FR2961714A1 - Module de filtration d'eau - Google Patents

Abstract

Module (10) de filtration d'eau comprenant, d'une part, un carter (11) constitué d'une paroi (110) de forme sensiblement cylindrique, et, d'autre part, un faisceau de fibres creuses disposé à l'intérieur dudit carter. Selon l'invention, le carter (11) comporte des moyens (113) d'admission d'eau latéralement à ladite paroi (110). Application à la filtration, notamment par microfiltration, des eaux sanitaires aux points d'usage dans les services à haut risque des établissements de santé.

Description

L'invention concerne un module de filtration d'eau. Elle concerne égale-ment un dispositif de filtration d'eau comprenant un tel module, ainsi qu'un équipement de distribution d'eau raccordé à ce dispositif. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non limitative, dans le domaine de la filtration, notamment par microfiltration, des eaux sanitaires aux points d'usage dans les services à haut risque des établissements de santé. La microfiltration a été développée dans les années 1970 pour sa forte capacité à produire de l'eau potable à grande échelle. La microfiltration sur membranes en fibres creuses est, en particulier, aujourd'hui reconnue comme une technique propre, performante et économique pour la purification de l'eau dans les domaines domestique et industriel. Elle remplace souvent des techniques de traitement plus conventionnelles du fait de sa capacité à éliminer non seulement les petites particules mais aussi les or- ganismes pathogènes, du fait notamment de l'utilisation de fibres creuses dont le seuil de coupure peut descendre jusqu'à 0,1 pm. On notera à cet égard que la présente invention n'est pas limitée à la seule microfiltration, mais peut être également appliquée à l'ultrafiltration (diamètre des fibres compris entre 0,1 et 0,01 pm) et à la nanofiltration (diamètre des fibres compris entre 0,01 et 0,001 pm). Les applications industrielles de la microfiltration sont nombreuses. Dans l'industrie alimentaire, elle concerne par exemple l'élimination de lipides et de bactéries, et l'extraction de levures. Dans l'industrie pharmaceutique, il s'agit de produire de l'eau stérile, de concentrer des enzymes, des vac- cins et des virus, ou de fractionner le sang. Dans d'autres industries, la microfiltration est utilisée pour le traitement d'effluents de lavage de la laine ou de tanneries, le désasphaltage des pétroles bruts, la récupération de catalyseurs en phase liquide. Enfin, dans le domaine spécifique des eaux, la microfiltration est particu- fièrement appropriée pour produire de l'eau potable à grande échelle, assainir les eaux usées et améliorer les qualités organoleptiques de l'eau dans des applications domestiques par l'élimination de composés chimiques de l'eau, chlore, calcaire, etc.

Le composant de base pour la microfiltration sur membranes en fibres creuses est constitué d'un module comprenant un carter de forme sensiblement cylindrique dans lequel est disposé un faisceau de fibres creuses, réalisées par exemple en matériaux sulfonés ou fluorés.

Le EP 1 370 345 BI décrit un module de filtration de ce type comportant, au voisinage d'une ouverture de sortie d'eau du carter, une plaque de base percée de trous aptes à recevoir les extrémités des fibres creuses, lesquelles affectent alors une forme en U, le coude du U étant situé au voisinage d'une ouverture d'entrée d'eau du carter. Dans ce module de fil- tration connu, l'eau à filtrer circule donc sensiblement parallèlement à l'axe du carter cylindrique depuis l'ouverture d'entrée jusqu'à l'ouverture de sortie. Cependant, on constate que la durée de vie de tels modules en termes de volume d'eau traitée est limitée par les colmatages de la charge filtrante ainsi que par les pertes de charge croissantes. Il faut donc changer fréquemment les modules, ce qui est particulièrement pénalisant dans les applications industrielles. Aussi, un but de l'invention est de proposer un module de filtration d'eau qui permettrait d'obtenir, de manière très simple et économique, une du- rée de vie sensiblement plus longue que celle des modules connus. Ce but est atteint, conformément à l'invention, grâce à un module de filtration d'eau comprenant, d'une part, un carter constitué d'une paroi de forme sensiblement cylindrique, et, d'autre part, un faisceau de fibres creuses disposé à l'intérieur dudit carter, remarquable en ce que le carter comporte des moyens d'admission d'eau latéralement à ladite paroi. Ainsi, on comprend que l'invention conduise à ajouter à l'admission axiale connue de l'état de la technique une admission latérale permettant à l'eau d'accéder aux fibres sur toute leur longueur. Il est possible d'obtenir de la sorte un grand volume d'eau traitée, jusqu'à plus de 8 000 litres (pour une surface de filtration de 2 000 cm2, avec un choix de fibres approprié), avec en outre une réduction substantielle de la perte de charge introduite par le filtre.

Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens d'admission latérale sont formés par une pluralité d'orifices d'accès aux fibres creuses, aménagés sur ladite paroi. Lorsque l'entrée d'eau est effectuée selon l'axe du carter cylindrique, la pression hydrostatique créée est appliquée directement au niveau du coude des fibres creuses en U et risque de les endommager, voire les casser, en cas de pression élevée. C'est pour cette raison que l'invention prévoit que le carter comprend à une extrémité d'admission axiale un embout de protection des fibres creuses.

L'invention concerne également un dispositif de filtration d'eau destiné à être raccordé à un équipement de distribution d'eau, remarquable en ce que ledit dispositif comprend une coque, un module de filtration selon l'invention disposé à l'intérieur de ladite coque, et des moyens d'assemblage de la coque audit équipement de distribution d'eau.

Le dispositif de filtration selon l'invention se présente donc comme un conditionnement du module de filtration, objet de l'invention, qui, après raccordement à un équipement de distribution d'eau, robinet ou flexible de douche par exemple, permet en pratique à l'eau ainsi distribuée de circuler à l'intérieur du module pour y être filtrée.

Dans des applications à caractère essentiellement domestique, ou pour des établissements recevant du public autres que des hôpitaux, on peut envisager que ladite coque comporte un bouchon d'accès audit module de filtration d'eau, afin notamment de pouvoir changer le module de filtration après saturation du faisceau de fibres creuses.

Comme cela a déjà été évoqué plus haut, un domaine d'application particulièrement important de l'invention concerne la sécurisation microbiologique de l'eau des réseaux sanitaires, et plus précisément les réseaux d'eau des services à haut risque en milieu hospitalier. On sait en effet que la maîtrise des infections nosocomiales est l'une des principales priorités pour les établissements de santé. Une grande partie de ce type d'infections est véhiculée via l'eau chaude ou froide du réseau sanitaire. La bactérie Legionella, responsable de la légionellose, est particulièrement dangereuse pour les personnes immuno-déficientes et les pa- tients à haut risque. La sécurisation des équipements de distribution de l'eau est une des techniques les plus efficaces dans la lutte contre les microorganismes hydriques, et plus particulièrement la mise en place de systèmes de filtration aux points d'usage de l'eau sanitaire, à savoir les douches et les robinets. Dans ce contexte, il est recommandé pour les services accueillant régulièrement des patients à haut risque de créer des secteurs spécialement équipés de points d'usage sécurisés pour lesquels lesdits moyens d'assemblage sont des moyens de soudage de ladite coque audit équipement de distribution d'eau. Le dispositif de filtration contenant le module est par exemple soudé aux ultrasons à un diffuseur et constitue avec cette dernière une douchette se présentant sous forme d'un ensemble inviolable à usage unique, sans possibilité de changer le module de filtration. Par contre, lorsqu'il n'est pas possible d'identifier des services particuliers pour l'accueil des patients à risque, les points d'usage peuvent être sécurisés au cas par cas dans les chambres occupées occasionnellement par ces patients en installant en fonction des besoins des dispositifs de filtration conformes à l'invention ou par la mise en place d'accès facilités à des points d'usage sécurisés de manière permanente.

L'invention peut également être utilisée dans les services de réanimation pour la prévention des infections liées aux bactéries d'origine hydrique, notamment Pseudomonas aeruginosa, en équipant de dispositifs de filtration conformes à l'invention les postes de lavage chirurgical des mains et de toilettes des patients au lavabo et des nouveau-nés.

