrer. 2. Installation (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la canalisation (7) est raccordée à la colonne de filtration (6) au point le plus haut de la paroi supérieure (60). 3. Installation (100) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la canalisation (7) est dimensionnée pour présenter une extrémité de fuite (71) s'élevant à une hauteur comprise entre 0,5 mètre et 1,5 mètres par rapport au niveau du sol sur lequel repose la colonne de filtration (6). 4. Installation (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la canalisation (7) est équipée d'une vanne de réglage (8) du débit de fuite de l'air, préférentiellement de type pointeau. 5. Installation (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité de fuite (71) de la canalisation (7) est disposé sous un caniveau situé au niveau du sol. 6. Installation (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'eau filtrée par passage au travers de la couche de matière granulaire (5) depuis la chambre supérieure (9) est reçue dans une chambre inférieure (10) disposée immédiatement sous la couche de matière granulaire (5). 7. Installation (100) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la chambre inférieure (10) est raccordée à une canalisation d'évacuation (2) de l'eau filtrée après son passage au travers de la couche de matière granulaire (5) depuis la chambre supérieure (9). 8. Installation (100) selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour amener un liquide de lavage à contre-courant de la couche de matière granulaire depuis la chambre inférieure (10) vers la chambre supérieure (9). 9. Installation (100) selon les revendications 6, 7 ou 8, caractérisée en ce que la chambre supérieure (9) est raccordée à une canalisation d'évacuation (11) des eaux de lavage après leurs passages à contre-courant au travers de la couche de matières granulaires (5) depuis la chambre inférieure (10). 10. Unité de déferrisation d'eau comprenant au moins une installation (100) sous pression pour la filtration biologique de l'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.25