FR2969997A1 - Dispositif de recylcage et de traitement d'une eau de lavage chargee en particules, notamment cimentaires - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif pour le traitement et le recyclage d'une eau contenant des particules cimentaires caractérisé en ce qu'il comprend : a. un dispositif (100) de décantation ou de filtration apte à retenir les particules cimentaires contenues dans l'eau ; b. un dispositif de pompage (271, 272, 273) comprenant conduit (272) d'aspiration et un conduit (274) de refoulement, l'aspiration étant en communication hydraulique avec un bac de récupération (130) contenant l'eau filtrée ou décantée ; c. des moyens (282, 283, 278) pour connecter le conduit de refoulement (274) du dispositif de pompage avec une source (280) de dioxyde de carbone ; d. des moyens(281, 390, 381, 382) pour injecter ledit dioxyde de carbone dans l'eau dans le conduit de refoulement du dispositif de pompage.
Description
L'invention concerne un dispositif de recyclage et de traitement d'une eau de lavage contenant des particules, notamment cimentaires. Elle est plus particulièrement adaptée au domaine des chantiers de construction mettant en oeuvre des matériels en contact avec des produits cimentaires et de l'eau, tels que du béton ou du mortier, lesquels matériels doivent être lavés. Les matériels de chantier utilisés pour la préparation et la mise en oeuvre des produits cimentaires, tels que les bennes à béton ou toupies, doivent impérativement être nettoyés après utilisation pour éviter que la prise du ciment à l'intérieur de ceux-ci n'en réduise les capacités techniques, voire les rendent inutilisables. Ce nettoyage est généralement réalisé à l'aide d'un jet d'eau à haute pression, avant que le produit n'atteigne un degré de prise suffisant pour empêcher son décollement par cette technique. Ce jet d'eau décolle le produit cimentaire en contact avec le matériel, produit qui se détache sous la forme de résidus plus ou moins solides et plus ou moins fins, lesquels sont transportés par l'écoulement de l'eau de lavage.
Pou r faciliter cette opération de lavage et assurer la sécurité des opérateurs durant cette opération, il est courant d'utiliser des podiums de lavage. Ces podiums permettent, notamment, d'accéder plus facilement à l'intérieur du matériel en cours de nettoyage tout en plaçant ledit matériel dans une position facilitant l'écoulement de l'eau de lavage. L'eau de lavage étant chargée en particules particulièrement abrasives et corrosives, celle-ci ne peut être directement aspirée par les dispositifs de lavage à haute pression, sous peine de les dégrader très rapidement. C'est pourquoi l'eau de lavage est le plus souvent rejetée à même le sol alors que le dispositif de lavage à haute pression utilise l'eau du réseau. Cette situation est particulièrement défavorable d'un point de vue environnemental, tant pour la consommation d'eau qu'elle occasionne, que pour la pollution qu'elle produit. Pour résoudre ces inconvénients, il est connu d'adjoindre au podium de lavage un dispositif de récupération de l'eau souillée avec optionnellement l'aspiration de cette eau pour le lavage, après décantation de celle-ci. Cette solution de l'art antérieur nécessite des bacs de rétention de volume 30 important : - soit pour contenir toute l'eau de lavage dans le cas d'une simple récupération ; - soit pour créer un volume tampon suffisant pour permettre la décantation des particules les plus fines, qui sont aussi les plus génératrices d'usure des moyens de lavage à haute pression. Pour résoudre cet inconvénient relatif à l'encombrement, il est connu de l'art antérieur de réaliser un traitement chimique de l'eau, lequel traitement agit notamment sur les ions Ca+ afin d'accélérer la précipitation des particules. Ce traitement est réalisé avec des produits correcteurs de pH, analogues aux produits utilisés à cette fin dans les piscines ou par injection de dioxyde de carbone (CO2) dans le bac de décantation tel que décrit dans la demande de brevet européenne EP-B-2 221 434. Outre la complexité des installations de l'art antérieur, leur encombrement et leurs fonctionnalités nécessitent l'utilisation de dispositifs dédiés à un type de podium compatible. Par suite, elles ne sont pas adaptables à des équipements existants, notamment dans le secteur artisanal, particulièrement représenté dans ce secteur d'activité. De plus, le traitement par injection de dioxyde de carbone selon l'art antérieur nécessite la présence sur le chantier d'un cadre comprenant des bouteilles de gaz.