Bien entendu, hors application médicale, l'invention prévoit que lesdits moyens d'assemblage sont des moyens démontables, par exemple des moyens de démontage à vis permettant de démonter le dispositif de filtration d'une douchette afin de changer un module usagé. La coque des dispositifs de filtration destinés au milieu hospitalier est gé- néralement fabriquée en un matériau à usage médical. Afin de bloquer tout développement de microorganismes sur la coque et limiter les rétro-contaminations du réseau d'eau par les bactéries portées par l'homme, il est prévu par l'invention qu'un agent bactériostatique est incorporé à ladite coque. La durée de vie du dispositif au sens bactériologique se trouve également augmentée pour passer de 14 jours (filtre tous germes) ou 1 mois (filtre anti-légionelle) aujourd'hui, à 3 mois environ (dans les deux cas), venant ainsi s'ajouter à l'augmentation de la durée de vie en termes de volume d'eau traitée obtenue par ailleurs. Enfin, toujours dans le contexte médical, les produits livrés doivent obligatoirement être stériles, condition indispensable pour leur utilisation dans le domaine de l'hygiène hospitalière dans les services à risque. C'est pour-quoi il y a avantage à ce que le dispositif de filtration selon l'invention soit apte à être stérilisé par rayonnement, notamment gamma, au sens où l'ensemble de ses constituants sont choisis de façon à permettre leur stérilisation par ce rayonnement. 0

On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre du dispositif de l'invention, en référence aux dessins annexés où les mêmes références numériques désignent d'une figure à l'autre des éléments identiques ou fonctionnellement semblables. La Figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un carter d'un module de filtration conforme à l'invention. La Figure 2 est une vue de côté du carter de la Figure 1.

La Figure 3 est une vue en coupe d'un module de filtration comprenant le carter des Figures 1 et 2. La Figure 4a est une vue de côté d'un dispositif de filtration comprenant le module de la Figure 3. La Figure 4b est une vue en perspective du dispositif de filtration de la Fi- gure 4. La Figure 5a est une vue en perspective d'une variante à module inter-changeable du dispositif de filtration des Figures 4a et 4b.

La Figure 5b est une vue en perspective de la variante de la Figure 5a en cours d'extraction du module de filtration. La Figure 6 est une vue en perspective d'un second mode de réalisation d'un carter d'un module de filtration conforme à l'invention.

La Figure 7a est une vue de côté du carter de la Figure 6. La Figure 7b est une vue de dessus de la vue de côté de la Figure 7a. La Figure 8 est une vue en coupe d'un module de filtration comprenant le carter des Figures 6, 7a et 7b. La Figure 9 est une vue de côté d'une douchette comprenant le module 10 de filtration de la Figure 8.

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La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre 15 d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur la Figure 3 est représenté un module 10 de filtration destiné plus spécifiquement à la microfiltration de l'eau aux points d'usage des services à haut risque en milieu hospitalier. Toutefois, ce type de module reste par- 20 faitement utilisable pour d'autres applications, industrielles ou domestiques par exemple. De manière classique, le module 10 de filtration de la Figure 3 est constitué d'un carter 11 dont la paroi 110 est de forme sensiblement cylindrique d'axe A. Le carter 11 présente une ouverture 111 d'admission axiale de 25 l'eau à filtrer et une ouverture 112 de sortie. A l'intérieur du carter 11 est disposé un faisceau 12 de fibres creuses 121 en U dont les extrémités débouchent dans des trous ménagés dans une plaque 13 de base au voisinage de l'ouverture 112 de sortie. Le EP 1 370 345 BI précité fournit un exemple d'un module de ce type. 30 De manière à permettre la filtration stérilisante de l'eau du point de vue microbiologique, le seuil de coupure des fibres creuses 121 est de préférence de 0,1 pm et, dans tous les cas, inférieur à 1,5 pm. Comme on l'a indiqué plus haut, l'invention peut être également appliquée à des fibres permettant une ultrafiltration (diamètre des fibres compris entre 0,1 et 0,01 pm) et ou une nanofiltration (diamètre des fibres compris entre 0,01 et 0,001 pm). Le matériau constituant les fibres creuses est par exemple choisi parmi des composés sulfonés ou fluorés en eux-mêmes connus. La surface de filtrage requise est calculée en fonction de la longueur des fibres, de leur nombre et de leur diamètre. Comme le montrent plus particulièrement les Figures 1 et 2, le carter 11 du module 10 de filtration est muni de moyens d'admission latérale per- mettant à l'eau à filtrer de pénétrer à l'intérieur du carter à travers la paroi cylindrique 110 et donc d'accéder à la charge filtrante 12 sur toute le longueur des fibres creuses 121. Dans le mode de réalisation des Figures 1 et 2, les moyens d'admission axiale sont constitués par des orifices 113 d'accès aux fibres ménagés sur la paroi 110. Il en résulte un volume d'eau traitée avant colmatage pouvant dépasser 8 000 litres (pour une surface de filtration de 2 000 cm2), à comparer avec les 2 000 litres obtenus avec les modules de filtration habituels à admission axiale seule. Le module 10 de filtration selon l'invention présente donc une durée de vie en termes de volume d'eau traitée nettement améliorée par rapport aux modules existants. De plus, par un dimensionnement réalisant un compromis entre les dimensions du carter 11 et le diamètre des fibres 121, il est possible d'obtenir une filtration de l'eau avec une faible perte de charge.

