Brevet FR2967918A1 — publié le 20120601

L'invention concerne un procédé et un dispositif de filtration gravitaire des eaux, et tout particulièrement des eaux pluviales et industrielles. Le traitement des eaux pluviales et le prétraitement des eaux usées d'origine industrielle, provenant, par exemple, des aires de lavage, est généralement effectué en utilisant des techniques connues, telles que le dégrillage, destiné à intercepter les macro-déchets, la décantation des matières en suspension et des polluants qui peuvent leur être associés, la flottation par piégeage des liquides légers comme les hydrocarbures, etc. ; ces techniques mettant en oeuvre des décanteurs lamellaires, des débourbeurs séparateurs de liquides légers, etc.. D'autres techniques sont aussi connues et utilisées pour les eaux industrielles et les eaux à potabiliser, comme la filtration sur cartouches filtrantes, sur charbon actif (adsorption des polluants), l'échange ionique..., mais ces techniques fonctionnent sous pression et sont alimentées par pompage dans la plupart des cas. La mise en oeuvre de ces techniques dans le domaine des eaux pluviales ou de certaines applications industrielles est souvent exclue, étant donné leur complexité (énergie de pompage, local technique, ...) et leur coût, le plus souvent inconcevable sur les applications visées, où les unités de traitement sont généralement enterrées et directement raccordées au réseau d'assainissement. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cette invention, telle qu'elle se caractérise, résout le problème consistant à créer un jeu de filtres compacts intégrant une ou plusieurs des fonctions décrites ci-avant, avec lequel, d'une part, il soit possible d'adapter le traitement à la nature des polluants contenus dans l'eau et au degré de pureté recherché et, d'autre part, très facile à mettre en place, à remplacer et à adapter à son support.30 Le procédé de filtration gravitaire des eaux pluviales et industrielles préalablement dégrillées, clarifiées et déshuilées, mettant en oeuvre des matériaux adaptés au niveau de traitement recherché, intervenant par absorption, adsorption, échange ionique ou/et désinfection, en aval des moyens de dégrillage, de clarification et de déshuilage, se caractérise, selon l'invention, en ce qu'il consiste à : - associer des plaques filtrantes et des poches filtrantes, disposées de façon alternée dans le sens du flux de liquide et agencées de façon à ce qu'elles soient successivement traversées par celui-ci, - disposer les plaques filtrantes selon leur seuil de filtration, de plus en plus fin de l'amont vers l'aval, - associer des poches filtrantes de contenu différent, offrant des capacités de filtration complémentaires. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé de filtration gravitaire des eaux pluviales et industrielles selon l'invention, mettant en oeuvre des plaques filtrantes et des poches filtrantes, se caractérise en ce qu'il est constitué, principalement, de plaques filtrantes en matériau poreux et de poches filtrantes contenant le matériau adapté au traitement recherché, disposées en alternance dans un caisson rectangulaire dont les parois d'entrée et de sortie sont grillagées. Pour son utilisation en partie supérieure de regards de décantation des eaux pluviales, le caisson est associé à une plaque de fixation comportant, en son milieu, un orifice circulaire disposé dans l'alignement des parois grillagées, de diamètre correspondant environ à celui de la tuyauterie d'évacuation de l'eau filtrée, devant l'entrée de laquelle le caisson est disposé par l'intermédiaire de sa plaque de fixation. Le caisson est disposé et retenu devant l'entrée de la tuyauterie d'évacuation de l'eau filtrée par engagement des bords opposés de sa plaque de fixation dans des rainures constituées de tronçons de profilés métalliques de section correspondante, solidarisés aux parois latérales du regard de décantation. Les parois pleines du caisson sont munies, à leur partie supérieure, de poignées facilitant la mise en place et le retrait. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent, pour l'essentiel, en ce que le dispositif dont il s'agit est utilisable en fonctionnement hydraulique gravitaire, avec des pertes de charges maîtrisées, en assurant une filtration progressive et en profondeur permettant de retenir les particules non piégées par décantation ; une décantation poussée en amont restant cependant impérative pour des effluents chargés de matières en suspension, en ce que sa mise en oeuvre s'effectue dans des poches filtrantes facilitant les opérations d'exploitation et de maintenance ; une installation de traitement compacte pouvant être enterrée sans apport d'énergie ; un coût maîtrisé, très inférieur à celui des techniques traditionnelles, nécessitant cependant un fonctionnement sous pression. