Brevet FR2951155A1 — publié le 20110415

La présente invention concerne un procédé de filtration et de purification d'eau prélevée directement dans toute source disponible telle que rivière, fleuve, nappe, puits, retenue d'eau, récupération d'eau de pluie, de rosée, pour la rendre pure et propre à la consommation humaine ainsi qu'un dispositif de mise en œuvre du procédé. Dans les régions habitées munies d'un réseau de distribution d'eau potable, l'eau prélevée d'une ou plusieurs sources est traitée dans des installations adéquates. Le traitement appliqué dépend de la qualité de l'eau prélevée afin d'obtenir une correspondance à des normes préétablies. Malgré tout on peut avoir une eau qui ne convient pas à tout le monde car elle contient trop de calcium ou certains minéraux ou bactéries etc. Les utilisateurs ont le choix de procéder à une filtration ou purification plus fine en installant un dispositif que l'on trouve dans les commerces ou auprès des installateurs sanitaires pour éliminer ces éléments. Dans les laboratoires et hôpitaux de telles installations sont aussi utilisées agencées selon le but recherché afin d'améliorer la qualité de l'eau fournie. Dans les régions ne possédant pas un réseau d'eau potable l'eau est prélevée directement de la source disponible qui peut être un fleuve, une B09FR0011 rivière, une nappe, un puits, une retenue d'eau, ou une simple récupération d'eau de pluie ou de rosée. Ne disposant pas forcement les appareils idoines pour effectuer des analyses de l'eau, ils se débrouillent de manière empirique pour la rendre potable. De même lorsque l'on doit traverser ou vivre dans des régions arides ou souffrant de sécheresse toute eau quelque soit sa qualité doit pouvoir être utilisée. L'eau à traiter peut contenir plusieurs agents polluants tels que sable et autres détritus solides, des minéraux, des produits chimiques, des micro-organismes pathogènes tels que virus, bactéries, protozoaires, etc. Lorsque l'on procède à une analyse de l'eau à traiter on peut choisir les procédés, produits et appareils qui permettent d'éliminer ces polluants, mais il est quasiment impossible de procéder à une telle analyse dans les situations mentionnées précédemment. Les inventeurs connaissant les différents traitements, produits et appareils utilisés actuellement pour filtrer et purifier l'eau impropre à la consommation, ils ont cherché un procédé et appareil de filtration et purification permettant de traiter toute eau quelque soit sa qualité et sans faire au préalable une analyse pour déceler les agents polluants à éliminer. B09FR0011 Le procédé selon l'invention est caractérisé par les étapes suivantes . a) on prélève l'eau au moyen d'un tuyau muni à son extrémité libre d'une crépine et on le fait passer au travers d'un premier filtre à particules ; b) on fait passer l'eau sous pression au travers d'un second filtre à particules de plus grande finesse de filtration que le premier ; c) on fait passer l'eau sous pression au travers d'un filtre a charbon actif ; d) on fait passer l'eau sous pression au travers d'un filtre a osmose inverse à deux sorties, en laissant sortir par une sortie l'eau osmosée vers l'étape suivante et en rejetant le reste par la seconde sortie; e) on fait passer l'eau osmosée dans un dispositif de stérilisation UVC et on récupère à sa sortie au travers d'une capsule à membrane à effet anti-retour bactérien de l'eau filtrée et purifiée. L'avantage de ce procédé, est qu'il permet sans analyse préalable d'éliminer tous les agents polluants et obtenir une eau potable de qualité répondant à de normes sévères. B09FR0011 Selon une variante préférée l'eau est prélevée et envoyée sous pression au moyen d'une pompe aspirante-refoulante. La pression est une caractéristique importante d'une part pour pouvoir faire passer l'eau à traiter au travers des filtres. Selon une autre variante la finesse de filtration du premier filtre à particules est de l'ordre 75 pm, celle du second filtre à particules est de l'ordre de 5 pm, celle du filtre à charbon actif de 10 pm, celle du filtre à osmose est de l'ordre de 0.0001 pm et celle de la capsule à membrane à effet anti-retour bactérien de finesse de filtration est de l'ordre de 0.02 pm. Au moyen des filtres présentant une telle finesse on retire la quasi totalité des agents polluants. 