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Title:
WASTEWATER MANAGEMENT SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/234692
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a wastewater management system comprising at least one wastewater collection volume (4) receiving at least one wastewater inlet (1) and having an outlet which opens into a supply duct (2) of a main item of equipment for management (treatment, reuse, recycling, etc.) of the wastewater. Said collection volume (4) comprises at least one second outlet which opens into a supply duct (6) of a different circuit of said main wastewater management item of equipment, the volume (4) comprising a segregation system (5) for orienting the flow towards the main network or one of the secondary networks as a function of a signal representative of the characteristics of the wastewater circulating in said volume.

Inventors:
GILBERT, Stéphane (116 rue du Grand Treuil, Limoges, Limoges, 87100, FR)
Application Number:
FR2018/051482
Publication Date:
December 27, 2018
Filing Date:
June 20, 2018
Export Citation:
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Assignee:
AQUASSAY (116 rue du Grand Treuil, Limoges, 87100, FR)
International Classes:
E03B1/04; G01N33/18
Domestic Patent References:
WO2013076229A12013-05-30
WO2013076229A12013-05-30
Foreign References:
US20120060932A12012-03-15
US20120060932A12012-03-15
DE10118648A12002-12-05
FR2911960A12008-08-01
Attorney, Agent or Firm:
BREESE, Pierre (IP Trust, 2 rue de Clichy, Paris, 75009, FR)
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Claims:
Revendications

1 — Système de gestion des eaux usées comportant au moins un volume de collecte (4) d'eaux usées recevant au moins une arrivée d'eaux usées (1) et présentant un conduit de sortie d'alimentation (2) d'un équipement principal de gestion (traitement, réutilisation, recyclage, etc.) des eaux usées et au moins un deuxième conduit de sortie d'alimentation (6) d'un circuit différent dudit équipement principal de gestion des eaux usées, caractérisé en ce que ledit volume de collecte (4) comporte un débitmètre (8) délivrant une information sur le débit des eaux usées circulant dans le conduit de liaison (4) et en ce qu'il comporte un système de ségrégation (5) commandant une vanne multivoies (5) déterminant l'orientation du flux vers le réseau principal ou un des réseaux secondaires en fonction d'un signal représentatif des caractéristiques des eaux usées circulant dans ledit volume et du temps de parcours de l'effluant dans ledit volume de collecte (4), entre une zone de mesure (7) et la zone contenant ladite vanne multivoies (5).

2 — Système de gestion des eaux usées selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur commandant le fonctionnement dudit système de ségrégation ( 5 ) en fonction d'informations relatives au processus en cours dans un équipement en amont dudit volume de collecte d'eaux usées.

3 — Système de gestion des eaux usées selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur (7) physico-chimique de caractérisation des eaux usées pénétrant dans ledit volume de collecte d'eaux usées délivrant un signal à un calculateur commandant le fonctionnement dudit système de ségrégation (5). 4 - Système de gestion des eaux usées selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit volume de collecte d'eaux usées présente une longueur déterminée en fonction du temps de réaction dudit capteur physico-chimique, du système de ségrégation et du temps de séjour des eaux usées dans ledit volume.

5 — Système de gestion des eaux usées selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit système de ségrégation (5) est commandé en fonction de la nature d'un effluent dans les eaux usées alimentant ledit volume de collecte d'eaux usées.

6 — Système de gestion des eaux usées selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit volume de collecte (4) d'eaux usées comporte une pluralité de sorties équipée chacune d'un système de ségrégation (5)

7 - Boîte de branchement de collecte d'eaux usées présentant au moins une entrée pour recevoir des eaux usées et au moins deux sorties pour le raccordement à un équipement de gestion d'eaux usées caractérisé en ce qu'elle est équipée d'un système de ségrégation (5) commandée par un signal représentatif des caractéristiques des eaux usées circulant dans ledit volume (4).

Description:
SYSTEME DE GESTION DES EAUX USEES

Domaine de 1 ' invention

La présente invention concerne le domaine de la gestion des flux de fluides, notamment des effluents, tels que les eaux usées industrielles, médicales, domestiques ou agricoles et plus particulièrement le circuit d'évacuation vers les installations de gestion des effluents usagés.