Outre le fait d'être consommateur de gaz, la présence d'un tel dispositif sous pression dans un environnement de chantier de construction n'est pas sans poser des difficultés. L'invention vise à résoudre les inconvénients de l'art antérieur et propose à cette fin un dispositif pour le traitement et le recyclage d'une eau contenant des particules cimentaires ledit dispositif comprenant : a. un dispositif de décantation ou de filtration apte à retenir les particules cimentaires contenues dans l'eau ; b. un dispositif de pompage comprenant conduit d'aspiration et un conduit de refoulement, l'aspiration étant en communication hydraulique avec un bac de récupération contenant l'eau filtrée ou décantée ; c. des moyens pour connecter le conduit de refoulement du dispositif de pompage avec une source de dioxyde de carbone ; d. des moyens pour injecter ledit dioxyde de carbone dans le conduit de refoulement du dispositif de pompage. Ainsi, le dispositif objet de l'invention réalise une filtration / décantation de l'eau souillée par des particules cimentaires de sorte à en éliminer ces particules abrasives, notamment les fines, susceptibles de gommer les pompes d'aspiration ou les pompes des dispositifs de lavage sous pression. L'eau de lavage peut ainsi avantageusement circuler en circuit fermé. L'eau est traitée vis-à-vis du pH par injection de CO2 dans le conduit de refoulement de la pompe ce qui assure une efficacité maximale du gaz injecté. Ainsi, selon la nature des installations et les quantités d'eau à traiter, le dispositif 5 objet de l'invention peut être mis en oeuvre selon deux procédés. Selon un premier procédé objet de l'invention pour le recyclage et le traitement d'une eau de lavage contenant des particules cimentaires au moyen du dispositif précédent, ledit procédé comprend des étapes consistant à : collecter l'eau de lavage contenant des particules cimentaires ; 10 ii. filtrer l'eau souillée de sorte à retenir les particules dont le diamètre est supérieur à 50 pm et la stocker dans un bac de récupération ; iii. renvoyer l'eau ainsi filtrée du bac de récupération vers les moyens de lavage ; iv. vider le bac de récupération, à l'aide des moyens de pompage en traitant 15 l'eau par injection de dioxyde de carbone (CO2) dans le conduit de refoulement. Ce mode de réalisation du procédé objet de l'invention est plus adapté aux petits chantiers de durée réduite. II utilise peu de dioxyde de carbone, celui-ci étant amené sur le chantier au moment de la récupération des eaux souillées, lesquelles eaux, 20 débarrassées de leurs particules et dont le pH a été corrigé pour le ramener à des valeurs acceptables, peuvent, selon les législations en vigueur, être évacuées vers le tout à l'égout ou faire l'objet d'un épandage. Selon un deuxième procédé objet de l'invention pour le recyclage et le traitement d'une eau de lavage contenant des particules cimentaires au moyen d'un dispositif 25 selon un mode de réalisation de l'invention, ledit procédé comprend des étapes consistant à : x. collecter l'eau de lavage contenant des particules cimentaires ; Y. filtrer l'eau souillée de sorte à retenir les particules dont le diamètre et supérieur à 50 pm et la stocker dans un bac de récupération ; 30 z. renvoyer l'eau ainsi filtrée vers les moyens de lavage au moyen du dispositif de pompage en injectant du dioxyde de carbone dans le conduit de refoulement dudit dispositif de pompage.