Les Figures 4a et 4b montrent un dispositif 20 de filtration notamment destiné à être raccordé à un équipement de distribution du type robinet, non représenté. Le dispositif 20 de filtration des Figures 4a et 4b comprend une coque extérieure 23 dans laquelle est disposé le module 10 de filtration de la Fi- gure 3. La coque 23 du dispositif présente une tubulure 21 d'entrée d'eau à raccorder au tuyau de sortie d'un robinet et une tubulure 22 de sortie de l'eau filtrée. A l'intérieur de la coque 23 est prévu un système 24 de cloisonnement obligeant l'eau à entrer dans le module 10 à la fois axialement par l'ouverture 111 et transversalement à travers la paroi 110 du carter 11 par les orifices 113, et à ressortir du module 10 par l'ouverture 112 de sortie pour rejoindre la tubulure 22 de sortie de la coque 23. La tubulure 21 d'entrée du dispositif 20 de filtration peut être raccordée de manière démontable au tuyau de sortie d'un robinet, de préférence par un système de raccord rapide, non représenté, incorporant un joint d'étanchéité (ou bien par un système de vissage classique). Dans une application à l'hygiène hospitalière, les différents composants de la coque 23 sont réalisés par injection d'un matériau plastique, puis assemblés par soudage aux ultrasons. Le dispositif 20 de filtration se pré-sente donc comme un ensemble inviolable, à usage unique jusqu'à épuisement du faisceau de fibres creuses du module 10. Le changement de module 10 de filtration ne peut être effectué qu'en changeant le dispositif 20 dans son ensemble.

Le matériau plastique de la coque 23 est alors de préférence un matériau plastique à usage médical, comme un ABS de grade médical. Avantageusement, un agent bactériostatique, par exemple à base d'argent est incorporé au matériau plastique au moment de l'injection afin d'empêcher le développement de microorganismes sur la coque et éliminer les risques de rétro-contaminations par les bactéries de l'homme. Comme mentionné plus haut, cette disposition offre l'avantage d'augmenter la durée de vie bactériologique du dispositif 20 de filtration. Dans le même contexte médical, les éléments constitutifs du dispositif 20 de filtration sont sélectionnés de façon à permettre leur stérilisation par rayonnement, notamment gamma, condition obligatoire pour leur utilisation dans les services à risque des établissements de santé. Les Figures 5a et 5b concernent une version grand public du dispositif de filtration des Figures 4a et 4b. Dans cette version à usage principalement domestique, le dispositif 30 de filtration comporte une coque 23 démontable au moyen d'un bouchon 31 vissable, de manière à pouvoir dégager hors de la coque un module 10 de filtration usagé pour le remplacer par un module neuf.

