Brevet FR2941872A1 — publié le 20100813

r Installation de traitement des eaux usées en provenance d'un lave-linge ou d'une installation sanitaire du type douche La présente invention concerne de manière générale le traitement des eaux usées en provenance d'un dispositif pour laver et/ou rincer du type douche ou lave-linge. Plus particulièrement, la présente invention concerne une installation pour le traitement d'eaux usées de lavage et/ou de rinçage pouvant se brancher sur des machines à laver ou sur des douches. La présente invention concerne également un procédé de mise en oeuvre d'un tel dispositif pour le traitement des eaux usées en provenance d'un lave-linge ou d'une installation sanitaire du type douche. La présente invention s'inscrit dans une démarche générale d'économie de l'eau et de limitation de l'énergie nécessaire au recyclage de l'eau, et le problème qu'elle cherche à résoudre est de purifier sur place les eaux usées au plus près de l'utilisation, et ce en utilisant des quantités limitées de minéraux. Pour cela, il est connu de l'homme de l'art des installations pour le traitement par recyclage de l'eau de lavage et de rinçage en provenance d'une machine à laver, ces installations se branchant directement sur la machine à laver. Par exemple, la demande de brevet GB 2 343 446 décrit un procédé de traitement des eaux usées en provenance d'un lave-linge de type familial, qui comprend une étape de séparation des eaux usées en provenance du cycle de lavage ou de l'étape de rinçage, ces eaux usées contenant des salissures minérales ou organiques, une étape de floculation par mise en contact des eaux usées avec un floculant pour former d'une part des flocs et d'autre part de l'eau purifiée, et enfin la réutilisation 1 2 p de l'eau purifiée dans le cycle de lavage. Toutefois, la demande de brevet GB 2 343 446 ne divulgue pas un dispositif de traitement des eaux usées utilisé pour mettre en œuvre le procédé revendiqué. Par ailleurs, la demande de brevet allemand DE 19654619 décrit une installation pour le traitement par recyclage de l'eau de lavage et de rinçage en provenance d'une machine à laver à laquelle elle est associée. Cette installation comporte notamment un container pour recueillir les eaux usées comprenant notamment l'eau de rinçage et la lessive, une unité de floculation dans laquelle les particules solides contenues dans les eaux usées forment des flocs de manière à favoriser leur séparation ultérieure par gravité, une unité de séparation par gravité, qui peut avantageusement être constituée par une unité de flottation, mais aussi par une unité de décantation, et une unité de séparation, qui peut avantageusement être constituée par une unité d'osmose inverse ou par un filtre à lamelles. L'unité d'osmose inverse fonctionne comme un "rein technique" séparant les eaux usées en un perméat, qui est recyclé directement vers la machine à laver, à des fins de rinçage, et un éluat, qui contient une proportion de lessive non utilisée s'élevant à 50 % à 90 %. L'éluat est alors dirigé vers une unité de mesure qui détermine la consommation de lessive, notamment de tensioactifs, puis vers une unité de dosage de lessive pour y être transformé en une forme plus fluide adaptée pour une utilisation en machine à laver. L'installation de DE 19654619 peut également comprendre, juste avant le container, un tamis ou filtre pour éliminer de l'eau les particules les plus grossières avant que l'eau ne soit recueillie dans le container. L'installation de DE 19654619 présente l'inconvénient d'être extrêmement complexe et de nécessiter des équipements coûteux. En outre toutefois, rien n'est dit précisément dans DE 19654619 concernant l'unité de coagulation d'une part, et l'unité de décantation d'autre part, ni a fortiori concernant son agencement. La demanderesse a mis au point une installation pouvant être couplée à un dispositif pour laver et/ou rincer du type lave-linge ou douche, qui permet de purifier sur place les eaux usées en utilisant des quantités limitées de minéraux, sans nécessité la mise en oeuvre d'équipements couteux du type unité d'osmose inverse par exemple. La demanderesse a également mis au point un procédé de traitement des eaux usées mettant en oeuvre l'installation selon l'invention, qui présente l'avantage de ne pas nécessiter le déplacement de grandes quantités d'eau (puisque le traitement se fait sur site), et n'utiliser que de très faibles quantités de minéraux. Plus particulièrement, la présente invention a pour objet une installation pour le traitement d'eaux usées de lavage et/ou de rinçage comprenant de l'eau et certains