20 L'invention concerne aussi un dispositif de mise en action du procédé selon l'invention caractérisé qu'il comprend une pompe aspirante-refoulante reliée à un tuyau muni à son extrémité libre d'une 25 crépine et d'un premier filtre à particules de finesse de filtration de l'ordre de 75 pm disposé en amont de ladite pompe, qu'en aval de la pompe sont disposés dans les sens d'écoulement de l'eau refoulée par la pompe: un second filtre à 30 particules de finesse de filtration de l'ordre de B09FR0011 5 }gym suivi d'un filtre à charbon actif de finesse de filtration de l'ordre de 10 }gym suivi d'un filtre à osmose de finesse de filtration de l'ordre de 0.0001 }gym munie de deux sorties dont une est agencée d'un limiteur de débit laissant passer l'eau de rejet tandis que l'autre sortie alimente en eau osmosée un dispositif de stérilisation UVC en aval duquel une capsule à membrane d'une finesse de filtration de l'ordre de 0,02 }gym à effet anti-retour bactérien laisse sortir l'eau filtrée et purifiée. Selon une variante le dispositif est caractérisé par le fait qu'en aval de ladite pompe et avant le second filtre à particules est disposé un compteur d'eau volumétrique. Il est important après le traitement d'un volume d'eau de remplacer certains filtres pour pouvoir continuer le traitement de l'eau prélevée sans nuire à la qualité de l'eau récupérée. Le compteur d'eau volumétrique permet de mesurer la quantité traitée et procéder à cette maintenance. Dans ce but selon une autre variante le compteur d'eau volumétrique est muni d'un dispositif de blocage du flux avec réarmement destiné à bloquer l'utilisation du dispositif après le traitement d'un volume déterminé d'eau indiquant que certains filtres doivent être nettoyés ou remplacés. B09FR0011 Selon une exécution préférée le dispositif est un dispositif portable et la pompe est une pompe électrique alimentée par un courant continu de 12 V. En effet, il est important que l'on puisse avoir recours facilement à un tel appareil lorsqu'on est en déplacement dans des régions dépourvues de réseau d'eau potable. Pouvoir alimenter la pompe par un courant continu de 12 V est possible en utilisant, par exemple, la batterie d'un véhicule ou autre accumulateur chargé par des cellules photovoltaïques ou éolienne ou une génératrice de courant continu qui peut faire partie de l'équipement lors d'une expédition, etc. Selon une variante la pompe est à membrane aspirante-refoulante fournissant une pression de 20 refoulement maximum de 4.8 bars. Enfin le limiteur de débit est réglé pour permettre que le rapport entre le volume de l'eau osmosée et le volume de l'eau de rejet soit 25 compris entre 1:3 à 1:5. En effet, pour éviter que la totalité de l'eau traitée passant au travers du filtre à osmose inverse passe dans l'eau de rejet il faut prévoir 30 un limiteur de débit. Les inventeurs ont choisi ce B09FR0011 7 rapport entre 1:3 et 1:5, c'est-à-dire un litre d'eau purifiée pour quatre à six litres d'eau traités afin d'obtenir une eau de bonne qualité. L'invention sera décrite plus en détails à l'aide du dessin annexé. La figure 1 est un schéma du dispositif selon l'invention, La figure 2 est une vue en perspective d'un filtre à osmose inverse permettant de voir différents éléments de ce filtre. 15 A la figure 1 nous avons représenté schématiquement : une source d'eau 1, un tube de prélèvement d'eau 2 dont l'extrémité libre est munie d'une crépine 3, un premier filtre à particules 4 situé en amont d'une pompe 5, suivi 20 d'un compteur d'eau volumétrique 6, suivi d'un second filtre à particules 7 de plus grande finesse que le premier filtre à particules 4, suivi d'un filtre à charbon actif, suivi d'un filtre à osmose inverse 9 muni d'une première 25 sortie 9a vers un dispositif de stérilisation UVC 12 et d'une seconde sortie 9b vers un limiteur de débit 10 laissant s'écouler l'eau de rejet vers l'extérieur 11. Le dispositif de stérilisation 12 est muni à sa sortie d'une capsule