D'ORIGINE INDUSTRIELLE

L'invention concerne un procédé et un dispositif de filtration 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 mettent en œuvre notamment des décanteurs lamellaires ou encore des débourbeurs séparateurs de liquides légers.

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 œuvre 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.

On connaît encore, par le document de brevet WO 2008/073818, un dispositif permettant la filtration d'eaux de surface qui ne sont pas absorbées par le sol, comportant au moins une couche permettant la filtration et/ou la sorption de ces eaux et des couches en matériaux géotextiles. Cependant, aucune des couches présentes dans ce dispositif ne permet d'assurer une portance à l'ensemble.

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 et autoportants 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 un éventuel support.

Ainsi, la présente invention concerne dans un premier temps un procédé de filtration des eaux pluviales et industrielles mettant en œuvre des matériaux adaptés au niveau de traitement recherché, intervenant par absorption, adsorption, échange ionique et/ou désinfection, ledit procédé comportant les étapes suivantes :

on associe, dans un caisson de filtration, des plaques filtrantes en matériau poreux, autoportantes et rigides, 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, une poche filtrante étant encadrée par deux plaques filtrantes, autoportantes et rigides,

on dispose les plaques filtrantes autoportantes et rigides selon leur seuil de filtration, de plus en plus fin de l'amont vers l'aval,

on associe des poches filtrantes de contenu différent, offrant des possibilités de filtration complémentaires,

on filtre lesdites eaux pluviales ou industrielles à travers lesdites plaques filtrantes et lesdites poches filtrantes.

La présente invention concerne également un dispositif de filtration des eaux pluviales et industrielles pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, ledit dispositif comportant, entre une extrémité amont et une extrémité avale d'un caisson de filtration, prises dans le sens du flux des eaux à filtrer, une succession et une alternance de plaques filtrantes, autoportantes et rigides, et de poches filtrantes, une poche filtrante étant encadrée de deux plaques filtrantes, lesdites plaques filtrantes étant réalisées en matériau poreux et étant disposées selon leur seuil de filtration, de plus en plus fin de l'amont vers l'aval, et lesdites poches filtrantes présentant un contenu différent offrant des possibilités de filtration complémentaires .

Selon un exemple de réalisation particulièrement avantageux, lesdites poches filtrantes du dispositif comportent des fibres oléophiles, par exemple des fibres en polypropylène, et/ou du charbon actif en grain et/ou du charbon actif activé sous forme de billes et/ou des fibres oléophiles sur lesquelles ont été fixés des grains ou des billes de charbon actif ou activé. Préférentiellement, les poches filtrantes sont réalisées de façon souple à partir d'un crin en nylon, en leur donnant une forme générale cylindrique, cubique ou parallélépipédique.

Selon un mode de réalisation préférentiel, les plaques de filtration autoportantes et rigides consistent en des panneaux de fibres tridimensionnelles en polypropylène comportant un taux de vide supérieur à 90%.

La présence de telles plaques de filtration permet notamment de supporter les poches de filtration et de séparer deux couches de poches filtrantes, ces dernières pouvant présenter des capacités de filtration différentes et avantageusement complémentaires. Le présent dispositif peut alors être disposé selon une orientation horizontale ou verticale pour filtrer l'eau qui doit être traitée.

Selon un mode de réalisation particulier, le caisson de filtration est sensiblement rectangulaire et comporte des parois latérales pleines, une paroi d'entrée amont et une paroi de sortie avale, prises dans le sens du flux des eaux à filtrer, lesdites parois d'entrée et de sortie étant grillagées, ledit caisson comportant encore au moins deux parois intercalaires grillagées définissant au moins deux compartiments, chacun des compartiments du caisson comportant une alternance de plaques filtrantes et de poches filtrantes, une poche filtrante étant encadrée de deux plaques filtrantes.

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. 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 œuvre 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. La présence de plaques rigides, qui permettent de séparer les poches filtrantes et de les supporter ainsi que la combinaison de poches filtrantes contenant préférentiellement des matériaux de traitement différents permet une filtration optimale des eaux industrielles ou pluviales.

