Brevet FR2942819A1 — publié le 20100910

B08/3641FR / GBO JV/JP-08 Société par Actions Simplifiée dite : J. VOISIN Chasse automatique pour eaux usées et station d'épuration des eaux comportant une telle chasse Invention de : VOISIN Jean VOISIN Bruno Chasse automatique pour eaux usées et station d'épuration des eaux comportant une telle chasse L'invention concerne de manière générale une chasse automatique de vidange d'une cuve, notamment pour une cuve du type pour récupération et stockage temporaire d'eaux chargées ou polluées. En particulier, une telle chasse permet de vidanger la totalité d'une cuve à chaque bâchée. Dans les stations d'épuration des eaux usées comportant un ou plusieurs massifs d'épuration de type filtres plantés de roseaux ou filtration-percolation sur sable, les eaux usées sont stockées dans une cuve de distribution avant d'être répandues sur les massifs filtrant. Il existe différents dispositifs d'épuration. Ainsi, le dispositif peut comprendre un dégrilleur, un moyen de distribution, un premier étage de traitement comprenant un filtre planté, un deuxième moyen de distribution et un deuxième étage de traitement comprenant un filtre à sable (planté ou non). Alternativement, le dispositif peut comprendre un dégrilleur, un décanteur digesteur, un moyen de distribution et un moyen de traitement comprenant un filtre à sable (planté ou non), ou bien encore un dégrilleur, une fosse septique, un moyen de distribution et un moyen de traitement comprenant un filtre à sable (planté ou non). Les moyens de distribution peuvent donc fonctionner avec des eaux usées brutes soit après un simple prétraitement de type dégrillage, avec des eaux usées ayant subi un traitement primaire de décantation de type décanteur digesteur ou fosse toutes eaux, ou avec des eaux usées ayant subi un premier traitement avec des filtres plantés de roseaux. Dans tous les cas, la fonction des moyens de distribution est d'envoyer des eaux usées sur les massifs filtrant de manière à avoir une répartition homogène sur toute la surface du massif, au moyen d'un réseau des moyens de distribution. Ces moyens doivent permettre d'envoyer un volume défini important (qui est fonction de la surface du massif à alimenter), en un temps court (c'est-à-dire qu'il est préférable d'avoir un débit élevé pour obtenir une répartition homogène sur toute la surface du massif). Des moyens de distribution peuvent être des chasses automatiques capables de fonctionner par siphonage, sans apport d'énergie. De tels moyens permettent d'avoir une vidange totale de la cuve à des débits élevés et constants, avec des pertes de charge très faibles, mais nécessitent un dénivelé, et sont donc uniquement applicables pour des terrains avec pente naturelle, ou obligeant la création d'un dénivelé artificiel. Pour des terrains sans pente ou à pente très faible, ou dans le cas de cuves enterrées, pour des questions d'environnement visuel, la vidange de la cuve nécessite alors un apport d'énergie qui est généralement fournie par un moteur. I1 existe des systèmes de pompe commandés automatiques. Les systèmes de pompe nécessitent cependant un apport d'énergie important et un système complexe pour la régulation du niveau d'eau dans la cuve. En effet, ces systèmes ne permettent qu'une vidange partielle de la cuve, du fait de la limite de dénoyage des pompes et nécessitent donc un dispositif d'arrêt des pompes pour éviter le désamorçage de celles-ci. En outre, les pompes doivent faire l'objet d'une maintenance attentive, notamment dans le cas où elles sont utilisées avec des eaux chargées de particules qui peuvent entraîner une usure rapide. Un but de l'invention est d'obtenir une chasse automatique permettant la vidange d'un liquide contenu dans une cuve, tel que les eaux usées contenues dans une cuve de distribution d'une installation d'épuration, qui soit capable de fournir des débits d'alimentation élevés, par exemple entre 40 et 150 m3/h, avec peu de puissance, par exemple 1500 kW. Un autre but de l'invention est de proposer une chasse automatique motorisée pouvant être entretenue facilement. Un autre but de l'invention est de