Brevet FR3002221A1 — publié le 20140822

Titre de l'invention Dispositif embarqué de traitement et de recyclage des eaux grises. Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général du traitement et du recyclage des eaux grises à bord de véhicules terrestres, maritimes ou aériens tels que camping cars, caravanes, camions, bateaux, avions, etc. Les eaux usées issues des activités domestiques, se repartissent en deux catégories : i. Les eaux de vannes ou eaux noires qui proviennent principalement des toilettes et sont fortement chargées en matières organiques et agents pathogènes. ii. Les eaux grises qui proviennent des éviers, lavabos, douches, lave vaisselle, lave linge. La majorité des habitations construites à ce jour mélangent les eaux de vannes et les eaux grises. Les effluents rejoignent le réseau urbain (« tout à l'égout ») pour un traitement en station d'épuration ou sont traités localement au moyen de fosse sceptique. Diverses techniques et dispositifs consistent à traiter les eaux usées urbaines grâce à des procédés physico-chimiques et/ou biologiques. L'effluent traité est ensuite rejeté dans le milieu naturel (rivière ou mer). Les installations d'épuration des eaux résiduaires ne sont pas conçues pour être miniaturisées et embarquées à bord d'un véhicule ou d'une embarcation en mouvement. Généralement, il s'agit de rejeter l'eau traitée. Cette issue au processus de traitement est peu intéressante dans le cadre de véhicules mobiles ayant généralement une autonomie en eau limitée. En effet, les bateaux, avions, camping-cars et caravanes ne permettent pas à ce jour d'embarquer une importante quantité d'eau claire et sont contraints de remplir fréquemment les réservoirs lors de leurs escales. Cette eau claire n'est généralement pas considérée comme potable mais est utilisée pour tous les autres usages : cuisine, vaisselle, douche etc. On comprend bien ici l'utilité d'un dispositif qui permettrait de recycler les eaux grises pour une réutilisation de l'eau consommée pour ces derniers usages.35 ()blet et résumé de l'invention La présente invention a pour objectif de traiter, recycler l'eau grise afin de régénérer le stock d'eau claire et ainsi permettre une autonomie plus grande que celle disponible jusque-là. Dans ce but, l'invention propose un dispositif embarqué de traitement et de recyclage des eaux grises. Un tel dispositif est adapté à une utilisation à bord d'un véhicule ou d'une embarcation en mouvement. Ainsi, l'invention concerne un dispositif de traitement et de recyclage en mouvement des eaux grises à bord d'un véhicule mobile comprenant un réservoir/décanteur à eau grise équipé d'un dispositif de vidange du substrat de décantation, un système d'injection de réactif dans le réservoir/décanteur, une crépine d'aspiration flottante destinée au pompage de l'eau surnageant dans le réservoir/décanteur et reliée à une pompe, un système de filtration constitué de deux filtres à média et d'un ensemble de tuyaux et d'électrovannes, un filtre à 15 cartouche, un osmoseur et une lampe à UV. Le dispositif intègre donc un réservoir à eaux grises qui permet de stocker provisoirement l'effluent et de décanter les particules solides après coagulation au fond du réservoir. La structure du dispositif et la combinaison des moyens qui 20 y sont mis en oeuvre rend le dispositif compatible avec une utilisation en mouvement. En particulier, le caractère flottant de la crépine d'aspiration permet une immersion constante dans le réservoir/décanteur. Cela empêche de subir les mouvements du véhicule où est embarqué le dispositif selon l'invention. L'aspiration peut ainsi être assurée sans nécessiter une immobilisation du 25 véhicule. Les eaux décantées sont ensuite filtrées au moyen de deux filtres équipés de média. L'eau filtrée passe ensuite au travers d'un filtre à cartouche puis au travers d'une membrane d'osmose inverse. Ces filtrations successives et variées permettent d'atteindre le but de l'invention d'obtenir une eau traitée de qualité 30 suffisante pour être réinjectée dans le réseau de distribution d'eau. En particulier l'osmoseur qui est typiquement un tube de pression équipé d'une membrane d'osmose inverse remplaçable permet d'éliminer les particules les plus fines et une partie des matières encore dissoutes à l'issue des filtrations antérieures. L'eau traitée est finalement désinfectée au moyen d'une lampe à ultra-violet et 35 peut être réutilisée pour le réseau d'eau claire. La combinaison des décantations, filtrages et irradiation selon l'invention permet d'atteindre ce but tout en conservant une simplicité du traitement compatible avec un embarquement. En effet l'invention ne nécessite pas l'installation de systèmes couteux en termes d'énergie tel des systèmes de chauffage ou autre. Enfin, une tuyauterie équipée d'une vanne permet de vidanger ce réservoir une fois qu'il est saturé en boues. Préférentiellement, le système de tuyauterie et d'électrovanne du système de filtration est tel qu'il permet le rétro-lavage d'un filtre par l'eau filtrée produite par l'autre filtre. Une telle caractéristique permet un entretien économique et autonome du système de filtration. Cela est particulièrement sensible à bord d'un véhicule dans lequel utiliser de l'eau claire pour laver les filtres est difficilement envisageable alors que cela est largement pratiqué dans des structures immobiles, généralement à terre. Dans un mode de réalisation préférentiel, les deux filtres à média sont rétro-lavables individuellement. Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif comprend un automate programmable gestionnaire des fréquences et cycles de filtration et de rétro-lavage relié aux électrovannes du système de filtration. Ainsi, selon un jeu de tuyauterie et de vanne adaptés, un filtre en mode filtration fournit l'eau nécessaire pour rétro-laver l'autre filtre au moyen 20 d'électrovannes commandées par l'automate programmable. Avantageusement, le système de tuyauterie est tel que la même pompe est utilisée pour le rétro-lavage et la filtration. La mutualisation de la pompe en circuit fermé et en circuit ouvert est avantageusement en termes de poids embarqué et de cout de fabrication du 25 dispositif. Avantageusement, le dispositif comprend une tuyauterie de retour d'eau sale de rétro-lavage dans le réservoir/décanteur. Cette caractéristique permet d'optimiser la quantité d'eau recyclée. Une autre solution moins optimale est d'évacuer cette eau vers un réservoir d'eaux noires. 30 Dans un même esprit d'optimisation, le dispositif comprend une tuyauterie de retour du concentrât en sortie de l'osmoseur vers le réservoir/décanteur à eau grise Selon une caractéristique avantageuse, le décanteur d'eaux grises est équipé de cloisonnements adaptés en fonction des mouvements attendus du véhicule mobile. Cette caractéristique permet une meilleure décantation en tenant compte des mouvements de tangage ou de roulis de l'environnement dans lequel est installé le dispositif. Les cloisonnements sont conçus en fonction de ces mouvements pour faciliter la décantation lorsque l'ensemble du dispositif est en mouvement avec le véhicule à bord duquel il est embarqué. Selon une caractéristique particulière, le système de filtration est équipé de deux filtres identiques fonctionnant en parallèle en filtration. La mise en parallèle des deux filtres multiplie la capacité de traitement dès lors qu'aucun rétro-lavage n'est activé. Selon une caractéristique préférentielle le média de filtration est constitué de sable et/ou d'anthracite et/ou de pierre ponce. Dans un mode de réalisation préférentiel, le filtre à cartouche est équipé de cartouches remplaçables d'un diamètre passage compris entre 1 et 50 microns. Cependant, encore plus préférentiellement, ce diamètre de passage sera compris entre 2 et 10 microns. Ce mode de réalisation permet d'obtenir une très bonne qualité d'eau filtrée et d'éviter le colmatage de l'osmoseur situé en aval. La combinaison osmoseurfiltration permet d'obtenir le résultat de l'invention sur de longues périodes de temps puisque l'osmoseur est préservé du colmatage. En sortie de l'osmoseur, le jeu de tuyauterie est tel que le perméat est envoyé vers le réservoir d'eau traitée et le concentrât est renvoyé vers le réservoir/décanteur d'eau grise. Selon une caractéristique avantageuse, la lampe à ultraviolet est installée en amont du réservoir d'eau traitée, ou dans le réservoir d'eau traitée. En amont, la lampe à UV permet de désinfecter le perméat avant de l'envoyer dans le réservoir d'eau traitée. Installée directement dans le réservoir d'eau traitée, la lampe à UV permet une désinfection en continue de l'eau traitée et évite un développement bactérien au sein du réservoir. 3 002 2 2 1 5 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence au dessin annexé qui en illustre un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. 5 Description détaillée d'un mode de réalisation La figure 1 représente un dispositif de traitement et de recyclage des eaux grises installé à bord d'un véhicule terrestre, aérien ou aquatique possédant un réseau de distribution et d'évacuation d'eau. 10 Le dispositif comprend un réservoir/décanteur à eau grise 1 qui vise à récupérer les effluents répondant à la qualification d'eau grise du réseau. Le réservoir 1 est muni d'un système d'injection de réactif 2. Typiquement, des réactifs de floculation, de coagulation ou d'autres mécanismes chimiques de sédimentation des particules en flottaison pourront être utilisés. 