Le circuit d'exploitation et de gestion d'eau comprend généralement une arrivée d'eau, un ou plusieurs postes d'utilisation pour des applications de lavage, de chauffage, de cuisson, etc. produisant des eaux usées, qui sont collectées pour être ensuite évacuées vers une ou plusieurs stations d'assainissement, dont la technique est adaptée aux effluents à traiter, avant rejet dans la nature ou de réservoirs de stockage temporaire des eaux usées en vue d'une évacuation ultérieure vers une station pour l'élimination des déchets. Généralement, les sorties des équipements rejetant des eaux usées sont reliées au réseau d'évacuation des eaux usées par une boite de branchement .

Par ailleurs, les eaux issues des gouttières, pièges à eau extérieurs, ruissellement des sols extérieurs, etc. qui ne sont pas souillées sont récupérées et dirigées vers un réseau d'eaux pluviales pour être ensuite infiltrées dans le terrain, écoulées sur la voirie publique existante ou collectées par un réseau d'eaux pluviales communal aboutissant à un cours d'eau. Etat de la technique

On connaît dans l'état la demande de brevet américaine US2012060932 décrivant une solution de tri des effluents issus d'un équipement électroménager, notamment une machine à laver, comprenant :

• une vanne à trois voies ayant une entrée en communication fluidique avec une ligne d'effluent d'un appareil électroménager ,

• une sortie d'égout en communication fluidique avec un système d'égouts public et

• une sortie d'irrigation en communication fluidique avec un tuyau d'irrigation.

La vanne à trois voies peut être placée dans une position d'égout dans laquelle l'entrée est en communication de fluide avec la sortie d'égout et une position d'irrigation dans laquelle l'entrée est en communication fluidique avec la sortie d ' irrigation .

Un capteur détecte au moins une caractéristique de l'effluent de l'appareil électroménager et un processeur reçoit des signaux provenant du capteur et réagit à ceux-ci en établissant une position de la vanne à trois voies.

On connaît aussi la demande de brevet DE10118648 décrivant dispositif de commande intelligent qui utilise des données caractéristiques en plus des signaux de mesure directe (z. Par exemple, typique pour le jour et les saisons de qualité des eaux usées, les corrélations entre les divers paramètres de la qualité des eaux usées tels que le pH, la température, le potentiel redox, la conductivité, etc., et la quantité d'eaux usées) pour commander une soupape dérivant les eaux usées soit vers une canalisation d'eaux grises soit vers une canalisation d'eaux noires. Le brevet français FR2911960 décrit un procédé de qualification de la variabilité de la composition d'un effluent, dans lequel on réalise une succession de mesures au cours du temps d'au moins un premier et un deuxième paramètres physico- chimiques de cet effluent, ledit procédé étant caractérisé en ce que, à chaque pas de temps :

- on détermine une première dérivée pour chacun des premier et deuxième paramètres ;

- on détermine au moins une deuxième dérivée entre les premier et deuxième paramètres ;

- on définit, pour la première dérivée de chacun des paramètres, des premiers domaines logiques comprenant au moins un premier domaine logique normal correspondant à une variabilité normale de ladite première dérivée, et un premier domaine logique anormal correspondant à une variabilité anormale de ladite première dérivée.

On attribue des premières probabilités d'appartenance à chacun des premiers domaines logiques pour la première dérivée de chacun des paramètres ; on définit des deuxièmes domaines logiques comprenant au moins un deuxième domaine logique normal correspondant à une variabilité normale de ladite deuxième dérivée, et un deuxième domaine logique anormal correspondant à une variabilité anormale de ladite deuxième dérivée ; on attribue des deuxièmes probabilités d'appartenance de la deuxième dérivée à chacun des deuxièmes domaines logiques ;

- on définit des domaines logiques globaux à partir des premiers et deuxièmes domaines logiques, les domaines logiques globaux comprenant au moins un domaine logique global normal et un domaine logique global anormal ; on attribue des probabilités d'appartenance globales de l'ensemble constitué par les premières dérivées des paramètres et au moins une deuxième dérivée à chacun des domaines logiques globaux ;

- on qualifie la variabilité de la composition de l'effluent à partir de ces probabilités d'appartenance globales. La demande de brevet W02013076229 décrit une autre solution connue de traitement des eaux usées applicable dans les maisons individuelles et les maisons de loisirs telles que les chalets d'été.