proposer une chasse automatique capable de vidanger la totalité du liquide contenu dans la cuve en une seule bâchée et de construction simple et fiable. Selon un aspect de l'invention, il est proposé une chasse automatique pour la vidange d'un liquide contenu dans une cuve, comprenant des moyens d'entraînement d'un moyen de pompage, les moyens d'entraînement contenant un moteur. En particulier, la chasse comprend un corps tubulaire avec une extrémité distale et une extrémité proximale formant un coude, le moyen de pompage est monté au moins à l'extrémité distale du corps tubulaire, et les moyens d'entraînement comprennent un arbre avec une première extrémité reliée au moyen de pompage et une deuxième extrémité sortant du corps tubulaire par le coude et reliée au moteur. Préférentiellement, le moyen de pompage comprend une hélice montée à l'extrémité distale du corps tubulaire, ou comprend une vis sans fin montée dans le corps tubulaire, à l'extrémité distale. Préférentiellement, la vis sans fin est montée à l'extrémité distale et entre l'extrémité distale et l'extrémité proximale. Grâce à la pompe à hélice ou à la vis sans fin, il est possible d'obtenir des débits élevés avec une consommation d'énergie inférieure à celle de pompes classiques de type � vortex �. Par ailleurs, la liaison entre le moteur et l'arbre d'entraînement étant située à l'extérieur du corps tubulaire, il est possible de monter le moteur de manière à le rendre accessible, par exemple au-dessus de la chasse. On facilite ainsi l'entretien ou le remplacement du moteur. On entend ici par vis sans fin, ou vis d'Archimède, une hélice tournant autour de son axe dans un corps tubulaire et assurant le déplacement des eaux usées. La chasse peut comprendre également un moyen de commande du moteur apte à démarrer le moteur lorsque le niveau de liquide dans la cuve dépasse un premier seuil déterminé. Le moyen de commande peut comprendre un corps destiné à être suspendu dans la cuve et de densité inférieure à celle du liquide contenu dans la cuve. Le corps du moyen de commande est suspendu dans la cuve, au-dessus du liquide, à une hauteur prédéterminée. Lorsque le niveau de liquide augmente et atteint la hauteur du corps, le corps flotte à la surface de liquide, ce qui déclenche le fonctionnement du moteur, et donc la vidange de la cuve. La hauteur à laquelle le corps est suspendu au-dessus du liquide détermine donc de manière simple et fiable le volume de la bâchée. Le moyen de commande est ainsi un moyen réglable permettant de faire varier le niveau prédéterminé de liquide dans la cuve et par conséquent le volume de liquide vidangé à chaque bâchée. L'arrêt du moteur pourra se faire au bout d'une durée prédéterminée, ou bien encore par un dispositif de détection de circulation d'un liquide, monté en sortie de la chasse. Préférentiellement, le moteur est un moteur monophasé. En particulier, un moteur monophasé peut être alimenté par énergie solaire. I1 est alors avantageux de prévoir des panneaux solaires, par exemple sur le couvercle de la cuve, alimentant le moteur, ce qui rend la chasse autonome. Préférentiellement, l'extrémité distale du corps tubulaire comprend une rallonge tubulaire. Ainsi, selon la hauteur de la cuve, il est possible d'adapter facilement la chasse automatique par simple ajout de rallonges sur le corps tubulaire, jusqu'à atteindre une longueur proche de la profondeur de la cuve. En particulier, la rallonge tubulaire peut comprendre : - une première extrémité apte à être fixée au corps tubulaire, - une rallonge d'arbre apte à être solidarisée, au niveau de la première extrémité, avec l'arbre des moyens d'entraînement, et - une deuxième extrémité avec un moyen de pompage relié à la rallonge d'arbre. Préférentiellement, le moyen de pompage comprend une hélice montée à la deuxième extrémité de la rallonge tubulaire, ou comprend une vis sans fin montée dans la rallonge tubulaire, à la deuxième extrémité. Préférentiellement, la vis sans fin est montée à la deuxième extrémité et entre la première extrémité et la deuxième extrémité de la rallonge tubulaire. La chasse automatique peut alors comprendre