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre des filtres selon l'invention et de leur utilisation sur un décanteur lamellaire, dans un regard de décantation des eaux pluviales, à l'aval des avaloirs, donnés à titre d'exemple non limitatif, au regard des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une combinaison de moyens de filtration assurant plusieurs niveaux de filtration, à alimentation frontale, - la figure 2 représente une combinaison de moyens selon la figure 1, à alimentation à flux ascendant,30 - la figure 3 représente une combinaison de moyens selon la figure 1, à alimentation à flux descendant, - la figure 4 représente un dispositif de mise en oeuvre d'une combinaison de 5 moyens de filtration selon les figures 1 à 3, au sein d'un regard de décantation des eaux pluviales, à l'aval des avaloirs, - la figure 5 est une représentation schématique du montage de la combinaison de moyens de filtration selon les figures 1 à 3 dans un décanteur lamellaire, - la figure 6 représente une vue en élévation, en coupe longitudinale et en perspective, d'un décanteur de type lamellaire circulaire, équipé de lames tronconiques superposées. 15 Le dispositif de filtration gravitaire des eaux pluviales et industrielles selon l'invention met en oeuvre des combinaisons de moyens filtrants, constituées, pour l'essentiel, de plaques 11 et de poches filtrantes 12 réunies dans un caisson 20 dont les parois d'entrée et de sortie 21, 22 sont grillagées, ainsi que les parois intercalaires 23 et 24 ; la paroi de sortie 22 étant solidarisée à une plaque de 20 fixation 230, comportant, en son milieu, un orifice de grand diamètre 231, conçue pour coulisser verticalement dans des profilés métalliques 31 et 32 fixés respectivement contre les parois 41 et 42 d'un regard de décantation 40, jusqu'à superposition de l'ouverture du conduit d'évacuation du regard 40 par l'orifice 231 que comporte la plaque de fixation 230 du dispositif 10 ; la mise en place ou 25 le retrait du dispositif 10 étant facilité par des poignées 33, 34, fixées dans le haut et vers l'arrière des parois latérales 25 et 26 du caisson 20. Le même genre de caisson pouvant être utilisé, avec les adaptations qui s'imposent, pour mettre en place, par exemple, dans le caisson 51 d'un décanteur lamellaire horizontal 50, en aval des modules de décantation lamellaires 52, un dispositif de filtration 60 à 30 plaques de filtration 61 et à poches filtrantes 62, ou pour équiper le caisson de filtration 71 d'un décanteur lamellaire vertical 70. 10 En examinant maintenant plus en détail les figures 1 à 3, concernant la combinaison de moyens constituant le dispositif de filtration 10, on remarque qu'elle est constituée de plaques poreuses 11, inertes vis-à-vis de l'effluent à traiter, séparant des poches filtrantes souples 12, en crin de nylon, de forme cylindrique, cubique ou parallélépipédique, cousues à leurs extrémités ou fermées par un rabat extérieur, après remplissage avec un matériau absorbant ou adsorbant, tel que du charbon actif en grains, l'échange ionique étant basé sur l'imprégnation de sites fonctionnels sur des fibres. En se rapportant maintenant à la figure 4, on remarque, comme cela a déjà été évoqué plus haut, que le caisson 20 amovible, destiné à recevoir la combinaison de moyens de filtration constituée de plaques poreuses 11 et de poches filtrantes 12 (non représentées sur cette figure), est conçu pour se fixer contre la paroi avale 43 du regard 40, avec mise en concordance de l'orifice circulaire 231 ménagé dans le milieu de la plaque de fixation 230 avec l'ouverture du conduit d'évacuation du regard 40 ; cette mise en place étant obtenue par introduction de l'extrémité inférieure des côtés verticaux de la plaque 230 dans les glissières constituées de profilés métalliques 31, 32, fixés contre les parois latérales 41 et 42 du regard 40, puis coulissement vers le bas jusqu'à mise en appui contre une butée constituée d'un repli vers l'intérieur de l'extrémité inférieure de l'âme des profilés 31, 32, ceci, en utilisant les poignées 33 et 34 situées dans le haut des parois latérales 25 et 26 du caisson 20. Le retrait pour maintenance ou changement des poches filtrantes s'obtient en effectuant les opérations dans l'ordre inverse. Dans cette configuration, le caisson 20 reçoit en alternance une ou plusieurs plaques filtrantes 11, dont le seuil de filtration est choisi de plus en plus fin de l'amont vers l'aval, et une ou plusieurs poches filtrantes