L'eau grise et l'eau noire sont transportées dans la même tubulure.

Après le rinçage d'une cuvette de toilettes, les eaux usées sont dirigées vers une installation d'eau noire. À d'autres moments, les eaux usées sont dirigées vers une installation pour les eaux grises. Ceci est obtenu avec une soupape qui est commandée par des unités de détection reliées à des cuvettes de toilettes. Le contrôle est de préférence sans fil pour une installation facile, mais il peut également être câblé.

Inconvénients de l'art antérieur

Les solutions de l'art antérieur sont adaptées à la dérivation en temps réel de flux d'effluent sortant d'un équipement défini, par exemple une machine à laver. Les paramètres mesurés sont relativement simples (température, ρΗ,... ) et concernent des effluents domestiques sans risques importants.

Dans les solutions connues dans l'art antérieur, le système est installé directement en sortie de l'installation, avec que l'effluent ne soit mélangé avec d'autres flux d'eaux usées provenant de la maison.

Elles ne sont pas adaptées au traitement des effluents d'un site industriel, où les effluents sont la plupart du temps de natures très différentes (en charge et en pollution) et nécessite des systèmes très précis d'analyse mais aussi de tri, pour être ensuite en mesure de gérer efficacement chaque sous- effluent .

Solution apportée par l'invention Afin de remédier à ces inconvénients, la présente invention concerne selon son acception la plus générale un système de gestion des eaux usées conforme à la revendication 1.

Description détaillée d'un exemple non limitatif de

1 ' invention La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par le dessin annexé où :

- la figure 1 représente une vue schématique d'un système d'assainissement selon l'invention. Problématique générale

L'invention concerne le tri sélectif d'effluents industriels, afin d'orienter les sous-effluents , selon leurs caractéristiques, dans des filières de gestion dédiés (ex. : déchet liquide, valorisation matière, retour en production, recyclage, réutilisation, traitement avant rejet). Compte tenu de la diversité, de la complexité et de la dangerosité des effluents industriels, ceci nécessite d'une part d'un outil capable de les différencier très finement et d'autre part de les trier très précisément. Architecture matérielle de l'équipement

L'équipement se présente sous la forme d'une boîte de branchement (3) à l'intérieur de laquelle est placé un conduit (4) définissant un volume d'écoulement des effluents pénétrant par un orifice d'entrée, et circulant à l'intérieur de ce volume sur un tronçon présentant une section constante et une longueur calibrée de façon à ce que le temps d'écoulement soit suffisant pour l'acquisition et le traitement des paramètres mesurées dans la zone d'entrée et commandé la vanne multivoies de sortie. Elle débouche sur une zone comprenant cette vanne multivoies permettant de diriger les effluents ayant traversé la boîte de branchement vers un des orifices de sortie.

Les parois de cette boîte de branchement ou portions de paroi sont planes ou suffisamment épaisses et susceptibles de recevoir un branchement d'une évacuation d'eaux usées. La boîte de branchement peut être réalisée en PVC ou d'autres matériels polymères ou encore, pour des installations de plus grandes dimensions, en maçonnerie ou en béton. La boîte de branchement (3) se compose de quatre parois latérales par éléments réalisés en PVC ou en d'autres matériels polymères à encastrer et à coller entre eux pour les rendre étanches, fermées au-dessous par un fond et au-dessus par un couvercle ou par une grille, eux-aussi en PVC ou en d'autre matériels polymères, de sorte à se présenter extérieurement comme un cube qui peut être logé dans un puit de réception . Le fait que chaque côté de celui-ci soit estampé, en

PVC ou en d'autres matériels polymères, à injection avec un entrelacement de nervures, confère une robustesse plus que suffisante, si l'on considère l'emploi auquel elle est assignée, tandis que, en même temps, le matériel avec lequel le puits est construit, est capable de lui assure une résistance à l'action corrosive des eaux usées et d'égouts qu'il doit, parfois, contenir .

Description détaillée d'un exemple

Le système d'assainissement comprend un conduit d'arrivée d'eaux usées (1) débouchant habituellement dans une boîte de branchement ( 3 ) raccordée à un conduit ( 2 ) transportant les eaux usées vers un équipement de gestion (traitement, réutilisation, recyclage, etc.). Selon l'invention, le conduit d'arrivée d'eaux usées (1) débouche dans un conduit de liaison (4).