au moins une hélice en plus avec chaque rallonge utilisée. Le nombre d'hélice augmente ainsi avec la longueur du corps tubulaire de la chasse, ce qui facilite la circulation du liquide contenu dans la cuve vers l'extérieur. Dans le cas d'une vis sans fin, celle-ci est prolongée par les vis sans fin de chaque rallonge utilisée. Préférentiellement, une grille est montée à l'extrémité distale du corps tubulaire, en amont du moyen de pompage dans le sens de circulation du liquide lors d'une vidange. La grille a pour but de retenir les éléments de taille trop importante, contenus dans le liquide et ne devant pas être acheminés vers les dispositifs de traitement en amont. Le pas de la grille permet de définir la taille des éléments à retenir dans la cuve. Avantageusement, la grille présente une forme cylindrique avec une extrémité ouverte montée sur l'extrémité distale du corps tubulaire. La forme cylindrique permet d'augmenter la surface de la grille, et donc de limiter les risques de blocage par des éléments de grande superficie. Selon un autre aspect, l'invention propose également une station d'épuration des eaux usées. La station comprend une cuve de distribution des eaux usées prétraitées, une conduite d'arrivée des eaux usées prétraitées à la cuve, au moins une conduite pour acheminer les eaux usées prétraitées sur au moins un massif filtrant, et au moins une chasse selon la présente invention. Avantageusement, le corps tubulaire présente une longueur supérieure ou égale à la hauteur de la cuve. I1 est alors possible de vidanger presque entièrement la cuve. Selon un mode de réalisation, la station d'épuration comprend une chasse avec une grille présentant une forme cylindrique avec une extrémité ouverte montée sur l'extrémité distale du corps tubulaire, et le fond de la cuve présente une partie plus profonde avec une hauteur de marche sensiblement égale ou supérieure à la longueur de la partie cylindrique de la grille. Un tel dispositif permet notamment de réduire la quantité de liquide restant dans la cuve après une vidange, malgré la hauteur de la grille disposée en amont du moyen de pompage. La partie plus profonde de la cuve permet le positionnement du moyen de pompage à une profondeur proche de celle du fond de la cuve et ainsi vidanger entièrement le fond de la cuve. En particulier, par rapport aux dispositifs de l'art antérieur comprenant une pompe classique, le dispositif selon la présente invention permet une vidange complète sans nécessiter de hauteur de dénoyage. La chasse automatique selon l'invention peut ainsi être installée dans une cuve de distribution d'une station d'épuration des eaux usées, en particulier des eaux usées prétraitées, pour leur acheminement par une ou plusieurs conduites sur un ou deux massifs filtrants. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, et des figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 illustre une vue schématique d'une partie d'une station d'épuration des eaux usées dans laquelle on peut utiliser la chasse selon la présente invention, - la figure 2 illustre une vue schématique d'une chasse de vidange selon l'invention, et - la figure 3 illustre une vue schématique d'une rallonge selon l'invention. En se référant à la figure 1, on va maintenant décrire brièvement une partie d'une station d'épuration 1 des eaux usées comportant des massifs filtrants. Les eaux usées sont généralement stockées dans des cuves de distribution 2 alimentées par l'intermédiaire d'une conduite 3. La cuve de distribution 2 est pourvue d'une chasse automatique selon la présente invention. A partir de cette cuve 2, les eaux usées sont distribuées par des conduites 4, 5, 6 sur des massifs filtrants 8, 9, par exemple des massifs d'épuration par filtration-percolation sur sable ou des massifs d'épuration par filtres plantés de roseaux. Eventuellement, on peut interposer entre les conduites 4 et 5, 6 un regard d'alternance 7 permettant de distribuer les eaux usées en provenance de la cuve de distribution 2 alternativement au massif filtrant 8 et au massif filtrant 9. On pourra également prévoir la mise en place de deux dispositifs