composants parmi des particules solides, un ou plusieurs produits de nettoyage, des nitrates, des nitrites, et des phosphates, en provenance d'un dispositif pour laver et/ou rincer auquel ladite installation est reliée et dans lequel l'eau constitue le fluide principal de lavage et/ou de rinçage, l'installation comprenant : ^ un container de coagulation rempli d'au moins un coagulant en solution aqueuse, ^ une unité de coagulation reliée au réservoir de coagulation et dans laquelle les particules solides contenues dans les eaux usées forment des flocs lorsqu'elles sont mises en contact avec le coagulant, ^ au moins une unité de séparation par gravité pour éliminer les flocs, et ^ une unité de séparation par filtration pour éliminer les nitrites, qui est reliée audit dispositif pour laver et/ou rincer. l'installation étant caractérisée en ce que : l'unité de coagulation définit au moins un réservoir d'un volume adapté pour recueillir directement toutes les eaux usées rentrant dans l'installation, ledit réservoir se présentant sous forme d'un cylindre de révolution dont la partie supérieure est en communication avec le réservoir de coagulation pour être alimentée en coagulant en solution aqueuse, et ^ l'unité de séparation par gravité est une unité de décantation reliée à une sortie d'expulsion des flocs hors de l'installation, cette unité de séparation ayant une forme sensiblement de cône à sommet orienté vers le bas et dont la base orientée vers le haut est engagée avec une partie inférieure dudit container. A titre de coagulants pouvant être utilisés dans le cadre de la présente invention, on peut notamment citer le sulfate d'alumine (par exemple en provenance d'une bauxite de Guinée) ou un poly-électrolyte cationique du type Moringa Oleifera . La Moringa Oleifera est utilisée sous une forme pulvérulente obtenue à partir des graines récoltées à maturation normale (avant que la gousse n'éclate) et que les graines ne tombent au sol), qui sont alors réduites en poudre. L'installation selon l'invention peut traiter un volume d'eaux usées de l'ordre de 30 1. Dans ce cas, l'unité de coagulation peut avantageusement définir 5 réservoirs pouvant contenir un volume de 6 1. Le nombre de réservoirs dans l'unité de coagulation est idéalement de 5, mais il dépend essentiellement de la place dont on dispose pour agence l'installation selon l'invention, ainsi que du type de dispositif pour laver et/ou rincer auquel l'installation selon l'invention est associée. Par exemple, l'installation selon l'invention peut être associé un dispositif sanitaire du type douche, ou à un appareil électroménager du type machine à laver le linge (ou lave-linge). A titre d'unité de séparation par filtration, on peut utiliser dans l'installation selon l'invention un filtre en deux parties : • une première partie de filtre comprenant du charbon actif, sans phosphate, pour notamment retenir les odeurs, les pigments, et les résidus médicamenteux, et surtout pour casser la structure des longues chaines carbonées des lessives utilisées pour le lavage, • une deuxième partie de filtre est chargée de zéolite ; il s'agit avantageusement d'une zéolite naturelle qui provient de Turquie, du type clinoptilolite à 92% ; cette deuxième partie de filtre sert principalement à retenir les sulfates, les sulfures, l'ammoniaque, les pesticides, les nitrites et les nitrates, les gaz et les odeurs. La présente invention a également pour objet un procédé de traitement des eaux usées de lavage et/ou de rinçage en provenance d'un dispositif pour laver et/ou rincer dans lequel l'eau constitue le fluide principal de lavage, ledit procédé mettant en oeuvre l'installation telle que définie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, ledit procédé comprenant les étapes suivantes . - une étape d'alimentation du (ou des) réservoir(s) en eaux usées en provenance du dispositif pour laver et/ou rincer, lesdites eaux usées comprenant notamment de l'eau, un ou plusieurs produits de 5 10 15 20 nettoyage, des nitrates, des nitrites, et des phosphates puis - une étape d'alimentation du réservoir (3) en coagulant, et - une étape d'élimination des particules solides contenues dans les eaux usées qui comprend : ^ la mise en contact des eaux usées avec la solution aqueuse de coagulant suivie d'une phase de coagulation au cours de laquelle les particules solides contenues dans les eaux usées forment des flocs avec le coagulant; ^ la séparation par gravité des flocs pour obtenir une eau clarifiée essentiellement exempte de phosphates, cette étape étant réalisée dans l'unité de séparation par gravité ; et ^ la filtration de l'eau