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DISPOSITIF POUR LA REPRISE DE L'EAU DANS UN FILTRE A LIT DE MATERIAU
_RANULAIRE
La présente invention concerne un dispositif pour la reprise
de l'eau dans un filtre à lit de matériau granulaire du type des fil-
tres utilisés de façon courante en traitement des eaux pour éliminer
les matières en suspension et plus particulièrement pour l'épuration
biologique par cultures fixées.
Ces filtres, comportant au moins une couche de matériau gra-
nulaire, sont conçus, suivant leur utilisation, pour opérer à flux
descendant ou à flux ascendant, l'eau à filtrer étant distribuée par
un moyen quelconque respectivement au-dessus de la masse filtrante ou
sous le plancher sur lequel repose la masse filtrante. Un lavage pério-
dique du lit de matériau granulaire est toujours nécessaire, la technique
de lavage la plus efficace consistant à procéder, de façon connue, à une
injection, de bas en haut de la masse filtrante, d'air et d'eau de lavage
- ce lavage étant dit "à contre-courant" dans le cas des filtres opérant
à flux descendant. L'eau de lavage est reprise par une goulotte et éva-
cuée à l'égout.
Cependant, cette technique de lavage appliquée à un filtre
dont l'un au mOinS des matériaux filtrants est un matériau poreux, de
faible densité, tel que : anthracite traité, pierre ponce, argile ex-
pansée, etc.., présente des difficultés car, pendant la période de la-
vage à l'eau et à l'air, une partie de la masse filtrante se trouve
entraînée jusqu'à la goulotte d'évacuation de l'eau de lavage.
Il est connu de remédier à cet inconvénient en accumulant l~eau
de lavage, pendant la période de lavage à l'eau et à l'air, dans une ca-
pacité disposée au-dessus de la goulotte d'évacuation, cette goulotte
étant munie d'un dispositif tel que clapet, grillage, tamis ... permet-
tant l'obturation totale ou partielle de la goulotte pendant la période
de lavage.
Ces dispositifs connus présentent l'inconvénient d'une hauteur
d'ouvrage importante et inutile en dehors de la période de lavage ; de
plus, ils nécessitent un certain temps de décantation du matériau fil-
trant et aussi des impuretés extraites et donc un débit d'eau d'autant
plus important que la distance à parcourir par l'eau de lavage jusqu'à
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- la goulotte d'évacuation est grande.
D'autres dispositifs ont été proposés qui consistent en des
cloisons verticales ou inclinées disposées aux alentours de la goulotte
d'évacuation de l'eau de lavage, ces cloisons étant destinées à dévier
le flux d'air entraînant les grains de matériau, créant ainsi une zone
favorable à la décantation de ces grains. Ces dispositifs comportent
généralement, en outre, une grille horizontale disposée au-dessus du
matériau filtrant et donc susceptible d'être obstruée pendant la période
de lavage par les impuretés extraites ou par le matériau filtrant lui-
même, ce qui entralne une diminution de l'efficacité du système.
Par ailleurs, ces dispositifs connus ne s'appliquent qu'à lareprise de l'eau de lavage et ne sont pas utilisables pour la reprise
de l'eau traitée dans les filtres à lit de matériau granulaire utilisés
pour l'épuration biologique sur cul~ures fixées et dans lesquels l'eau
et l'air sont injectés de bas en haut aussi bien pendant la phase de
traitement que pendant la phase de lavage du matériau : dans ces filtres
en effet, les dispositifs connus consus pour une utilisation périodique
ne sont pas suffisants pour éviter des phénomènes de turbulence dus à
l'insufflation permanente d'air dans le filtre. En outre, utilisés en
continu, ils s'obstruent très rapidement.
Le dispositif objet de la présente invention pallie ces inconvé-
nients et permet d'éviter totalement la perte de matériau en séparant ce
matériau de l'eau traitée ou de l'eau de lavage et en le ramenant automa-
tiquement dans le flltre.
L'invention consiste en un dispositif pour la reprise de l'eau
dans un filtre à lit de matériau granulaire comportant des moyens pour
l'injection d'eau et d'air à travers le lit filtrant ainsi qu'une goulotte
externe munie d'un déversoir pour l'évacuation de l'eau, ce dispositif
étant caractérisé en ce qu'il est constitué par une capacité, disposée
entre le filtre et la goulotte d'évacuation et délimitée par une cloison
perforée verticale située à l'aplomb de la paroi du filtre et un plan,
incliné vers l'intérieur du filtre, ce plan incliné reliant le déversoir
pour l'évacuation de l'eau dans la goulotte à la paroi du filtre située
au-dessous de la cloison perforée.
Suivant une disposition préférée de l'invention, la cloison per-
forée est constituée par une grille.