pouvant contenir des matériaux assurant les fonctions cumulées ou non d'absorption, d'adsorption, d'échange ionique, de désinfection, etc., tels que des fibres oléophiles et du charbon actif en grains.30 En examinant maintenant successivement les figures 5 et 6, représentant respectivement un décanteur lamellaire d'axe horizontal 50 et un décanteur lamellaire d'axe vertical 70, équipés d'un dispositif de filtration selon l'invention, on remarque, sur la figure 5, que ce dispositif 60 est constitué de plaques de filtration 61 et de poches filtrantes 62, disposées dans le caisson de filtration 51 du dit décanteur 50, en aval des modules de décantation lamellaires 52 ; le dit dispositif 60 étant constitué de trois lits de poches filtrantes 62, de caractéristiques appropriées, disposés horizontalement et séparés verticalement, supportés par trois plaques de filtration 61, le tout étant surmonté d'un caillebotis 63 qu'il est facile d'escamoter pour accéder aux composants du dispositif 60, en vue de leur remplacement ou de leur substitution. La figure 6 représente un décanteur lamellaire d'axe vertical 70, correspondant à celui décrit et revendiqué dans le brevet français 2 689 781 qui n'était destiné qu'à la clarification de liquides chargés de particules, susceptible d'effectuer simultanément le dégrillage, la clarification et la filtration à un degré prédéterminé, en montant, en amont de son conduit de sortie 73, un caisson de filtration 71 amovible, analogue à celui représenté à la figure 4, mais disposé pour recevoir, par la grille 72, un flux ascendant de liquide, tel que représenté à la figure 2. Les applications envisagées pour cette invention sont les domaines des eaux pluviales et des eaux industrielles (aires de lavage par exemple) au sein d'ouvrages compacts, à l'aval des étapes de dégrillage, de clarification et de déshuilage. Elle peut être ainsi mise en oeuvre dans des ouvrages préfabriqués, comme les décanteurs lamellaires, les débourbeurs séparateurs de liquides légers, mais également en partie supérieure de regards de décantation des eaux pluviales, au sein d'un caisson.30 REVENDICATIONS1. Procédé de filtration gravitaire des eaux pluviales et industrielles préalablement dégrillées, clarifiées et déshuilées, mettant en oeuvre des matériaux adaptés au niveau de traitement recherché, intervenant par absorption, adsorption, échange ionique, ou/et désinfection, disposés en aval des moyens de dégrillage, de clarification et de déshuilage, caractérisé en ce qu'il consiste à : - associer des plaques filtrantes (11) et des poches filtrantes (12), disposées de façon alternée dans le sens du flux de liquide, agencées de façon à ce qu'elles soient successivement traversées par celui-ci, - disposer les plaques filtrantes (11) selon leur seuil de filtration, de plus en plus fin de l'amont vers l'aval, - associer des poches filtrantes (12) de contenu différent offrant des possibilités de filtration complémentaires. 2. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de filtration gravitaire des eaux 20 pluviales et industrielles selon la revendication 1, mettant en oeuvre des plaques filtrantes et des poches filtrantes, caractérisé en ce qu'il est constitué, principalement, de plaques filtrantes (11) en matériau poreux et de poches filtrantes (12) contenant le matériau adapté au traitement recherché, disposées en alternance dans un caisson rectangulaire (20), dont les parois d'entrée (21) et de 25 sortie (22) sont grillagées. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le caisson (20) est associé à une plaque de fixation (230) comportant, en son milieu, un orifice (231) circulaire disposé dans l'alignement des parois grillagées (21, 22), de diamètre 30 correspondant environ à celui du diamètre intérieur de la tuyauterie d'évacuation 715du liquide filtré, devant l'entrée de laquelle le caisson (20) est retenu par l'intermédiaire de sa plaque de fixation (230). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le caisson (20) est retenu par engagement des bords opposés de sa plaque de fixation (230) dans des rainures constituées de tronçons de profilés métalliques (31, 32) de section correspondante, solidarisés aux parois latérales (41, 42) du regard de décantation (40). 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parois pleines (25, 26) du caisson (20) sont munies, à leur partie supérieure, de poignées (33, 34) facilitant sa mise en oeuvre et son retrait. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les poches filtrantes (12) sont réalisées de façon souple à partir d'un crin en nylon, en leur donnant une forme générale cylindrique, cubique ou parallélépipédique.