clarifiée pour en éliminer les nitrites et obtenir une eau purifiée essentiellement exempte de nitrites, cette étape étant réalisée dans l'unité de séparation par filtration ; et la réutilisation de l'eau purifiée dans un cycle de lavage ; ledit procédé étant caractérisé en ce que : - la mise en contact des eaux usées avec la 25 solution aqueuse de coagulant et la coagulation sont réalisées dans ledit container destiné à recueillir les eaux usées, et les flocs formés ; et - la séparation par gravité des flocs est réalisée dans l'unité de décantation et d'expulsion et comprend la 30 décantation par sédimentation des flocs formés sur la paroi conique de ladite unité de décantation, puis leur expulsion hors de ladite unité de décantation, et en ce qu'il comporte en outre une étape de minéralisation des eaux usées à traiter. 35 Enfin, la présente peut également comporter, après l'étape de filtration de l'eau clarifiée, une étape supplémentaire de stockage de l'eau purifiée pour réduire le temps d'attente entre deux utilisations successives du dispositif pour laver et/ou rincer (notamment de type douche). L'étape de minéralisation du procédé de l'invention qui peut être réalisée soit immédiatement après l'étape de filtration de l'eau clarifiée, soit lors du stockage de l'eau purifiée. Selon le type de filtre utilisé pour la reminéralisation, il est même possible d'obtenir une eau potable. Lorsque l'installation selon l'invention est couplée à une machine à laver le linge, elle fonctionne de la manière suivante : - dans une première phase, les eaux usées en provenance par exemple de la machine à laver sont mélangées au coagulant (sulfate d'alumine par exemple) . on obtient un phénomène de floculation par agitation et coagulation en présence du coagulant ; - une fois les flocs éliminés par sédimentation, l'eau claire est filtrée à la fois à travers un charbon actif sans phosphate, et des zéolites ; puis - l'eau est ensuite recyclée vers le lave-linge. L'installation selon l'invention permet donc la purification des eaux usées en provenance de lave-linge, puis son recyclage vers celui-ci et cela pour un coût extrêmement réduit et par un procédé simple. La seule contrainte ici est d'attendre la fin du recyclage pour relancer la machine à laver. Mais l'eau de plusieurs cycles de lavage peut être stockée pour être ensuite recyclée et réutilisée dans un autre cycle de lavage. Lorsque l'installation selon l'invention est couplée à un dispositif sanitaire du type douche, on retrouve les mêmes étapes principales. Toutefois, afin d'éviter la contrainte d'un temps d'attente de l'ordre de 6 heures entre deux douches, l'installation selon l'invention pourra avantageusement comporter un réservoir de stockage de l'eau traitée disposé entre ladite unité de filtration et l'installation de douche. Les coagulants pouvant être utilisés dans l'étape de coagulation sont tels que ceux cités précédemment dans la présente demande. En ce qui concerne l'étape de filtration, on utilise avantageusement un filtre en deux parties (charbon actif/et zéolite) tel que défini précédemment. La zéolite naturelle peut avantageusement être régénérée par un bain de soude caustique suivi d'un bain de sel. La zéolite peut avantageusement, être traitée aux ions d'argent pour éviter toute formation bactérienne au cours du procédé. Cette phase de minéralisation sert essentiellement à éviter toute dissolution du sulfate d'alumine, qui intervient généralement pour des pH de l'ordre de 5. Celle-ci peut être évitée si le pH de l'eau traitée est compris entre 5,8 et 7,2, qui constitue donc une plage idéale de fonctionnement. Idéalement, la phase de minéralisation est réalisée à l'aide de bicarbonate de soude, en une quantité telle que le pH de l'eau traitée remonte à 6,5. D'autres avantages et particularités de la présente invention résulteront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées : - la figure 1 représente une vue en perspective d'une installation conforme à l'invention associée à un lave-linge selon une première variante de réalisation, - la figure 2 représente une vue schématique en coupe de l'installation représentée sur la figure 1, - la figure 3 représente une vue en perspective d'une installation conforme à l'invention associée à une installation de type douche selon une deuxième variante de réalisation, - la figure 4 représente une vue schématique en coupe de l'installation représentée sur la figure 3. Les éléments identiques représentés sur les figures 1 à 4 sont identifiées par des références numériques identiques. Sur la figure 1, on a représenté un premier exemple d'installation 