Ce procédé est plus particulièrement adapté aux chantiers plus importants et /ou de durée plus longue et permet un recyclage complet de l'eau de lavage des matériels, tout en préservant d'une consommation excessive de dioxyde de carbone celui-ci n'étant injecté qu'au moment de l'utilisation de l'eau recyclée.
Dans tout le texte, 1 bar = 105 N/m2, 1 pm = 10-6 mètre. L'invention peut être mise en oeuvre selon les modes de réalisation avantageux exposés ci-après, lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif objet de l'invention 10 comprend : e. des moyens de filtration constitués d'un feutre aiguilleté de polypropylène dont le diamètre de pore est compris entre 20 pm et 100 pm et préférentiellement égal à 50 pm. Ainsi, les moyens de filtration permettent de retenir les particules, notamment les 15 fines, susceptibles d'endommager le dispositif de pompage ou les moyens de lavage tout en assurant un débit de filtration suffisant pour conserver un volume de bac de récupération, faisant office de volume tampon, raisonnable. La nature du feutre lui confère une résistance suffisante pour utiliser le textile comme poche de récupération des boues. 20 Avantageusement, les moyens d'injection comprennent des moyens de segmentation du jet gazeux, placés dans le conduit de refoulement. Ainsi l'efficacité du jet gazeux est améliorée en augmentant la surface d'échange entre le liquide et le gaz. Avantageusement, les moyens de segmentation comprennent : di. un tube d'injection s'étendant axialement sensiblement 25 parallèlement au flux de fluide dans le conduit de refoulement ; dii. une buse d'injection à l'extrémité dudit tube ladite buse comprenant un orifice radial obstrué par une bague élastique ; diii. des moyens aptes à maintenir axialement ladite bague élastique de sorte que celle-ci puisse être expansée radialement par la 30 pression du gaz s'appliquant sur l'orifice radial. Les moyens de segmentation selon ce mode de réalisation du dispositif objet de l'invention sont particulièrement simples, et ne comportent pas de pièce en mouvement.
Ils sont ainsi robustes et peuvent être remplacés facilement sans compétences particulières, ils sont particulièrement adaptés à un fonctionnement dans un environnement agressif. Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif objet de l'invention les moyens de connexion du conduit de refoulement à la source de dioxyde de carbone comprennent un segment de conduit formant venturi, l'injection de dioxyde de carbone étant réalisée au col du venturi. Ainsi, l'efficacité de l'interaction entre les bulles de dioxyde de carbone et le flux fluide est améliorée. Avantageusement, le dispositif objet de l'invention comprend : f. des moyens pour automatiser l'injection de dioxyde de carbone dans le conduit de refoulement du dispositif de pompage lors du fonctionnement dudit dispositif. Ainsi, la consommation de CO2 est réduite au strict nécessaire. L'invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence aux figures 1 à 3, dans les quelles : - la figure 1, illustre selon une vue globale en perspective une installation de collecte, filtration et décantation des eaux de lavage, adaptable à un podium de lavage et au dispositif de traitement selon un exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention ; - la figure 2, montre selon une vue en coupe, figure 2A, le coffre de filtration et de décantation du dispositif de la figure 1, équipé d'un dispositif de pompage et d'injection de gaz, la figure 2A montrant selon une vue en perspective, les moyens de filtration, adaptés à un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention ; - et la figure 3 représente selon une vue de détail en coupe longitudinale un exemple de réalisation du segment de conduit de refoulement du dispositif objet de l'invention comprenant un tube d'injection en coupe partielle. Figure 1, selon un exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention celui-ci met en oeuvre un dispositif (100) de collecte de filtration / décantation des eaux de lavage de matériels (190) destinés à transporter des produits cimentaires humides. Ledit dispositif (100) de collecte et de filtration comprend un premier (110) bac de collecte montés sur des