Ce conduit de liaison (4) reçoit les effluents provenant d'un conduit d'alimentation (1). Il est équipé du coté aval, près de la sortie, d'un système de ségrégation (5) pouvant diriger les eaux usées soit vers le conduit (2) transportant les eaux usées vers l'équipement de traitement, soit vers un conduit (6) d'évacuation vers un autre réseau, par exemple un réseau d'évacuation vers un système de stockage de déchets liquides. Selon la situation, le nombre de conduits d'évacuation (6) sera fonction de la nature de l'effluent et des stratégies de gestion de chaque phase le constituant. Ainsi, un effluent complexe pourra être trié et orienté vers une station d'épuration (pour un traitement sur site avant rejet dans le milieu naturel ou un pré-traitement avant rejet dans le réseau d'eaux usées urbain) ; vers un système de stockage pour une valorisation interne (par exemple retour en tête de ligne de production) ; vers un système de stockage pour une valorisation externe (par exemple valorisation énergétique par méthanisation d' effluents biodégradables non toxiques) ; vers des systèmes de stockage pour élimination (déchet liquide, pour les phases les phases non valorisables et difficiles à traiter) ; vers un traitement de recyclage (pour une réutilisation de l'eau sur site) ; vers un stockage pour réutilisation sans traitement (par exemple pour des eaux non contaminées, simplement chaudes) ; etc .

Ce système de ségrégation (5) est constitué par exemple par une vanne, ou un piston, et permet d'orienter le flux vers le réseau principal ou un des réseaux secondaires. La zone amont, proche du raccordement avec le conduit d'alimentation (1), du conduit de liaison (4) est munie d'un ou plusieurs capteurs (7) délivrant un signal fonction de la nature et/ou de la concentration des effluents dans les eaux usées sortant du conduit d'arrivée d'eaux usées (1). Ce capteur est un capteur physico-chimique ou une cellule d'analyse spectrale.

Un débitmètre ( 8 ) fournit une information sur le débit des eaux usées circulant dans le conduit de liaison (4). Le signal fournit par le débitmètre permet de déterminer la vitesse de circulation de l'effluent dans le conduit de liaison (4) et donc de déterminer le délai entre le passage d'un volume d'effluent dans la zone amont contenant les capteurs (7) et le passage de ce même volume d'effluent dans la zone contenant la vanne de dérivation (5), de façon à commander le fonctionnement de cette vanne en prenant en compte le décalage temporel introduit par le séjour dans le conduit de liaison (4).

En fonction de ces informations et de seuils prédéterminés selon les choix techniques de gestion, un calculateur commande l'état de la vanne (5), afin de diriger le flux circulant dans le conduit de liaison (4) en direction :

- du conduit (2) transportant les eaux usées vers l'équipement principal de gestion, ou

- du conduit (6) transportant les eaux usées vers les équipements secondaires de gestion (autre traitement, recyclage, réutilisation, rejet direct, etc.).

Plus généralement, le signal commandant l'état de la vanne (5) peut provenir d'un capteur interne (7) ou d'un signal externe fonction de conditions de fonctionnement telles que les conditions atmosphériques, l'étape d'un processus industriel en amont de la vanne, un capteur situé au niveau d'un équipement en amont de la vanne (5) par exemple.

Dans le cas d'effluents industriels, il est d'une part indispensable de mesurer un bien plus grand nombre de paramètres (débit, T°C, Conductivité, pH, potentiel redox, etc.) afin de les différencier finement. Mais surtout, il faut d'autre part les trier selon leur signature : un effluent ne sera pas défini par de simples seuils (exemple : température supérieure à 30°C) mais par une combinaison de plages pour chaque paramètre (ex. : si [x < T°C < y] et si [x < Conductivité °C < y] et si [x < débit < y], etc. : ALORS ...) .

La solution est multi-paramètrique et présente une capacité d'analyse des données en temps réel pour identifier ces signatures, sans lesquelles il est impossible de ségréguer des effluents complexes. La longueur du conduit de liaison (4) est déterminée en fonction du temps de réaction du capteur et de l'électronique associée, de façon à permettre une commande efficace de la vanne en prenant en compte les décalages temporels liées à la dynamique de mesure des capteurs et de la chaîne de traitement, et du temps de transit de 1 'effluent dans le conduit (4).

