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KIT DE DEPOLLU71`10N POUR ONDIJITE D'EAIJ
La présente invention concerne la dépollution des eaux circulant dans une
conduite, notamment des eaux de rejets industriels. Elle concerne plus
particulièrement un dispositif, qui se présente sous forme d'un kit, permettant
5 d'assurer la dépollution des eaux circukant naturellement, sans pompage, dans de
telles conduites.
La protection de l'environnement conduit les pouvoirs publics à imposer
des conditions de plus en plus draconiennes aux industriels en ce qui concerne les
rejets notamment liquides provenant de leurs ateliers de fabrication. Ceci conduit .
lesdits industriels à mettre en place des installations de traitement des eaux
destinées à éliminel tous les corps indésirables. et principalement toxiques qui y
SOllt présents avant que ces eaux soient elles-mêmes rejetées dans les cours d'eau
naturels.
Cependant il est fréquent de constater que malgré les précautions prises
1~i des cours d'eau naturels peuvent être pollués d'une manière anormale en cas de
pluies abondantes. Cette pollution provient de ce que le sol des ateliers voire
même des terrains entourant une usine peut être imprégné par des espèces solubles
polluantes voire même toxiques provenant des liquides, des vapeurs ou même des
poussières rejetées par l'usine. Les pluies abondantes lavent le terrain, emportent
les corps à l'état dissous et sont emportés dans l'eau de pluie qui ruisselle et est
collectée dans les conduites d'eau qui vont jusqu'au cours d'eau naturel.
Le but que se sont ~Ixé les demandeurs est de proposer un kit de
dépollution qui soit facilement implantable dans les regards des conduites d'eauet qui puisse remédier à l'inconvénient précité. -
(: e but est parfaitement atteint par le kit de dépollution de l'invention à
monter sur une conduite d'eau qui comporte, sur son parcours,une cuve farmée
par un couvercle et qui est raccordée à la partie amont de ladite conduite par un
premier orifice de raccordement et à la partie aval par un second ori~!ce de
raccordement. Ledit kit comprend:
a) un cadre rigide de rétention,
b) un matériau plan filtrant à fonction ionique rétentrice des corps to~:iques
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présents dans l'eau, conformé pour être placé sur ledit cadre de rétention,
c) un ensemble de glissières aptes à être ~lxées verticalement à l'intérieur de la
cuve et selon lesquelles peut être monté, après fixation, de manière amovible etétanche un cadre de rétention qui, une fois monté, délimite dans la cuve au moins
deux compartirnents, à savoir un compartiment amont dans lequel débouche le
premier ori~lce et un compartiment aval di~ns lequel débouche le second orifice.Ainsi les eaux qui s'écoulent à l'intérieur de la conduite pénètrent, par
l'intermédiaire du premier orifice, dans le compartiment amont; elles viennent en
contact avec le matériau filtrant qui retient par échange ionique ou complexation
les corps toxiques présents dans l'eau; l'eau ainsi débarrassée de ces corps toxiques
passe à travers le matériau ~lltrant, pénètre dans le compartiment aval et, passan~
par le second ori~lce, poursuit son parcours dans la conduite jusqu'à être déversée,
par exemple dans la rivière longeant l'usine. Ainsi les eaux rejetées dans ce cours
d'eau naturelle sont totalement exemptes de corps toxiques.
On comprend que le matériau ~lltrant monté sur le cadre rigide doit
compolter deux particularités, d'une part être suffisamment perméable pour
permettre l'écoulement naturel du liquide et d'autre part présenter dans sa structure
polymérique des groupements fonctionnels ioniques aptes à retenir par échange
d'ions ou complexation les corps toxiques présents dans l'eau.
De préférence ce matériau ~lltrant est un non-tissé, notamment en
polypropylène ou en viscose, sur la structure duquel les groupements fonctionnels
ioniques ont été greffés, par exemple par voie radicalaire, à l'aide de monomères
comportant au moins un desdits groupements fonctionnels ioniques.