selon la présente invention dans la même cuve 2, pour alimenter en alternance le massif filtrant 8 et le massif filtrant 9. En se référant à la figure 2, on va maintenant décrire la chasse automatique selon l'invention. En particulier, on considère dans la suite de la description que le moyen de pompage est une hélice. Cependant, ce choix ne limite pas la portée de l'invention et il est également possible d'utiliser tout autre moyen de pompage adapté, par exemple une vis sans fin. Sur la figure 2 on a représenté une cuve 4 de distribution de liquide, par exemple d'eaux usées. Cette cuve 4, par exemple en polyester, comporte une paroi latérale 10, un couvercle 11 et une chasse automatique 12 selon l'invention. Comme le montre la figure 2, la chasse automatique 12 comprend un corps tubulaire 13 avec une hélice 14, l'hélice 14 étant reliée un arbre 15 entraîné par un moteur 16. Le corps tubulaire 13 peut être par exemple un tube en inox d' approximativement 120mm de longueur, et de diamètre compris entre 100 et 150mm. I1 comprend une première extrémité 17 ouverte, dite distale, à laquelle est montée l'hélice 14, et une deuxième extrémité ouverte, dite proximale, formant un coude 18. Le corps tubulaire 13 permet d'acheminer le liquide contenu dans la cuve vers l'extérieur, lors d'une vidange. Le coude 18 a pour fonction de permettre à l'arbre 15 de sortir du corps tubulaire 13 pour être relié au moteur 16 monté à l'extérieur du corps. Le coude 18 peut être ainsi à 90°, afin de permettre un montage aisé du moteur 16 dans l'axe de l'arbre 15, comme représenté sur la figure, mais peut également être à 100° ou plus selon la disposition du moteur 16. L'arbre 15 est disposé parallèlement à la partie droite de l'axe du corps tubulaire. I1 est monté, au moins en partie, à l'intérieur du corps tubulaire 13 et sort, par une extrémité, du corps tubulaire 13 en traversant le coude 18. L'arbre 15 comprend une première extrémité 19 reliée et entraînant l'hélice 14, et une deuxième extrémité 20 à l'extérieur du corps tubulaire 13. La première extrémité 19 est montée à proximité de l'extrémité distale 17 du corps tubulaire 13. En particulier, la première extrémité de l'arbre peut être maintenue en position par un support 21, par exemple en étoile à trois branches, monté à l'intérieur du corps tubulaire 13 et dont le centre est traversé par l'arbre 15. La deuxième extrémité 20 est reliée au moteur 16. En particulier, lorsque le coude 18 est un coude à 90°, le moteur 16 peut être monté directement sur le coude 18, dans l'axe de l'arbre 15, auquel cas le moteur peut être monté sur la deuxième extrémité 20. Cependant, lorsque le coude 18 présente un angle supérieur à 90°, le moteur 16 peut être monté à proximité du coude 18, et relié à la deuxième extrémité 20 de l'arbre par l'intermédiaire d'une courroie, d'engrenages ou autres. Selon une variante, l'arbre peut notamment présenter une vis centrale d'entraînement. Le moteur 16 est choisi de manière à permettre des débits élevés, par exemple compris entre 40 et 150 m3/h. On pourra choisir par exemple un moteur de 1500kW, c'est-à-dire de puissance plus faible que les moteurs de pompe type � vortex � développant généralement 5000kW. Le moteur 16 peut être par ailleurs un moteur monophasé pouvant être alimenté par énergie solaire. Dans ce cas, des panneaux solaires pourront être prévus sur le couvercle 11 de la cuve 4, pour alimenter de manière autonome le moteur 16. Le moteur 16 est accessible facilement grâce notamment au coude 18 qui permet de relier l'arbre 15 au moteur 16 qui est monté à l'extérieur du corps tubulaire 13. Le moteur 16 peut ainsi être entretenu ou changé facilement, sans un démontage complet de la chasse automatique, et notamment de la partie immergée qui ne nécessite pas de maintenance particulière. Un moyen de commande (non représenté) du moteur 16 est prévu et apte à démarrer le moteur lorsque le niveau de liquide dans la cuve dépasse un premier seuil déterminé. Le moyen de commande comprend par exemple une poire de niveau constituée d'un corps capable de flotter à la surface de liquide et suspendu, au-dessus du liquide