1 selon branché à un lave-linge de type familial 2. Sur la figure 2, on a représenté schématiquement l'exemple d'installation 1 selon l'invention représenté sur la figure 1. Cet exemple d'installation comporte : • un container 4 de coagulation rempli d'au moins un coagulant 41 en solution aqueuse, • une unité de coagulation 5 reliée au réservoir 4 de coagulation et définissant cinq réservoirs 3 d'un volume adapté (de l'ordre de 5 1 chacun, donc un volume total de l'ordre de 30 1) pour recueillir directement toutes les eaux usées rentrant dans l'installation 1 selon l'invention, • cinq unités de décantation 6 pour éliminer les flocs, et • une pompe 9 située en amont d'un filtre 7 qui est relié au lave-linge 2. Le fonctionnement de cette installation 1 est piloté par un programmateur 8 indépendant, qui peut déclencher l'expulsion des flocs indésirables (en voie I) ainsi que la filtration (en voie III) ou la consommation d'eau filtrée (voie II). Les réservoirs 3 se présentent sous forme de cylindres de révolution dont la partie supérieure 31 est en communication avec le réservoir 4 de coagulation pour être alimentée en coagulant 41 en solution aqueuse. La forme sphérique des tubes donnent le meilleur rendement pour la coagulation. Il est avantageux d'agiter régulièrement les eaux contenues dans chaque réservoir 3 pour éviter toute création d'une couche de résidus à la surface de l'eau à traiter dans le réservoir 3. Chaque unité 6 de décantation a une forme sensiblement de cône à sommet orienté vers le bas et dont la base 61 orientée vers le haut est engagée avec une partie inférieure 32 d'un réservoir 3. Chaque unité 6 de décantation est reliée à une sortie d'expulsion des flocs hors de l'installation 1 vers un réservoir de sortie 62. La forme conique des unités de décantation et leur agencement facilite la descente des flocs dans l'unité 6 et permet ainsi de diminuer le volume d'eau à expulser de l'installation 1. Le programmateur 8 déclenche l'expulsion (en voie I sur la figure 2) des substances indésirables résultant de la décantation, qui sont maintenues en bas de l'unité 6 par pression de l'eau. Pour favoriser la décantation, on peut utiliser de l'amidon de maïs, ce qui conduit à un gain de temps de l'ordre de 30 minutes sur le temps d'attente entre deux cycles de lavage. Les résultats physico-chimiques obtenus sur l'eau traitée mais non filtrée sont les suivants : PHO(4) : 0,25 à 0,5 mg/L NO(3) : 0 à 10 mg/L NO(2) : 0 GH : > 7° KH : 0 à 6 PH : 5 Analyse bactériologique : Il n'y a pas de présence de germes latents, de streptocoques, de stafilocoques, de coliformes fécaux ; ceci est le résultat de la coagulation immédiate des colloïdes issus de matières organiques (sang, poils, sudations, origines fécales) immédiatement après la douche ou la lessive, tout embryon de bouillon de culture est capté dans cette coagulation qui va être expulsé du système. Après que les flocs sont expulsés vers le réservoir de sortie 62, la pompe 9 se déclenche sur la voie III et les eaux traitées claires sortant du réservoir 3 sont filtrées par le filtre 7 le temps nécessaire pour éliminer les nitrites. A la demande du lave-linge 1, la pompe 9 se déclenche sur la voie II et l'eau claire et filtrée retourne au lave-linge 1 pour une nouvelle lessive. A ce niveau de qualité, l'eau est meilleure que celle des réseaux traditionnels et présente les avantages suivants . - absence de chlore, ce qui permet de conserver les couleurs, - absence de calcaire : prolongation de la durée de vie de la machine 1 et suppression de tout entretien de la machine à laver, et le linge est plus doux à porter. L'exemple d'installation 1 selon l'invention représentée sur les figures 3 et 4 est sensiblement identique à celui représenté sur les figures 1 et 2. Il s'en différencie par le type de dispositif pour laver et/ou rincer 2, qui est une installation sanitaire de type douche et par la présence d'un réservoir de stockage 10 de l'eau traitée et filtrée disposé entre ladite unité de filtration 7 et la douche 2. Après décantation et filtration, l'eau filtrée est envoyée vers le réservoir de stockage 10. Puis, pour la minéralisation, le programmateur 8 déclenche une pompe 11 sur la voie IV munie d'un filtre 12 : l'eau est minéralisée et reste dans le réservoir 10. Enfin, pour la consommation de l'eau filtrée et minéralisée (stockée dans le réservoir 10), la pompe 11 est déclenchée sur la voie V pour une nouvelle douche. REVENDICATIONS1. Installation (1) pour le traitement d'eaux usées de lavage et/ou de rinçage comprenant de l'eau et certains composants parmi des particules solides, un ou plusieurs