Brevet FR3000751A1 — publié le 20140711

La présente invention concerne une installation de recyclage d'eau. Une zone construite comprend classiquement des bâtiments et des espaces recouverts comme des routes, des terrasses et des parkings. Chaque bâtiment comprend un toit duquel coule l'eau pluviale dite de toiture. Chaque bâtiment produit également des eaux usées dites grises et des eaux usées dites noires. Les eaux usées grises sont constituées d'eaux peu chargées en matières polluantes par exemple des eaux d'origine domestique, résultant du lavage du linge, des mains, des bains et des douches. Les eaux usées noires sont constituées d'eaux contenant diverses substances plus polluantes ou plus difficiles à éliminer telles que des matières fécales, des produits résultant du lavage de la vaisselle, ou tout type de sous-produit industriel mélangé à l'eau. En aval de chaque espace recouvert, s'écoule de l'eau pluviale dite de 15 ruissellement qui est généralement chargée de matières en suspension, d'hydrocarbures et de métaux lourds. Actuellement, les eaux pluviales de toiture et de ruissellement utilisent les mêmes canalisations et sont dirigées vers un bassin tampon et un séparateur avant d'être rejetées vers le milieu naturel. 20 De la même manière, les eaux usées grises et noires utilisent les mêmes canalisations et sont dirigées vers une station d'épuration avant d'être rejetées vers le milieu naturel. Une telle gestion des eaux présente de nombreux désavantages car elle ne génère aucun recyclage d'eau, en particulier en boucle courte, ce qui est préjudiciable 25 aussi bien en termes financiers qu'en termes écologiques. Un objet de la présente invention est de proposer une installation de recyclage d'eau qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui permet une meilleure gestion des eaux en particulier en termes écologiques. A cet effet, est proposée une installation de recyclage d'eau pour une zone 30 construite comprenant des espaces recouverts et des bâtiments présentant des sources d'eaux usées grises, l'installation de recyclage d'eau comportant: - un premier réseau de canalisations destiné à canaliser les eaux usées grises provenant des sources d'eaux usées grises, - un deuxième réseau de canalisations destiné à canaliser les eaux pluviales de ruissellement provenant des espaces recouverts, - un module d'épuration recevant les eaux usées grises acheminées par le premier réseau de canalisations et permettant la filtration de particules et le traitement aérobie à biomasse fixée sur un support, - une première unité écologique du type noue avec un massif filtrant vertical planté et recevant les eaux usées grises issues du module d'épuration, - une deuxième unité écologique différente de la première unité écologique et qui est du type noue avec un massif filtrant vertical planté et qui reçoit les eaux pluviales de ruissellement déversées par le deuxième réseau de canalisations, - une zone de biodiversité recevant les eaux issues de la première unité écologique et de la deuxième unité écologique et prenant la forme d'un chenal d'écoulement qui forme une zone d'expansion pour les eaux et dont le fond est planté de plantes épuratrices permettant la phytoremédiation, - un premier bassin de stockage recevant les eaux issues de la zone de biodiversité, - une unité d'hygiénisation recevant les eaux issues du premier bassin de stockage et destinée à traiter les eaux afin de réduire à un niveau non détectable la présence de tous les micro-organismes pathogènes, - un troisième réseau de canalisations destiné à canaliser les eaux issues de l'unité d'hygiénisation vers des points d'arrivée d'eau à usage non alimentaire et non corporel de la zone construite. Avantageusement, l'installation de recyclage d'eau comporte en outre: - un quatrième réseau de canalisations destiné à canaliser les eaux pluviales de toitures des bâtiments, - un module de filtration recevant les eaux pluviales de toitures acheminées par le quatrième réseau de canalisations, et - des moyens hydrauliques destinés à canaliser les eaux pluviales de toitures issues du module de filtration vers le troisième réseau de canalisations. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens hydrauliques sont constitués d'une septième canalisation qui achemine les eaux pluviales de toitures issues du module de filtration jusqu'à la zone de biodiversité. Selon un autre mode de réalisation particulier, les moyens hydrauliques sont constitués d'une septième canalisation qui achemine les eaux pluviales de toitures issues du module de filtration jusqu'à l'unité d'hygiénisation. Selon un autre mode de réalisation particulier, les moyens hydrauliques sont constitués d'une septième canalisation, d'un deuxième bassin de stockage qui reçoit les eaux filtrées issues du module de filtration par la septième canalisation, et d'une huitième canalisation qui achemine les eaux pluviales de toitures issues du deuxième bassin de stockage jusqu'à l'unité d'hygiénisation. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec la Fig. unique qui représente une installation de recyclage d'eau en boucle courte selon l'invention. La Fig. unique montre une installation de recyclage d'eau 100 pour une zone construite 50. La zone construite 50 comprend des bâtiments 52 et des espaces recouverts 54. Chaque bâtiment 52 comprend des sources d'eaux usées grises 56 et des sources d'eaux usées noires 58. Les eaux usées noires sont récoltées par des canalisations spécifiques 62 qui conduisent les eaux usées noires vers une station d'épuration appropriée. L'installation de recyclage 100 comprend: - un premier réseau de canalisations 104 qui canalise les eaux usées grises provenant des sources d'eaux usées grises 56, et - un deuxième réseau de canalisations 106 qui canalise les eaux pluviales de ruissellement provenant des espaces recouverts 54. L'installation de recyclage 100 comprend également un module d'épuration 114 qui reçoit les eaux usées grises acheminées par le premier réseau de canalisations 104. Le module d'épuration 114 permet en particulier la filtration des particules grossières, utilisant éventuellement un dégrillage primaire, et un traitement aérobie à biomasse fixée sur un support. Le support permet de retenir les matières organiques qui sont alors consommées par les microorganismes. L'installation de recyclage 100 comprend également une première unité écologique 116 qui reçoit les eaux usées grises issues du module d'épuration 114 et acheminées par une première canalisation 118. La première unité écologique 116 est du type massif filtrant vertical planté de macrophytes, et assure la fonction de dépollution. Les eaux usées grises sont déversées par la première canalisation 118 au-dessus du massif filtrant et percolent à travers ce dernier pour être traitées. La dépollution se fait par passage à travers le massif filtrant. L'installation de recyclage 100 comprend également une deuxième unité écologique 124 différente de la première unité écologique 116 et qui est du type noue avec un massif filtrant vertical planté de macrophytes, et combine les fonctions de stockage, de régulation et de dépollution. La deuxième unité écologique 124 est dimensionnée par rapport aux débits/volumes ruisselés, sur les surfaces imperméabilisées lors de l'événement pluvieux de référence (décennal, vingtenal,...), tandis que la première unité écologique 116 est dimensionnée sur la surface journalière des eaux grises rejetées soit, 50% des eaux usées produites par la zone. Les eaux pluviales de ruissellement sont déversées par le deuxième réseau de canalisations 106 au-dessus du massif filtrant et s'enfoncent à travers ce dernier pour être traitées. La dépollution se fait sur le massif filtrant. Les hydrocarbures sont alors transformés et assimilés par les bactéries qui vivent dans la rhizosphère. Les métaux lourds sont piégés dans la rhizosphère par oxydation à partir des échanges gazeux. La régulation s'effectue grâce à la maîtrise de la vitesse de filtration de l'eau au sein du massif filtrant selon la loi de Darcy qui indique que cette vitesse est fonction du coefficient de perméabilité du matériau à saturation, pour une section et une charge données. Le stockage s'effectue dans la partie supérieure de la noue, c'est-à-dire au-dessus du massif filtrant. L'installation de recyclage 100 comprend également une zone de biodiversité 120 permettant l'amélioration du traitement des eaux qu'elle reçoit. Les eaux usées grises issues de la première unité écologique 116 sont acheminées jusqu'à la zone de biodiversité 120 par une deuxième canalisation 122. Les eaux pluviales de ruissellement issues de la deuxième unité écologique 124 sont acheminées jusqu'à la zone de biodiversité 120 par une troisième canalisation 126. La zone de biodiversité 120 prend la forme d'un chenal d'écoulement qui forme une zone d'expansion pour les eaux et dont le fond est planté de plantes épuratrices permettant la phytoremédiation ainsi que de plantes palustres hygrophiles ou mésohygrophiles. De préférence, le chenal comporte des blocs rocheux de taille moyenne qui favorisent l'apparition de la faune benthique et/ou de la végétation aquatique. Les eaux issues de la deuxième canalisation 122 et de la troisième canalisation 126 sont déversées au-dessus du fond et s'enfoncent à travers ce dernier pour être traitées. A titre d'exemple, les plantes mésohygrophiles sont choisies parmi les plantes suivantes: Agrostis tenuis, Agrostis stolonifera, Alopecurus pratensis, Anthoxanthum odoratum, Cynosurus cristatus, Dactylis glomerata, Deschampsia caespitosa, Festuca rubra commutata, Festuca rubra rubra, Festuca pratensis, Holcus lanatus, Lolium perenne, Poa pratensis, Poa trivialis, Lychnis flos cuculi, Salix atrocinerea, Salix viminalis, Salix alba, Fraxinus excelsior, Alnus glutinosa, Quercus pedunculata. A titre d'exemple, les plantes hygrophiles sont choisies parmi les plantes suivantes: Phalaris arundinacea, Agrostis stolonifera, Alopecurus