à membrane de 30 0,02pm à effet anti-retour bactérien 13 pour B09FR0011 éviter une retro-contamination du dispositif 12. L'eau filtrée et purifiée s'écoule librement par un tuyau de sortie. En principe la pompe 5 est du type aspirante-refoulante mais si la source d'eau se trouve à une certaine hauteur par rapport à la pompe 5 la pompe peut être uniquement refoulante. Le compteur d'eau volumétrique est de préférence muni d'un dispositif de blocage du flux avec réarmement destiné à bloquer l'utilisation du dispositif après le traitement d'un volume déterminé d'eau indiquant que certains filtres doivent être remplacés. L'eau est refoulée par la pompe 5 sous une pression maximum de 4.8 Bars. Nous allons maintenant décrire plus en détail les différents éléments d'un dispositif portable réalisé par les inventeurs contenant tous les éléments à l'exception du tuyau 2 avec la crépine, le premier filtre à particules 4 le tuyau de sortie eau pure 14 et l'alimentation en électricité. Le tout est abrité dans un boitier d'environ (H)40 x (L)30 x (P)21 cm permettant de produire environ 15 à 18 litres d'eau potable par heure. La crépine 3 est un treillis métallique de préférence en acier inox présentant une finesse de filtration d'environ 1 à 2 mm permettant de B09FR0011 filtrer déjà les détritus solides en suspension. La crépine 3 est installée à l'extrémité libre d'un tuyau souple 2 plongée dans la source d'eau 1. Le premier filtre à particules 4 présentant une finesse de l'ordre de 75 }gym est situé à la seconde extrémité du tuyau souple en amont de la pompe 5 donc juste avant le connecteur du tuyau souple 2 au boîtier. Son but est de protéger la pompe 5 en évitant que de trop grosses particules viennent encrasser la pompe à membrane. La durée de vie du filtre 4 est de plusieurs années pour autant que ce filtre soit lavé régulièrement. La pompe électrique 5 est une pompe alimentée en courant continu 12V et elle est à membrane aspirante-refoulante. Elle permet de fournir une pression de refoulement maximum de 4.8 Bars. Elle est de petites dimensions, soit une longueur d'environ de 16 cm, une hauteur de 6 cm et une largeur 10 cm Son poids total est d'environ 650 grammes. A l'intérieur du boitier le second filtre à particules 7 présentant une finesse de l'ordre de 5 }gym permet de filtrer les particules en suspension supérieures à 5jm. La durée de vie du filtre 7 est entre 6 et 8 m3 selon le type d'eau filtrée. Entre la pompe 5 et le filtre 7 est disposé un 30 compteur d'eau volumétrique permettant de mesurer B09FR0011 le volume d'eau traité. Il est muni d'un dispositif de blocage du flux avec réarmement destiné à bloquer l'utilisation du dispositif après le traitement d'un volume déterminé d'eau indiquant à l'utilisateur que certains filtres doivent être remplacés. Le filtre à charbon actif 8 présente une finesse de filtration de l'ordre de 10 pm. Placé à la sotie du second filtre à particules 7, le filtre à charbon actif 8 permet de supprimer les pesticides, chlore, les odeurs et mauvais gouts de l'eau. La durée de vie du filtre 8 est entre 6 et 8 m3 selon le type d'eau filtrée. Le filtre à osmose inverse 9 est placé à la sortie du filtre à charbon actif 8. Il permet d'obtenir une filtration d'une très grande finesse de l'ordre de 0.0001 pm et il supprime 95 à 99.9% des polluants chimiques, du chlore, des métaux lourds, des bactéries, de la turbidité, des nitrates, des pesticides, de la radioactivité. Il comprend une sortie d'eau pure 9a et une sortie de rejet 9b. En se référant à la figure 2 le filtre à osmose inverse 9 comprend un tube central 91 perforé fermé à l'extrémité amont 92 et ouvert du côté aval 9a pour laisser passer l'eau osmosée. Sur le tube central 91 est enroulée en plusieurs couches une membrane à osmose inverse 94 l'ensemble étant logé dans une enveloppe 95. L'eau sortant du B09FR0011 filtre à charbon actif 8 pénètre sous pression dans le filtre à osmose inverse 9 par l'entrée 93. L'eau potable pure est un élément essentiel à la bonne santé de l'homme. La qualité de l'eau se dégrade de par la pollution et les traitements chimiques et l'eau du robinet est souvent remplie