contenu dans la cuve, par un fil capable de commander le moteur 16. Lorsque le niveau du liquide contenu dans la cuve est en-dessous de la poire de niveau, celle-ci est suspendue au fil et ne déclenche pas le moteur. Lorsque le niveau du liquide atteint la poire de niveau, celle-ci flotte à la surface du liquide et n'est plus suspendue au fil : le moteur 16 est commandé de manière à déclencher une vidange. On comprend ainsi qu'un réglage de la hauteur de la poire de niveau permet de définir le volume d'une bâchée. L'arrêt du moteur à la fin de la vidange peut être commandé de différentes façons. On peut ainsi prévoir un chronomètre apte à arrêter le moteur au bout d'une durée déterminée, ou bien encore un détecteur de débit capable d'arrêter le moteur lorsque la chasse ne fait plus circuler de liquide. En effet, contrairement aux systèmes classiques, il n'y a pas de risque de désamorçage du système de pompage, même s'il tourne à vide. I1 n'est alors pas nécessaire d'avoir un système mécanique supplémentaire, tel qu'une poire de niveau, pour arrêter le système de pompage avant d'atteindre un niveau critique dit � hauteur de dénoyage �. On peut ainsi vidanger la cuve et obtenir, en sortie, une bâchée. I1 est également possible de prévoir une poire de trop-plein apte à déclencher une alarme ou le moteur, lorsque le niveau de liquide dans la cuve approche du bord supérieur de la cuve. La deuxième extrémité 18 du corps tubulaire 13 est raccordée à la conduite 5, par exemple par un collier de maintien ou une bride de raccordement 22. Une autre bride de raccordement 23 peut être également prévue à la première extrémité 17 du corps tubulaire 13. En particulier, une grille de protection 24 peut être montée sur la première extrémité 17 du corps tubulaire, en amont de l'hélice 14, afin de retenir les éléments volumineux susceptibles d'entraver l'hélice, de gêner la vidange de la cuve ou d'entraver le système en aval de la chasse automatique. Préférentiellement, la grille 24 présente une forme cylindrique avec une extrémité ouverte apte à être fixée sur la bride de raccordement 23. Une grille cylindrique permet d'augmenter la surface de retenue de celle-ci et donc de diminuer la fréquence de maintenance. Par ailleurs, afin de ne pas augmenter la quantité de liquide non-vidangé, une partie 25 du fond de la cuve est prévue plus profonde que le reste de la cuve. En particulier, la hauteur de marche de la partie 25 est choisie sensiblement égale ou supérieure à la longueur de la partie cylindrique de la grille 24, afin notamment que l'hélice 14 soit à une profondeur correspondant sensiblement à la profondeur du fond de la cuve. La quantité de liquide non-vidangé est ainsi réduite, approximativement, au volume de la partie 25 plus profonde. Sur la figure 3 est représentée une rallonge tubulaire 26 pour le corps tubulaire 13 de la chasse automatique 12. La rallonge tubulaire peut être par exemple un tube en inox d'approximativement 80mm de longueur, et de diamètre sensiblement égale à celui du corps tubulaire 13. La rallonge tubulaire 26 comprend une première extrémité 27, une rallonge d'arbre 28 et une deuxième extrémité 29. La première extrémité 27 comprend par exemple une bride de raccordement 30. La première extrémité 27 est apte à être fixée au corps tubulaire 13, et en particulier à la bride de raccordement 23 lorsque la grille 24 n'est pas montée sur le corps tubulaire 13. La rallonge d'arbre 28 est montée à l'intérieur de la rallonge tubulaire 26, parallèlement à l'axe de la rallonge tubulaire. La rallonge d'arbre 28 est maintenue à l'intérieure de la rallonge tubulaire par deux supports 31, 32, par exemple en étoile à trois branches, montés à l'intérieur de la rallonge tubulaire. La rallonge d'arbre comprend des moyens de solidarisation 33 aptes à solidariser, au niveau de la première extrémité 27, la rallonge d'arbre avec l'arbre 15. Les moyens de solidarisation peuvent être, par exemple, par serrage, par prise mâle/femelle, par une extrémité dentée, etc. Selon une variante, la rallonge d'arbre 28 peut notamment présenter une vis centrale d'entraînement. Une hélice est reliée à