L'avantage du polypropylène est qu'il arrête naturellement les traces
d'hydrocarbures qui peuvent être présentes dans l'eau.
De pré~érence le matériau filtrant est réalisé sous la forme d'une poche
dans laquelle le cadre rigide peut être enf~lé en sorte que c'est le matériau. plan qui
assure lui-même l'étanchéité du cadre lors de son coulissemen~ dans les glissières.
En plus de la facilité de mise en place du matériau filtrant par rapport à son cadre?
la forme de poche précitée présente la particularité d'interposer sur le trajet du
liquide une double paroi. Il est possible de confectionner cette poche à partir de
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la superposition de deux matériaux filtrants comportant respectivement des
fonctions ioniques de rétention différentes.
De preférence, dans ce cas, le cadre est composé de deux montants
rectangulaires, accolés et reliés entre-eux par un ensemble de ressorts. Il suffit à
5 I'opératcur de comprimer les ressorts pour introduire le cadre dans la poche,
lorsque les ressorts sont relâchés, leur action permet d'vbtenir une mise sous
tension du matériau plan formant la poche.
Selon un autre mode de réalisation, 1~ kit de dépollution selon l'invention
comporte deux ou trois cadres rigides de rétention et deux ou trois ensembles de1 0 glissières.
Avantageusement dans ce cas, I'un des matériaux plans comporte
structurellement des fonctions échangeuses d'ions anioniques et l`autre des
fonctions échangeuses d'ions cationiques.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de ia description
15 qui va être faite d'un exemple de réalisation du kit de dépollution pour conduite
d'eau illustré par le dessin annexé dans lequel:
- la ~Igure 1 est une vue schématique de dessus de la conduite sur laquelle a été
monté ledit kit,
- la ~Igure 2 est une vue schématique en coupe selon l'axe AA de la figure 1,
20 - et la ~Igure 3 est une vue en perspective d'un cadre en train d'être enfilé sur un
matériau filtrant en forme de poche.
Le kit de dépollution I de l'invention est spécialement conçu pour être
monté dans une conduite d'eau, comportant un regard c'est-à-dire une cuve 4 qui
a, dans l'exemple illustré, sensiblement la forme d'un para51elépipède rectangle,
25 qui est raccordée d'une part à une conduite amont 2 et d'autre part à une conduite
aval 3. Les termes amont et aval sont pris par rapport à la direction de
déplacement de l'eau à l'intérieur de la conduite. La conduite amont 2 débouche
, dans la partie in~érieure de la face 5 de la cuve 4, au niveau du fond df? ceile-ci.
La conduite aval 3 débouche dans la partie inférieure de la face 6~. en vis-
30 à-vis de la face 5, au niveau du fond de la cuve 4.
Les conduites amont 2 et aval 3 ont, de manière ronnue, une déclivité
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su~lsante pour permettre l'écoulement naturel de l'eau dans le sens de la flèche D.
Le kit de dépollution I comprend trois éléments: le premier élément est
Im cadre rigide de rétraction, le deuxième élément est un matériau plan ~lltrantà fonction ionique rétentrice des corps toxiques présents dans l'eau et le troisième
5élément est un ensemble de glissières qui sont aptes à être fixées verticalement à
l'intérieur de la cuve.
Le matériau plan filtrant est conformé pour être placé sur le cadre de
rétention.
Une fois l'ensemble de glissières filxé dans la cuve, le cadre de rétention
10garni du matériau filtrant peut être monté sur glissières de manière etanche et
amovible; le cadre de rétention délimite alors dans la cuve 4 au moins deux
compartiments, à savoir un compartiment amont 19 dans lequel débouche la
conduite amont 2 et le compartiment aval 20 dans lequel débouche la conduite
aval 3.
15Dans l'exemple illustré, à l'intérieur de la cuve, sur le fond 7 et sur les
deux autres faces 8 et 9 sont ~Ixées deux jeux de glissières 10 et 11.
Chaque jeu de glissières est destiné à recevoir un cadre rigide,
respectivement 12 et 13, sur lequel est placé w~ matériau filtrant respectiYement
14 et 15.