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,

- 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 œuvre d'une combinaison de 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. La présente invention concerne dans un premier temps un procédé de filtration des eaux pluviales et industrielles. Ce procédé comporte avantageusement les étapes suivantes :

on associe, dans un caisson de filtration 20 ou 51 tel que représenté sur les figures 4 et 5, des plaques filtrantes 11, 62 en matériau poreux, autoportantes et rigides, et des poches filtrantes 12, 61, 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, une poche filtrante 12, 61 étant encadrée par deux plaques filtrantes 11, 62 autoportantes et rigides,

- on dispose les plaques filtrantes 11, 62 autoportantes et rigides selon leur seuil de filtration, de plus en plus fin de l'amont vers l'aval,

on associe des poches filtrantes 12 de contenu différent, offrant des possibilités de filtration complémentaires,

on filtre lesdites eaux pluviales ou industrielles à travers lesdites plaques filtrantes 11, 62 et lesdites poches filtrantes 12, 61.

Le fait que les poches filtrantes 12, 61 présentent un contenu différent permet de filtrer de façon particulièrement efficace les eaux industrielles ou pluviales qui sont traitées selon le présent procédé.

La présente invention est également relative à un dispositif de filtration 10, 60 des eaux pluviales et industrielles pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention. Les dispositifs 10 et 60 sont représentés respectivement sur les figures 4 et 5. Ces derniers comportent, dans un caisson de filtration 20, 51, entre une extrémité amont et une extrémité avale dudit caisson, une succession et une alternance de plaques filtrantes respectivement 11 et 62 réalisées en matériau poreux, autoportantes et rigides, et de poches filtrantes 12 et 61. L'extrémité amont correspond à l'extrémité par laquelle le flux des eaux à filtrer entre dans le dispositif tandis que l'extrémité avale correspond à l'extrémité par laquelle sort ledit flux. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, une poche filtrante 12, 61 est entourée par deux plaques filtrantes 11, 62 rigides. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif 10 selon l'invention, visible sur la figure 4, les plaques 11 et les poches filtrantes 12 sont disposées dans un caisson rectangulaire 20. Ce dernier comporte, dans le sens du flux des eaux à filtrer, une paroi d'entrée amont 21, une paroi de sortie avale 22. Le caisson 20 comporte encore deux parois latérales 25 et 26 et au moins deux parois intercalaires 23 et 24 entre les parois d'entrée 21 et de sortie 22, ces parois 23 et 24 définissant au moins deux compartiments, chacun de ces compartiments étant destiné à contenir une succession et une alternance de plaques filtrantes 11 et de poches filtrantes 12, une poche 12 étant entourée par deux plaques 11. Ces dernières sont préférentiellement disposées selon leur seuil de filtration, de plus en plus fin de depuis l'extrémité amont vers l'extrémité avale. Les poches filtrantes 12 peuvent 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.

Préférentiellement, lesdites parois d'entrée et de sortie 21, 22 sont grillagées, ainsi que les parois intercalaires 23 et 24, permettant ainsi le passage du flux des eaux à traiter tandis que les parois latérales 25 et 26 sont pleines.

Les plaques de filtration 11 peuvent avantageusement être fixées par exemple au caisson 20 par l'intermédiaire de moyens adaptés. Lesdites plaques de filtration 11 permettent alors avantageusement de séparer deux poches de filtration 12 tout en les supportant et en les maintenant à l'intérieur du dispositif 10.