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Suivant l'invention, la grille verticale disposée à l'aplomb
de la paroi du filtre est constituée d'au moins une rangée d'éléments
tels que profilés, barres, plaques. barreaux, de forme et matériau quel-
conques, espacés d'une distance supérieure à la taille des grains de ma-
tériau filtrant.
Suivant une disposition préférée de l'invention, la grille
verticale est constituée de deux rangées d'éléments ayant entre eux un
écartement supérieur à la taille des grains de matériau filtrant et dis-
poses en quinconce.
L'écartement entre les éléments de la grille est, suivant l'in-
ventiori, avantageusement compris de préférence entre 1 et 20 cm.
Suivant l'invention, le plan incliné reliant le déservoir au
filtre forme, de préférence, un angle de 40 à 60 avec l'horizontale.
Les divers caractéristiques et avantages de l'invention res-
sortiront de la description qui va suivre d'une de ses formes possibles
de réalisation donnée uniquement à titre d'exemple.
Au cours de cette description on se réfère au dessin ci-joint
sur lequel :
la Fig. 1 est une vue en coupe transversale du dispositif suivant
l'invention,
la Fig. 2 représente un détail du dispositif suivant l'invention
dans la forme de réalisation préférée de cette invention,
où la grille verticale est constituée de deux rangées
d'éléments disposés en quinconce.
~e filtre 1 à lit de matériau granulaire 2, comportant des
moyens connus d'alimentation en eau 3 et en air 3a pour réaliser le trai-
tement de l'eau ou le lavage du matériau filtrant, ainsi qu'une goulotte
4 d'évacuation de l'eau traitée ou de l'eau de lavage, présentant un dé-
versoir réglable 5 est muni du dispositif 6 suivant l'invention.
Ce dispositif est constitué par la capacité 7 délimitée par la
grille 8 et le plan incliné 9 reliant le déversoir 5 à la paroi la du
filtre située au-dessous de la grille 8 et descendant vers le filtre
avec une pente, par rapport à l'horizontale, de ~ = 40 à 60. Ce plan
incliné est relié au filtre par un plan horizontal 10, de 5 à 15 cm.
Un écran 11 masquant la base de la grille et déplaçable verticalement
sur cette dernière, laisse une ouverture réglable 12 pour le passage du
fluide de retour entralnant les grains de matériau dans le filtre.
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L'évacuation de l'eau par le déversoir 5 crée un courant d'eau
allant de la zone 13 au-dessus du matériau filtrant vers la capacité 7.
Cette zone 13 est fortement agitée par la remontée de l'air injecté
dans le filtre. La grille 8 disposée sur le trajet de l'émulsion eau-
air provenant de la zone 13 provoque le choc des bulles d'air et desgrains de matériau filtrant entraînés par l'eau et favorise leur sépa-
ration qui s'effectue dans la capacité 7 avec décantation des grains
sur le plan incliné 9.
Cette décantation est encore favorisée par l'absence, dans la
zone créée par la capacité, d'une composante verticale de vitesse. Il
s'ensuit que les impuretés plus légères détachées du matériau filtrant
sont entralnées vers le déversoir pour être évacuées par la goulotte,
tandis que les grains de matériau décantent sur le plan incliné.
On a constaté en outre que, le passage a travers la grille de
l'émulsion d'eau et d'air se trouvant au-dessus du filtre provoque une
rupture de cette émulsion et que la différence qui en résulte entre la
densité de l'émulsion se trouvant au-dessus du matériau filtrant et celle
du fluide se trouvant dans la capacité 7 crée une circulation de haut
en bas d'une partie du fluide qui transite dans la capacité, ramenant
automatiquement vers l'intérieur du filtre les grains de matériau dé-
cantant sur le plan incliné, l'autre partie du fluide se dirigeant vers
le déversoir et la goulotte, comme le montrent les flèches sur la Fig. 1.
Le plan incliné 9 est avantageusement relié au filtre par un
plan horizontal 10 permettant d'éviter un affouillement de la couche
filtrante par le courant de fluide retournant dans le filtre et y ra-
menant les grains de matériau décantés.
La différence de densité des fluides présents dans la zone 13 :
émulsion eau-air et dans la capacité 7 : eau seule, crée un courant de
retour vers le fond de la capacité et donc vers le filtre.
Comme le montre la Fig. 2, la grille 8 est avantageusement cons-
tituée de deux rangées 14, 15 d'éléments tels que, par exemple, plaques
16 et profilés 17, disposés verticalement, de préférence en quinconce,
de façon à améliorer encore la rupture de l'émulsion eau-air.
La distance 18 entre deux éléments, tels que plaques ou profilés
successifs d'une même rangée, est généralement comprise entre 1 et 10 cm ;
la distance 19 entre deux rangées de ces éléments est également comprise
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entre 2 et 10 cm, chaque élément ayant une longueur comprise entre
5 et 20 cm.
La grille peut être constituée d'éléments, tels que profilés,
différents suivant les types de matériau :Eiltrant utilisés.
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