Le fait que la longueur du conduit de liaison soit fixée par un calcul prenant en compte le temps de réaction du capteur et de l'électronique associée, ainsi que le débit réel mesuré par le débitmètre (5), est une caractéristique importante. Compte tenu des risques et des coûts associés à un tri insuffisamment efficace, il est indispensable de mettre en œuvre un procédé capable de réagir précisément, entre le moment de la mesure et celui du tri. Or, les installations et les effluents industriels sont disparates. Il est donc nécessaire de proposer un système qui permette un tri précis, quelle que soit la configuration sur le terrain.

Sans la présence d'un tel système, le tri ne pourrait être appliqué efficacement aux effluents complexes.

La présente invention apporte une solution à cet enjeu, car il s'agit d'un système: • dont la distance entre le point de mesure et le tri, et les autres paramètres géométriques de la canalisation (forme et diamètre) sont déterminés et optimisés,

• dont le point de mesure comprend une mesure de débit, ce qui permet de définir très précisément (en calculant la vitesse de déplacement dans la canalisation standardisée) à quel moment il faut orienter les effluents et vers quelle sortie.

Cette solution permet d'effectuer un tri sélectif, permettant d'orienter les effluents vers des stratégies de gestion adaptées à leur nature.

De préférence, la vanne comporte plus de trois voies. Chaque sous-effluent vers le mode de gestion considéré comme le plus approprié (ex. : déchet liquide, valorisation matière, retour en production, recyclage, réutilisation, traitement avant rejet ) .

Les effluents industriels peuvent être très divers et évoluer dans le temps, selon la transformation de l'usine et de ses opérations industrielles. De même, les incidents de production peuvent engendrer des sous-effluents dont les signatures n'auront pas été préalablement définies.

Le calculateur enregistre une bibliothèque de signatures de départ et pour ne pas avoir à la redéfinir constamment, il est utile de mettre en œuvre un système « intelligent » . Aucun des systèmes existants ne présentent de telles capacités d'analyse ni de tri précis, car ils n'ont pas été pensés pour traiter une grande diversité d' effluents complexes, avec une stratégie de gestion multiple. Calcul des signatures

La classification des informations déterminant la position de la vanne multivoies (5) prend en compte les données fournies localement par les capteurs (7) et optionnellement des données extérieures susceptibles d'influencer la nature des effluents .

Ces données extérieures sont par exemple fournies par le système d'information du site en amont de la boîte de dérivation (3), en fonction d'un processus industriel en cours. Ces données permettent d'anticiper l'arrivée des effluents changeant de nature.

Les informations peuvent aussi provenir de sources environnementales, par exemple une station météo, un pluviomètre, etc. Les données sont traitées pour calculer des signatures représentatives des typologies des effluents, afin de commander de manière pertinente la position de la vanne multivoies ( 5 ) .

Exemple d'application de l'invention

A titre d'exemple, une telle solution est adaptée à la gestion complexe des eaux usées d'un site de production industriel agroalimentaire. Un tel site va effet produire de très nombreux sous-effluents d'origine multiples (eaux de cuisson, de rinçage, de lavage, de refroidissement, résidus de cuves, concentrats de traitement des eaux, eaux de nettoyage, condensats, etc.) et par conséquent de composition et de nature différentes (eaux claires, eaux chargées en matière première, eaux chargées en détergents ou en désinfectants, etc.). La solution proposée va permettre de distinguer et trier précisément chaque sous-effluent , afin de les orienter vers des systèmes de gestion dédiés (réutilisation, recyclage, valorisation sur site, valorisation externe, pré-traitement, traitement, élimination sous forme de déchets liquide, etc.). La solution proposée permet ainsi de reconfigurer complètement le schéma classique de gestion des eaux d'un site industriel (y compris en redéfinissant totalement la station d'épuration qui peut ne recevoir in fine que très peu d'effluents à traiter) .

Cette solution améliore les performances industrielles et environnementales en permettant de réduire les consommations en eau et les pollutions rejetées et en augmentant la productivité des usages de l'eau.