d'éléments indésirables qui ne sont pas neutres pour une bonne forme et une bonne santé. Il est fondamental de boire une eau de qualité, la plus légère possible. L'osmose inverse est le procédé par lequel l'eau passe au travers d'une membrane 94 ultra fine, semi-perméable. Cette membrane n'est perméable qu'aux molécules les plus fines, c'est à dire les molécules de H2O. Ce procédé naturel ne stocke pas les contaminants, à l'inverse des filtres classiques. Le procédé est dit "inverse" car il nécessite une pression suffisante pour "forcer" l'eau pure à passer à travers la membrane 94. On obtient alors de très bons résultats, car il élimine entre 95% et 99.9% des particules ou éléments présents dans l'eau. La membrane osmose inverse permet la filtration la plus fine et aucun autre filtre ne peut atteindre ce niveau. Cette qualité de filtration n'est possible que dans la mesure où la membrane est en bon état de fonctionnement. Celle-ci peut être vérifiée régulièrement grâce au testeur de TDS qui mesure la totalité résiduelle des solides dissous dans l'eau osmosée en comparaison avec l'eau non B09FR0011 osmosée. Les filtres les plus performants se limitent à une filtration de l'ordre du micron et seule l'osmose inverse permet de descendre bien en dessous à savoir jusqu'à une finesse de 0,0001 micron. L'eau par osmose inverse est légère et très faiblement minéralisée. De par sa pureté, elle aide notre organisme pour les échanges et pour l'évacuation des toxines. C'est une eau complètement bio-disponible. L'osmose inverse est d'ailleurs le procédé utilisé depuis de longues années en hémodialyse. Elle est également employée dans tous les milieux nécessitant une eau pure (laboratoire, agroalimentaire). Sa durée de vie est de plusieurs années si elle est utilisée correctement. Pour pouvoir forcer l'eau pure à traverser la membrane 94 et passer dans le tube perforé 91 une pression est nécessaire à l'entrée 93 du tube mais il faut aussi un limiteur de débit 10 à la sortie 9b du filtre 9. Ce limiteur permet de définir le rapport entre la quantité d'eau osmosée s'écoulant de la sortie 9a et la quantité de l'eau de rejet 11 sortant s'écoulant par la sortie 9b. La sortie 9a du filtre 9 est connectée à l'entrée 30 d'un dispositif de stérilisation UVC 12. Un B09FR0011 boîtier en acier inoxydable contenant une lampe UVC de 4 ou 6w assure la décontamination bactérienne de l'eau sortant du filtre 9. La lampe UVC ainsi que la pompe 5 sont par une source de courant continu de tension 12 V. La sortie du dispositif 12 est munie d'une capsule à membrane de finesse de 0,02 pm à effet antiretour bactérien 13 pour éviter la retro-contamination de l'eau contenue dans le dispositif 12. En comparaison avec des produits de filtration et purification portables existant à ce jour, ce 15 dispositif de filtration et de purification d'eau à six étages( deux filtres à particules, filtre à charbon actif, filtre a osmose inverse, dispositif de stérilisation UVC, capsule à membrane (à effet anti retour) permet d'obtenir une qualité de 20 filtration inégalée, de produire une eau pure, exempte de polluants chimiques, de chlore, de métaux lourds, de bactéries, de virus de protozoaires, de turbidité, de nitrates, de pesticides, de la radioactivité. 25 L'agencement particulier de la chaine de filtration et le dispositif de stérilisation à UVC muni d'une capsule à membrane à effet anti-retour qui évite la retro-contamination de l'eau dans ce B09FR0011 dispositif permet d'obtenir une eau pure exempte de bactéries et autres micro-organismes. Ce dispositif portable se connecte sur toutes les alimentations 12V tels que des véhicules, des voitures, des camping cars, des caravanes, des bateaux, des camions (avec adaptateur 24/12V). Il peut être également utilisé avec les dispositifs solaires portables pour l'alimentation électrique (exemple produit iLAND Ewerywhere et autres).Par ailleurs, le dispositif se transporte aisément au moyen d'un sac à dos. Des tests en laboratoire (analyses chimiques & 15 bactériennes) ont été effectués avec succès, en partant d'une eau extrêmement polluée. L'exemple décrit un dispositif portable pouvant délivrer 15 à 18 litres d'eau pure et propre à la 20 consommation humaine par heure, mais le même procédé de purification peut également être utilisé avec un dispositif plus volumineux en utilisant, par exemple, une pompe ayant un débit plus grand et alimentant en parallèle plusieurs 25 ensembles contenant les filtres 7, 8, 9 et éventuellement 12 pour obtenir un débit d'eau purifiée plus grand. 