Sur la Figure 9 est représenté un dispositif 20' de filtration formé d'une coque 23' à l'intérieur de laquelle est placé un module 10' de filtration dont une vue en coupe est montrée sur la Figure 8. Dans cet exemple, la coque 23' du dispositif 20' de filtration est assem- blée à un diffuseur 40, l'ensemble corps et diffuseur se présentant sous la forme d'une douchette. Dans une version médicale, la coque 23' est soudée aux ultrasons sur le corps 41 du diffuseur 40, l'ensemble devenant de ce fait un équipement à usage unique, sans possibilité de remplacement du module 10' de filtra- tion. Dans une version grand public, la coque 23' peut être montée, ou démontée, à l'aide de moyens de vissage sur le corps 41 de la douchette afin de pouvoir dégager le module 10' de filtration pour le remplacer par un module neuf en cas de besoin.

Comme le montre la Figure 9, le dispositif 20' de filtration est conçu de manière à permettre à la fois une admission axiale et une admission latérale de l'eau à filtrer dans le module 10', la circulation de l'eau étant forcée à l'intérieur du module 10' du fait que le dispositif 20' est fermé hermétiquement par une collerette 24' s'appuyant sur un épaulement annulaire 42 du corps 41 de la douchette 40. Contrairement aux dispositifs 20 et 30 des Figures 4a à 5b, on peut observer sur la Figure 9 que l'entrée de l'eau dans le dispositif 20' de filtration s'effectue à travers la tubulure 21 d'entrée dans l'axe du module 10'. Le coude des fibres creuses 121 en U se trouvant directement en regard de la tubulure, il y a un risque que, sous l'action d'une forte pression hydrostatique, les fibres creuses 121 soient endommagées. C'est pour remédier à cette situation qu'est prévu sur le carter 11 du module 10' un embout 114 de protection. On peut voir sur les Figures 6, 7a, 7b et 8 que cet embout 114 de protec- tion des fibres se présente sous la forme d'une capsule disposée sur l'ouverture 111 d'entrée du carter 11.

Des fentes 115 sont ménagées sur la capsule 114 de façon à ce que l'eau à filtrer puisse être admise axialement à l'intérieur du module 10' de filtration pour y être filtrée par le faisceau 12 de fibres creuses 121.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Module (10 ; 10') de filtration d'eau comprenant, d'une part, un carter (11) constitué d'une paroi (110) de forme sensiblement cylindrique, et, d'autre part, un faisceau (12) de fibres creuses (121) disposé à l'intérieur dudit carter, caractérisé en ce que le carter (11) comporte des moyens (113) d'admission d'eau latéralement à ladite paroi (110).
2. 2. Module de filtration selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens d'admission latérale sont formés par une pluralité d'orifices (113) d'accès aux fibres creuses (121) aménagés sur ladite paroi (110).
3. 3. Module de filtration selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le carter (11) comprend à une extrémité d'admission axiale un embout (114) de protection des fibres creuses (121). 15
4. 4. Dispositif (20 ; 30 ; 20') de filtration d'eau destiné à être raccordé à un équipement (40) de distribution d'eau, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend : - une coque (23 ; 23'), - un module (10 ; 10') de filtration selon l'une quelconque des revendica-20 tions 1 à 3 disposé à l'intérieur de ladite coque, et - des moyens d'assemblage de la coque (23 ; 23') audit équipement de distribution d'eau.
5. 5. Dispositif de filtration selon la revendication 4, dans lequel un agent 25 bactériostatique est incorporé à ladite coque (23 ; 23').
6. 6. Dispositif de filtration selon la revendication 4, dans lequel ladite coque (23) comporte un bouchon (31) d'accès audit module (10) de filtration d'eau. 30
7. 7. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel lesdits moyens d'assemblage sont des moyens de soudage de ladite coque (23 ; 23') audit équipement (41) de distribution d'eau.
8. 8. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel lesdits moyens d'assemblage sont des moyens démontables, notamment des moyens à vis.
9. 9. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, apte à être stérilisé par rayonnement, notamment gamma.
10. 10. Système comprenant un équipement de distribution d'eau ainsi qu'un dispositif de filtration d'eau selon l'une quelconque des revendications 4 à 9 raccordé audit équipement.
11. 11. Système selon la revendication 10, constitué par un robinet de distribution d'eau.
12. 12. Système selon la revendication 10, constitué par une douchette (40) 20 de distribution d'eau.15