pratensis, Festuca arundinacea, Iris pseudacorus, Carex paniculata, Glyceria maxima, Juncus effusus, Lysimachia vulgaris, Phragmites australis, Mentha aquatica. A titre d'exemple, les plantes épuratrices sont choisies parmi les plantes suivantes: Phragmites australis, Typha latifolia, Typha angustifolia, Salix atrocinerea, Salix viminalis, Scirpus lacustris, Iris pseudacorus. L'installation de recyclage 100 comprend également un premier bassin de stockage 128 qui peut être aussi bien un bassin extérieur qu'une citerne fermée et qui reçoit les eaux issues de la zone de biodiversité 120 et acheminées par une quatrième canalisation 130. Depuis les espaces recouverts 54 et les sources d'eaux usées grises 56 et jusqu'au premier bassin de stockage 128, l'écoulement des eaux s'effectue par gravité, mais si le terrain ne le permet pas, des pompes hydrauliques peuvent être mises en place. L'installation de recyclage 100 comprend également une unité d'hygiénisation 136 qui reçoit les eaux issues du premier bassin de stockage 128 et acheminées par une cinquième canalisation 134. L'unité d'hygiénisation 136 permet de traiter les eaux par des procédés physiques ou chimiques afin de réduire à un niveau non détectable la présence de tous les micro-organismes pathogènes. L'unité d'hygiénisation 136 est constituée de préférence d'un filtre présentant un tamis' par exemple à 20 i.tm, d'un tamis à 5 i.tm et un moyen de traitement par chloration ou par stérilisation UVC des eaux qui la traversent. L'installation de recyclage 100 comprend également un troisième réseau de canalisations 146 qui transfère les eaux issues de l'unité d'hygiénisation 136 vers des points d'arrivée d'eau 60 de la zone construite 50 et en particulier des bâtiments 52. Ces points d'arrivée d'eau 60 sont les points qui alimentent les bâtiments 52 en eau à usage non alimentaire et non corporel dont des exemples d'usage sont les réservoirs des toilettes, le lavage du linge, l'arrosage, le lavage des sols, le lavage des véhicules, les eaux de process ne nécessitant pas d'être potables. Comme précédemment, si le terrain ne permet pas l'écoulement des eaux par gravité, des pompes hydrauliques 142 peuvent être mises en place le long de la cinquième canalisation 134 et/ou de la sixième canalisation 140. Une telle installation de recyclage 100 permet de recycler les eaux usées grises et les eaux pluviales de ruissellement en eaux destinées à des usages non alimentaires et non corporels et ainsi économiser des ressources en eau potable. Pour recycler également les eaux pluviales de toitures, l'installation de recyclage d'eau 100 comporte également un quatrième réseau de canalisations 102 qui canalise les eaux pluviales de toitures provenant des toitures des bâtiments 52. L'installation de recyclage 100 comprend également un module de filtration 108 qui reçoit les eaux pluviales de toitures acheminées par le quatrième réseau de canalisations 102 et qui filtre les eaux pluviales de toitures afin d'obtenir, en sortie, des eaux en accord avec les législations en vigueur. Le module de filtration 108 comporte de préférence un filtre autonettoyant, anti- colmatant, et les impuretés ainsi récoltées sont évacuées vers les canalisations spécifiques 62. Le filtre autonettoyant prend par exemple la forme d'un tamis filtrant, d'un maillage compris entre 200 i.tm et 500 i.tm et positionné selon une pente à environ 20 °A. Cette disposition permet, durant les 2 à 3 premières minutes de pluie d'évacuer les impuretés (feuilles, brindilles, poussières, pollutions de la toiture et de l'atmosphère) vers les canalisations spécifiques 62 par formation de colloïdes. Lorsque le tamis est humidifié, il devient perméable et les eaux pluviales de toitures peuvent être recueillies. Par la présence de la pente, le filtre autonettoyant ne peut se colmater et toute pluie importante provoquera un flux permettant de nettoyer les impuretés. L'installation de recyclage 100 comprend également des moyens hydrauliques destinés à canaliser les eaux pluviales de toitures issues du module de filtration 108 vers le troisième réseau de canalisations 146. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les moyens hydrauliques sont constitués d'une septième canalisation 112 qui achemine les eaux pluviales de toitures issues du module de filtration 108 jusqu'à la zone de biodiversité 120. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, les moyens hydrauliques sont constitués d'une septième canalisation 112 qui achemine les eaux pluviales de toitures issues du module de filtration 108 jusqu'à l'unité d'hygiénisation 136. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, les moyens hydrauliques sont constitués d'une septième canalisation 112, d'un deuxième bassin de stockage 110 qui reçoit les eaux filtrées issues du module de filtration 108 par la septième canalisation 112, et d'une huitième canalisation 144 qui achemine les eaux pluviales de toitures issues du deuxième bassin de stockage 110 jusqu'à l'unité d'hygiénisation 136. Le deuxième bassin de stockage 110 peut être aussi bien un bassin extérieur qu'une citerne fermée. Depuis les toitures et jusqu'au deuxième bassin de stockage 110 l'écoulement des eaux s'effectue de préférence par gravité, mais si le terrain ne le permet pas, des pompes hydrauliques peuvent être mises en place. Selon un quatrième mode de réalisation, les eaux grises traitées issues du filtre biologique 116 sont dirigées vers l'unité d'hygiénisation 136, notamment pour des unités individuelles. Afin d'économiser de l'énergie, un échangeur de chaleur est disposé sur le premier réseau de canalisations 104. Cet échangeur de chaleur permet de récupérer les calories transportées par les eaux usées grises et les transférer à l'eau sanitaire afin de produire l'eau chaude sanitaire des bâtiments 52. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté ici, il y un seul bâtiment et un seul espace recouvert, mais l'invention s'applique de la même façon pour plusieurs de ces éléments, les différents réseaux de canalisations 102, 104, 106 et 146 s'étendant alors entre les différents éléments de l'installation de recyclage d'eau 100. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. Par exemple, chaque réseau de canalisations 102, 104, 106 et chaque canalisation sont plus particulièrement décrits comme étant constitués de canalisations fermées, mais il peut s'agir également de canalisations ouvertes du type noues. REVENDICATIONS1) Installation de recyclage d'eau (100) pour une zone construite (50) comprenant des espaces recouverts (54) et des bâtiments (52) présentant des sources d'eaux usées grises (56), l'installation de recyclage d'eau (100) comportant: - un premier réseau de canalisations (104) destiné à canaliser les eaux usées grises provenant des sources d'eaux usées grises (56), - un deuxième réseau de canalisations (106) destiné à canaliser les eaux pluviales de ruissellement provenant des espaces recouverts (54), - un module d'épuration (114) recevant les eaux usées grises acheminées par le premier réseau de canalisations (104) et permettant la filtration de particules et le traitement aérobie à biomasse fixée sur un support, - une première unité écologique (116) du type noue avec un massif filtrant vertical planté et recevant les eaux usées grises issues du module d'épuration (114), - une deuxième unité écologique (124) différente de la première unité écologique (116) et qui est du type noue avec un massif filtrant vertical planté et qui reçoit les eaux pluviales de ruissellement déversées par le deuxième réseau de canalisations (106), - une zone de biodiversité (120) recevant les eaux issues de la première unité écologique (116) et de la deuxième unité écologique (124) et prenant la forme d'un chenal d'écoulement qui forme une zone d'expansion pour les eaux et dont le fond est planté de plantes épuratrices permettant la phytoremédiation, - un premier bassin de stockage (128) recevant les eaux issues de la zone de biodiversité (120), - une unité d'hygiénisation (136) recevant les eaux issues du premier bassin de stockage (128) et destinée à traiter les eaux afin de réduire à un niveau non détectable la présence de tous les micro-organismes pathogènes, - un troisième réseau de canalisations (146) destiné à canaliser les eaux issues de l'unité d'hygiénisation (136) vers des points d'arrivée d'eau (60) à usage non alimentaire et non corporel de la zone construite (50). 2) Installation de recyclage d'eau (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre:- un quatrième réseau de canalisations (102) destiné à canaliser les eaux pluviales de toitures des bâtiments (52), - un module de filtration (108) recevant les eaux pluviales de toitures acheminées par le quatrième réseau de canalisations (102), et - des moyens hydrauliques destinés à canaliser les eaux pluviales de toitures issues du module de filtration (108) vers le troisième réseau de canalisations (146). 3) Installation de recyclage d'eau (100) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens hydrauliques sont constitués d'une septième canalisation (112) qui achemine les eaux pluviales de toitures issues du module de filtration (108) jusqu'à la zone de biodiversité (120). 4) Installation de recyclage d'eau (100) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens hydrauliques sont constitués d'une septième canalisation (112) qui achemine les eaux pluviales de toitures issues du module de filtration (108) jusqu'à l'unité d'hygiénisation (136). 5) Installation de recyclage d'eau (100) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens hydrauliques sont constitués d'une septième canalisation (112), d'un deuxième bassin de stockage (110) qui reçoit les eaux filtrées issues du module de filtration (108) par la septième canalisation (112), et d'une huitième canalisation (144) qui achemine les eaux pluviales de toitures issues du deuxième bassin de stockage (110) jusqu'à l'unité d'hygiénisation (136).