30 B09FR001115 Revendications1. Procédé de filtration et de purification d'eau prélevée directement dans toute source (1) disponible telle que rivière, fleuve, nappe, puits, retenue d'eau, récupération d'eau de pluie, de rosée , pour la rendre pure et propre à la consommation humaine, caractérisé par les étapes suivantes . a) on prélève l'eau au moyen d'un tuyau (2) muni à son extrémité libre d'une crépine (3) et on le fait passer au travers d'un premier filtre à particules (4); b) on fait passer l'eau sous pression au travers d'un second filtre à particules (7) de plus grande finesse de filtration que le premier ; c) on fait passer l'eau sous pression au travers d'un filtre a charbon actif (8); d) on fait passer l'eau sous pression au travers d'un filtre a osmose inverse (9) à deux sorties (9a,9b), en laissant sortir par une sortie (9a) l'eau osmosée vers l'étape suivante et en rejetant le reste par la seconde sortie (9b); e) on fait passer l'eau osmosée dans un dispositif de stérilisation UVC (12) et on récupère à sa sortie au travers d'une capsule à membrane effet anti-retour bactérien (13) de l'eau filtrée et purifiée. B09FR0011 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'eau est prélevée et envoyée sous pression au moyen d'une pompe aspirante-refoulante (5). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la finesse de filtration du premier filtre (4) à particules est de l'ordre 75 }gym, celle du second filtre à particules (7) est de l'ordre de 5 }gym, celle du filtre à charbon actif (8) est de l'ordre de 10 }gym, celle du filtre à osmose (9) est de l'ordre de 0.0001 }gym et celle de la capsule à membrane effet anti-retour de l'ordre de 0,02 }gym. 4. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé qu'il comprend une pompe aspirante-refoulante (5) reliée à un tuyau (2) muni à son extrémité libre d'une crépine (3) et d'un premier filtre à particules (4) de finesse de filtration de l'ordre de 75 }gym disposé en amont de ladite pompe (5), qu'en aval de la pompe (5) sont disposés dans le sens d'écoulement de l'eau refoulée par la pompe: un second filtre à particules (7) de finesse de filtration de l'ordre de 5 }gym suivi d'un filtre à charbon actif (8) de finesse de filtration de l'ordre de 10 }gym suivi d'un filtre à osmose (9) de finesse de filtration de l'ordre 0.0001 }gym munie de deux sorties (9a, 9b) dont une (9b) est agencée B09FR0011d'un limiteur de débit (10) laissant passer l'eau de rejet tandis que l'autre sortie (9a) alimente en eau osmosée un dispositif de stérilisation UVC (12) en aval duquel une capsule à membrane effet anti-retour bactérien (13) de finesse de filtration de l'ordre de 0,02 }gym laisse sortir l'eau filtrée et purifiée. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait en aval de ladite pompe (5) et avant le second filtre à particules (7) est disposé un compteur d'eau volumétrique (6). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le compteur d'eau volumétrique (6) est muni d'un dispositif de blocage du flux avec réarmement destiné à bloquer l'utilisation du dispositif après le traitement d'un volume déterminé d'eau indiquant que certains filtres doivent être remplacés. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que le dispositif est un dispositif portable et que la pompe (5) est une pompe électrique alimentée par un courant continu de 12 V. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la pompe (5) est à B09FR0011membrane aspirante-refoulante fournissant une pression de refoulement maximum de 4.8 bars. 9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que le limiteur de débit (10) est réglé pour permettre que rapport entre le volume de eau osmosée et le volume d'eau de rejet soit de 1:3 à 1:5. B09FR0011