la rallonge d'arbre 28, au niveau de la deuxième extrémité 29 de la rallonge tubulaire. Des brides de raccordement 34 peuvent également être prévus à la deuxième extrémité de la rallonge tubulaire 26. Lorsque la profondeur de la cuve est plus grande que la longueur du corps tubulaire 13, une rallonge 26 peut être montée sur le corps tubulaire 13 afin d'en augmenter la longueur. Une fois la rallonge tubulaire montée sur le corps tubulaire via les brides de raccordement, les moyens de solidarisation 33 permettent l'entraînement de l'hélice par le moteur 16. De plus, la grille 24 peut être fixée par les brides de raccordement 34, à la deuxième extrémité de la rallonge tubulaire. On obtient alors une chasse automatique telle que décrite à la figure 2, mais avec une partie tubulaire plus longue et comprenant au moins deux hélices. I1 est possible de prévoir un démontage de l'hélice 14 lors du montage d'une rallonge. Ainsi, grâce à la chasse automatique selon l'invention, les eaux usées contenues dans la cuve sont aspirées par la ou les hélices actionnées par le moteur, afin d'obtenir une vidange de la cuve par entraînement de l'eau et des matières en suspension. On peut alors obtenir des débits élevés, avec une puissance de moteur limitée et des coûts de maintenance réduits.20 REVENDICATIONS1. Chasse automatique (12) pour la vidange d'un liquide contenu dans une cuve (4), comprenant des moyens d'entraînement d'un moyen de pompage, les moyens d'entraînement comportant un moteur (16), et caractérisée en ce que : - la chasse comprend un corps tubulaire (13) avec une extrémité distale (17) et une extrémité proximale formant un coude (18), - le moyen de pompage monté au moins à l'extrémité distale du corps tubulaire, et - les moyens d'entraînement comprennent un arbre (15) avec une première extrémité reliée au moyen de pompage et une deuxième extrémité sortant du corps tubulaire par le coude et reliée au moteur. 2. Chasse selon la revendication 1 comprenant également un moyen de commande du moteur (16) apte à démarrer le moteur lorsque le niveau de liquide dans la cuve dépasse un premier seuil déterminé, le moyen de commande comportant un corps apte à être suspendu dans la cuve et de densité inférieure à celle du liquide contenu dans la cuve. 3. Chasse selon l'une des revendications précédentes dans laquelle le moteur (16) est un moteur monophasé. 4. Chasse selon l'une des revendications précédentes dans laquelle l'extrémité distale (17) du corps tubulaire comprend une rallonge tubulaire (26). 5. Chasse selon la revendication précédente dans laquelle la rallonge tubulaire (26) comprend : - une première extrémité (27) apte à être fixée au corps tubulaire, - une rallonge d'arbre (28) apte à être solidarisée, au niveau de la première extrémité, avec l'arbre (15) des moyens d'entraînement, et - une deuxième extrémité (29) avec un moyen de pompage relié à la rallonge d'arbre (28). 6. Chasse selon l'une des revendications précédentes dans laquelle une grille (24) est montée à l'extrémité distale du corps tubulaire, en amont du moyen de pompage dans le sens de circulation du liquide lors d'une vidange. 7. Chasse selon la revendication précédente dans laquelle la grille (24) présente une forme cylindrique avec une extrémité ouverte montée sur l'extrémité distale du corps tubulaire. 8. Station d'épuration des eaux usées comprenant une cuve (4) de distribution des eaux usées, une conduite d'arrivée des eaux usées prétraitées à la cuve et au moins une conduite (5) pour acheminer les eaux usées prétraitées sur au moins un massif filtrant, caractérisée en ce que la cuve comprend au moins une chasse (12) selon l'une des revendications 1 à 7. 9. Station d'épuration selon la revendication précédente dans laquelle le corps tubulaire (13) présente une longueur supérieure ou égale à la hauteur de la cuve (4). 10. Station d'épuration selon la revendication 8 ou 9 comprenant une chasse selon la revendication 7, dans laquelle le fond de la cuve présente une partie plus profonde (25) avec une hauteur de marche sensiblement égale ou supérieure à la longueur de la partie cylindrique de la grille (24).25