20Dans la représentation qui en est faite à la figure 3, le matériau filtrant est
réalisé sous la forme d'une poche ouverte à une extrémité, tandis que le cadre
rigide 12,13 est composé de deux montants rectangulaires 16,17 accolés et reliésentre-eux par un ensemble de ressorts, non représentés sur la figure.
Lors de l'introduction du cadre 12 à l'intérieur de la poche constituant le
25matériau filtrant 14, I'opérateur prend soin de comprirner le ressort, la dimension
de la poche étænt choisie pour que ledit cadre puisse être entré dans la poche sous
cette condition. Une ~ois le cadre 12 introduit entièrement dans la poche, les
ressorts ainsi libérés assurent la mise en tension du matériau ~lltrant sur le cadre
12.
30Chaque jeu de glissières 10,11 est composé de plaques fixées à la paroi
correspondante de la cuve et délimitant un espace intérieur apte à recevoir le cadre
12~13 muni de son matériau ~lltrant 14.
Dans le cas précité d'un matériau sous forme de poche, I'étanchéité du
- cadre par rapport à la cuve est obtenue grâce à la compression du matériau ~11trant
lui-même et également à l'action des ressorts.
La cuve 4 est fermée à sa partie supérieure par un couvercle 18, sur la
face intérieure duquel peuvent être également filxées dos glissières, permettantd'assurer une étanchéité parfaite du cadre par rapport à la cuve.
Comme on peut le voir aux figures 1 et 2, les deux cadres 12,13 équipés
de leur matériau ~lltrant 14,1S délimitent l'intérieur de la cuve 4 en trois
compartiments: le compartiment amont 19 dans lequel débouche la conduite
amont 2, le compartiment aval 20 qui donne dans la conduite aval 3 et en~ln le
compartiment intermédiaire 21 qui se trouve entre les deux cadres 12,13.
Le matériau filtrant est un tissu réalisé à partir de fils de filaments
continus en polypropylène. Ce tissu a subi un traitement préalable de greffage àI'aide d'un monomère polymérisable comportant une ou plusieurs fonctions
ioniques, rétentrices de corps toxiques.
Le greffage du polypropylène est obtenu par un traitement préalable
d'activation par exemple par irradiation sous faisceau d'électrons,et d'une
imprégnation par un bain contenant le monomère polymérisable à fonctions
rétentrices.
L'eau 22 provenant de la conduite amont 2 arrive dans le cornpartiment
amont 19 au contact du matériau ~lltrant 12. Ce matériau 12 a une perméabilité
suf~lsante pour permettre la diffusion de cette eau 22 jusqu'au compartiment
interrnédiaire 21. Au cours de ce passage à travers le matériau ~lltrant 12, lesfonctions rétentrices supportées par le matériau filtrant 12 arrêtent tout ou partie
des corps toxiqlues présents dans cette eau 22. S'agissant en particulier de fonctions
du type échangeurs d'ions anioniques, on comprend que seuls les corps toxiques
dissous dans l'eau sous fiorme anionique sont retenus par le matériau filtran~ 12.
L'eau 23 contenue dans le compartiment intermédiaire 21. et débarrassée
des corps toxiques à l'état d'anions qu'elle contient, passe à travers le matériau
filtrant 13 pour pénétrer dans le compartiment aval 20 et passer dans la conduite
aval 3.
Lors du passage de cette eau 23 à travers le second matériau filtrant 15,
les fonctions rétentrices supportées par celui-ci captent les corps toxiques
correspondants contenus dans cette eau 23. S'agissant de fonctions d'échanges
5 d'ions du type cationique, le second matériau ~lltrant IS arrête les corps dissous
dans l'eau 23 à l'état de cations. Ainsi l'eau 24 passant dans le compartiment aval
20 et s'écoulant par la conduite aval 3 ne comporte plus de corps toxiques arrêtés
par les fonctions rétentrices des matériaux filtrants 14 et 15
Comme on peut le comprendre, lorsque le débit de l'eau qui traverse la
10 conduite est faible, I'eau qui pénètre dans le premier compartiment va traverser
rapidement le matériau filtrant et passer dans le second compartiment. Par contre
lorsque le débit traversant la conduite est plus élevé, ou encore lorsque la porosité
du matériau filtrant va diminuer par exemple du fait d'un léger colmatage, le
niveau d'eau dans le premier compartiment va s'élever dans la cuve, voire même
15 remplir totalement le premier compartiment. Il va donc s'établir un équilibre, la
cuve servant de réservoir tampon, régulant la capacité de diffusion de l'eau à
travers le matériau filtrant.