15 Les particules les plus lourdes contenues dans l'eau décantent et se retrouvent au fond du réservoir 1 d'où elles sont évacuées grâce à un dispositif de vidange 10 constitué d'un tuyau et d'une vanne. Ce dispositif de vidange 10 est situé sur le bas du réservoir 1 pour permettre l'évacuation du substrat de décantation. Il sera avantageusement relié à un réservoir d'eaux noires. L'eau 20 surnageant dans le réservoir 1 est soutirée par une pompe 3 par l'intermédiaire d'une crépine 11 d'aspiration flottante qui permet de prélever l'eau à une profondeur constante. Avantageusement, la pompe 3 se déclenche sur un seuil de niveau haut dans le réservoir 1 et s'arrête sur un seuil de niveau bas. Selon l'invention, le dispositif de traitement comprend en outre un système de 25 filtration constitué de deux filtres à média 4A et 4B. Préférentiellement, il comprend un ensemble de tuyaux et d'électrovannes permettant de le faire fonctionner en mode filtration ou en mode rétro-lavage. Cette dernière caractéristique, bien particulière de l'invention, permet de fabriquer de l'eau filtrée à partir d'un premier filtre et de l'utiliser directement pour le rétro-lavage du deuxième filtre. Avantageusement la même pompe 3 est utilisée pour la filtration et pour le rétro-lavage des filtres 4A et 4B. Selon l'invention, le système de tuyauterie de raccordement des filtres est équipé d'électrovannes commandées par un automate programmable qui gère les fréquences et les cycles de rétro-lavage. Dans le mode de réalisation décrit ici, l'eau filtrée passe ensuite au travers d'un filtre à cartouche 5. Ce filtre à cartouche 5 est équipé d'une cartouche remplaçable. Le dispositif comprend ensuite un tube de pression 6 équipé d'une membrane d'osmose inverse remplaçable. La sortie de ce tube de pression 6, osmoseur, est connectée à un réservoir d'eau traitée 12. Avantageusement, le dispositif comprend enfin une lampe à UV 7. Celle-ci est, soit installée en ligne, entre le filtre à cartouche et le réservoir d'eau traitée, soit placée directement dans le réservoir d'eau traitée. Cette installation au sein du réservoir même est, sauf contrainte particulière d'implémentation, préférentielle car elle permet une désinfection continue de l'eau traitée. Le réservoir d'eau traitée est relié au réseau de distribution d'eaux claires du véhicule. Cette connexion, non représentée sur la figure, peut être non sélective ou sélective. Dans ce dernier cas, par exemple, l'eau traitée n'est utilisée que pour la douche et non pour alimenter un robinet d'évier. On note ici que le réservoir d'eau traitée peut être confondu avec le réservoir de stockage d'eaux claires. Selon les conditions d'installation, on pourra préférer un même réservoir ou des réservoirs séparés notamment de manière à éviter toute contamination du réservoir de stockage d'eaux claires proprement dit en cas de dysfonctionnement du dispositif selon l'invention. On remarque enfin que diverses mises en oeuvre peuvent être réalisées selon les principes de l'invention définis dans les revendications suivantes. REVENDICATIONS1. Dispositif de traitement et de recyclage en mouvement des eaux grises à bord d'un véhicule mobile comprenant un réservoir/décanteur à eau grise (1) équipé d'un dispositif de vidange du substrat de décantation (10), un système d'injection de réactif (2) dans le réservoir/décanteur, une crépine d'aspiration flottante (11) destinée au pompage de l'eau surnageant dans le réservoir/décanteur et reliée à une pompe (3), un système de filtration (4) constitué de deux filtres à média (4A,4B) et d'un ensemble de tuyaux et d'électrovannes, un filtre à cartouche (5), un osmoseur (6) et une lampe à UV (7). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de tuyauterie et d'électrovanne du système de filtration (4) est tel qu'il permet le rétro-lavage d'un filtre (4A,4B) par l'eau filtrée produite par l'autre filtre (4B,4A). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un automate programmable gestionnaire des séquences de filtration et des fréquences et cycles de rétro-lavage relié aux électrovannes du système de filtration. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le système de tuyauterie est tel que la même pompe (3) est utilisée pour le rétro- lavage et la filtration. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une tuyauterie (9) de retour d'eau sale de rétro-lavage dans le réservoir/décanteur (1). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 30 qu'il comprend une tuyauterie de retour du concentrât (8) en sortie de l'osmoseur (6) vers le réservoir/décanteur à eau grise (1) 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir/décanteur à eau grise (1) est équipé de cloisonnements adaptés en fonction des mouvements attendus du véhicule mobile. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de filtration (4) est équipé de deux filtres identiques (4A) et (4B) fonctionnant en parallèle en filtration. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le média de filtration des filtres à média est constitué de sable et/ou d'anthracite et/ou de pierre ponce. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre à cartouche est équipé d'une cartouche de diamètre de passage compris entre 1 et 50 microns. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lampe à ultraviolet est installée en amont du réservoir d'eau traitée (9), ou dans le réservoir d'eau traitée (9).