produits de nettoyage, des nitrates, des nitrites, et des phosphates, en provenance d'un dispositif pour laver et/ou rincer (2) auquel ladite installation (1) est reliée et dans lequel (2) l'eau constitue le fluide principal de lavage et/ou de rinçage, l'installation (1) comprenant : • un container (4) de coagulation rempli d'au moins un coagulant (41) en solution aqueuse, • une unité de coagulation (5) reliée au réservoir (4) de coagulation et dans laquelle les particules solides contenues dans les eaux usées forment des flocs lorsqu'elles sont mises en contact avec le coagulant (41), • au moins une unité de séparation par gravité (6) pour éliminer les flocs, et • une unité (7) de séparation par filtration pour éliminer les nitrites, qui est reliée audit dispositif pour laver et/ou rincer (2), l'installation (1) étant caractérisée en ce que : • l'unité de coagulation (5) définit un réservoir (3) d'un volume adapté pour recueillir directement toutes les eaux usées rentrant dans l'installation, ledit réservoir (3) se présentant sous forme d'un cylindre de révolution dont la partie supérieure (31) est en communication avec le réservoir (4) de coagulation pour être alimentée en coagulant (41) en solution aqueuse, et • l'unité (6) de séparation par gravité est une unité de décantation reliée à une sortie d'expulsion des flocs hors de l'installation, cette unité de séparation (6) ayant une forme sensiblement de cône à sommet orienté vers le bas et dont la base (61) orientée vers le haut est engagée avec une partie inférieure (32) dudit container (3). 2. Installation (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le coagulant (41) est du sulfate d'alumine ou un poly-électrolyte cationique du type Moringa Oleifera. 3. Installation (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle peut traiter un volume d'eau en provenance du dispositif pour laver et/ou rincer (2) de l'ordre de 30 1. 4. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif pour laver et/ou rincer (2) est un dispositif sanitaire du type douche. 5. Installation (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un réservoir de stockage (8) de l'eau traitée disposé entre ladite unité de filtration (7) et ledit dispositif pour laver et/ou rincer (2). 6. Installation (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif pour laver et/ou rincer (2) est un appareil électroménager du type machine à laver le linge. 7. Procédé de traitement pour le recyclage des eaux usées de lavage et/ou de rinçage en provenance d'un dispositif pour laver et/ou rincer (2) dans lequel (2) l'eau constitue le fluide principal de lavage, ledit procédé mettant en oeuvre l'installation (1) telle que définie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - une étape d'alimentation du (ou des) réservoir (3) en eaux usées en provenance du dispositif pour laver et/ou rincer (2), lesdites eaux usées comprenant notamment de l'eau, un ou plusieurs produits de nettoyage, des nitrates, des nitrites, et des phosphates puis - une étape d'alimentation du réservoir (3) en coagulant (41), et - une étape d'élimination des particules solides contenues dans les eaux usées qui comprend : la mise en contact des eaux usées avec la solution aqueuse de coagulant (41) suivie d'une phase de coagulation au cours de laquelle les particules solides contenues dans les eaux usées forment des flocs avec le coagulant ?; la séparation par gravité des flocs pour obtenir une eau clarifiée essentiellement exempte de phosphates, cette étape étant réalisée dans l'unité de séparation par gravité (6); et ^ la filtration de l'eau clarifiée pour en éliminer les nitrites et obtenir une eau purifiée essentiellement exempte de nitrites, cette étape étant réalisée dans l'unité de séparation par filtration (7) ; et - la réutilisation de l'eau purifiée dans un cycle de lavage ; ledit procédé étant caractérisé en ce que : - la mise en contact des eaux usées avec la solution aqueuse de coagulant (41) et la coagulation sont réalisées dans ledit container (3) destiné à recueillir les eaux usées, et les flocs formés ; et - la séparation par gravité des flocs est réalisée dans l'unité de décantation et d'expulsion (6) et comprend la décantation par sédimentation des flocs formés sur la paroi conique de ladite unité de décantation (6), puis leur expulsion hors de ladite unité de décantation (6), et en ce qu'il comporte en outre une étape supplémentaire de minéralisation des eaux usées à traiter. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de stockage de l'eau purifiée, entre l'étape de filtration et sa réutilisation dans un cycle de lavage.