La présence des deux compartiments au sein du caisson 20 permet avantageusement de placer, dans l'un des compartiments, une ou plusieurs poches de filtration 12 présentant certaines possibilités de filtration et, dans le second compartiment, un autre type de poches 12 offrant une filtration de l'eau complémentaire. Ainsi, la filtration est particulièrement optimale. De façon avantageuse, le dispositif 10 comporte encore une plaque de fixation 230 qui peut être solidarisée à la paroi de sortie 22 du caisson 20. La plaque de fixation 230 comporte, avantageusement en son centre, un orifice de grand diamètre 231. Ladite plaque 230 est préférentiellement conçue pour coulisser verticalement dans des profilés métalliques 31 et 32 fixés respectivement contre les parois 41 et 42 d'un regard 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 solidarisée au caisson 20. La mise en place et le retrait du caisson 20 du dispositif 10 sont facilités par des poignées 33, 34, fixées dans le haut et vers l'arrière des parois latérales 25 et 26 du caisson 20.

Le caisson 20 du dispositif 10 selon l'invention est donc amovible et destiné à recevoir la combinaison de moyens de filtration constituée de plaques poreuses 11 et de poches filtrantes 12 (non représentées sur la figure 4). Il 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.

En examinant maintenant plus en détail les figures 1 à 3, concernant la combinaison de moyens filtrants que comporte le dispositif de filtration 10, on remarque qu'elle est constituée de plaques filtrantes 11. Ces dernières sont préférentiellement poreuses, autoportantes et rigides, et inertes vis-à-vis de l'effluent à traiter et sont préférentiellement fabriquer à partir de fil de polypropylène. Les plaques filtrantes 11 permettent de séparer des poches filtrantes souples 12, une poche 12 étant encadrée par deux plaques 11.

Lesdites poches filtrantes 12 sont avantageusement réalisées en crin de nylon, et peuvent être 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. Les poches filtrantes souples 12 peuvent également être remplies avec des fibres oléophiles, ces dernières pouvant avantageusement consister en des fibres de polypropylène. Lesdites fibres oléophiles présentent avantageusement une affinité particulière pour les corps gras. Ainsi, l'eau traitée passant par la poche filtrante 12 comportant des fibres oléophiles, notamment en polypropylène, sera débarrassée des corps gras qu'elle est susceptible de contenir.

D'autres types de matériau peuvent être utilisés pour remplir les poches filtrantes 12 et notamment du charbon actif activé sous forme de billes ou encore des fibres oléophiles sur lesquelles ont été fixées des grains de charbon actif ou des billes de charbon actif activé.

Selon une caractéristique particulièrement avantageuse, le dispositif 10 contient une pluralité de poches filtrantes 12, comme cela est visible sur les figures 1 à 3. Ainsi, une des poches 12 du dispositif peut contenir un des matériaux cités précédemment tandis qu'une seconde poche 12 comprendra un matériau différent, également avantageusement choisi parmi les matériaux précités ; cela permet de conférer au présent dispositif 10 selon l'invention des capacités de filtration complémentaires particulièrement intéressantes pour la filtration des eaux industrielles ou pluviales. Les plaques filtrantes 11 autoportantes et rigides sont préférentiellement fabriquées à partir de panneaux de fibres tridimensionnelles. De façon particulièrement avantageuse, les panneaux de fibres, et de ce fait les plaques filtrantes 11, présente un taux de vide supérieur à 90%. Lesdites plaques 11 permettent ainsi un passage aisé des eaux à filtrer entre deux poches 12 tout en supportant ces dernières.

En se rapportant maintenant à la figure 5, on remarque que le dispositif de filtration 60 selon l'invention peut également être adapté à un décanteur lamellaire horizontal 50 pour y être disposé en aval des modules de décantation lamellaires 52. Dans ce cas là, le dispositif de filtration 60 comporte un caisson 51 dans lequel les plaques de filtration 62 et les poches filtrantes 61 sont alternées. Une telle possibilité est illustrée sur 5 annexée.

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 dudit décanteur 50, en aval des modules de décantation lamellaires 52 ; ledit dispositif 60 étant constitué préférentiellement de trois lits de poches filtrantes 61, de caractéristiques appropriées, disposés horizontalement et séparés verticalement, supportés par des plaques de filtration 62 autoportantes et rigides, le tout étant surmonté d'un caillebotis 63, reposant sur une plaque filtrante 62, ledit caillebotis 63 étant aisément escamotable 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 œuvre 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.