Le fait que le matériau plan filtrant comporte dans sa structure
polymérique des fonctions ioniques est un avantage important. En effet dans le
20 cas de fonctions polaires (et non ioniques) les liaisons mises en oeuvre sont .rop
labiles et aléatoires, ce qui présente des risques quant à l'efficacité de l'arrêt des
corps toxiques circulant dans la conduite.
Le fait que les fonctions ioniques soient supportées par des gre~fons fixés
sur la structure polymérique proprement dite du matériau est un autre avantage .25 En effet lorsque le matériau filtrant est fonctionnalisé par substitution, c'est-à-dire
par création des fonctions directement sur la structure polymérique du matériau,on obtient un gonflement important du matériau, dès que la capacité d'échange
d'ions atteint une certaine valeur, variable selon le type de fonction ionique. Il
s'ensuit une perte de charge dans la conduite qui est incompatible avec les. débits
30 d'écoulement habituels et qui peut provoquer des débordements inadmissibles. De
plus la fonctionnalisation par substitution diminue ~ortement la résistance
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mécanique clu matériau.
A titre d`exemple, avec un non-tissé viscose, greffé à fonction
carboxyliclue, ayant une capacité d'échange d'ion de 2,6 méq/g on a obtenu un arrêt
des corps toxiques présents dans l'eau à raison de 3mg/l, ladite eau circulant dans
5 la canalisation avec un débit de l'ordre de 5OOml/m2.h. Un tel débit correspond
au débit maximal constaté dans une conduite. La limite de détection prise pour cet
essai était IOO fois inférieure aux normes actuelles de rejets; elle a été suivie par
analyse à l'aide de radio-traceurs, acétate de mercure marqué dans le cas de cetélément.
Grâce au kit de i'invention, il est donc possible d'absorber tous les à-coups
de débit et tous les à-coups de concentration. Il suffit de remplacer régulièrement
le matériau filtrant.
Bien sûr il revient à l'homme du métier de déterminer les fonctions
rétentrices qui seront nécessaires en fonction du risque de pollution spécifique aux
lieux d'implantations du kit de dépollution
La présente invention n'est pas limitée au mode de réa5isation qui vient
d'être décrit à titre d'exemple non exhaustif En particulier si le matériau filtrant
est de préférence sous forme d'lme bande d'un non-tissé; d'un tissu ou d'un tricot
de polypropylène, du fait que ce matériau présente la caractéristique de retenir les
traces d'hydrocarbure présentes dans l'eau à dépolluer, le matériau ~lltrant peut
également être dans toutes matières, notamment cellulosiques, par exemple en
viscose
Le montage du matériau filtrant sur le cadre peut être réalisé par tout
moyen appr~prié S'agissant d'une nappe de non-tissé, cette nappe peut être
simplement placée entre deux montants rectangulaires et coincée entre celles-ci
lors du coulissement de ces montants entre les glissières
Le matériau plan peut aussi être sous toute présentation lui assurant un
contact étroit avec les eaux de rejet, par exemple sous forme de bourres, de
meches
De plus le nombre de cadres peut être supérieur à deux, par exemple trois
cadres, éguipés respectivement d'une nappe de polypropylène, d'un matériau filtrant
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....
. .
anionique et d'un matériau filtrant cationique
Les fonctions ioniques sont par exemple du type sulfonique, carboxylique,
ammonium quaternaire, amine tertiaire ou complexante