pieds télescopiques (111) pour connecter ce bac de collecte avec un podium de lavage (180). Les eaux de lavage souillées sont conduites via une goulotte (151, 152) jusqu'à un coffre (140) de filtration décantation, lequel coffre comprend un bac de déversement (120) et un bac de récupération (130). Figure 2A, selon une vue en coupe d'un exemple de réalisation du coffre (140) de filtration / décantation. Selon cet exemple de réalisation, celui-ci comprend deux bacs (120, 130) séparés par une cloison (240) perméable, par exemple au travers d'un orifice (242) de communication, de sorte que le niveau (241) d'eau est le même dans ces deux bacs (120, 130). L'eau souillée est déversée dans le premier bac (120) du coffre (140) à travers un panier perforé (250) dont les parois sont tapissées d'un filtre (260) apte à retenir les particules solides contenues dans l'eau souillée et dont le diamètre est supérieur à 50 pm. Figure 2B, selon un exemple de réalisation, le filtre (260) est constitué d'un feutre aiguilleté de polypropylène sur support tissu, typiquement d'une épaisseur de 1,8 mm pour un poids spécifique de 0,35 Kg.m-2. Un tel feutre présente un diamètre de pore de 52 pm (52.10-6 mètres), suffisamment fin pour arrêter les fines. La capacité de filtration est de l'ordre de 2 m3.s-' par m2 de filtre. Selon un exemple de réalisation les feuilles de feutres sont assemblées et cornet par couture avec des renforcements (261) en toile dans les angles dudit cornet. En revenant à la figure 2A, les fines (290) contenues dans l'eau souillée sont arrêtées par le filtre (260) et se stockent au fond du panier (260). L'eau ainsi filtrée, subit une première décantation dans le premier bac (120) du coffre, puis une deuxième décantation dans le bac deuxième bac (130), dit bac de récupération. Des moyens de pompage comprenant une pompe (271), permettent de récupérer l'eau décantée et filtrée contenue dans le bac (130) de récupération, soit pour vider ledit bac (130) soit pour renvoyer l'eau qu'il contient vers les moyens de lavage. À cette fin, le conduit (272) d'admission de la pompe (271) plonge dans le bac (130) de récupération, dans lequel il aspire l'eau filtrée et décantée à travers une crépine (273). La pompe (271) refoule l'eau ainsi pompée à travers un conduit (274) de refoulement. Une vanne de dérivation (275) permet d'orienter le flux de refoulement selon deux direction, selon une première direction (276) ledit flux est envoyé sans traitement particulier et selon une seconde direction (277) ledit flux, subit un traitement visant à en corriger le pH. Dans ce cas, selon un exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention, le flux de refoulement de la pompe (270) est orienté vers un segment (278) du conduit de refoulement, lequel segment (278) comprend une portion convergente et une portion divergente de sorte à former un venturi, et un tube d'injection (281) relié à une source (280) de dioxyde de carbone, permet d'injecter ledit dioxyde de carbone dans le flux (277) sortant au col du venturi. Cette injection de dioxyde de carbone (CO2) permet d'abaisser le pH du flux (277) d'eau refoulée. Un robinet (282) et un détendeur (283) placés en sortie de la source (280) de CO2 permettent de régler la pression et le débit de gaz pour obtenir le niveau de pH désiré, généralement situé entre 6,5 et 8,5 en fonction du débit de refoulement et du pH initial de l'eau filtrée et décantée contenu dans le bac (130) de rétention. Ces conditions d'injection peuvent être réglées au moyens de tables, après une mesure du pH, par exemple au moyen d'un papier dit tournesol. Selon un mode de réalisation particulier, la vanne de dérivation (275) le robinet (282) et le détendeur (283) peuvent être pilotés électriquement et asservis à une mesure électronique du pH de l'eau du flux (277) de refoulement, ainsi, le dispositif de traitement est apte à fonctionner de manière autonome et automatique. À titre d'exemple, une injection de 400 grammes de CO2 par heure sous une pression d'un bar, permet de ramener le pH d'une valeur de 12 à une valeur de 7, pour un débit de refoulement à la pompe de 3 m3 par heure.
Figure 3, selon un exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention, le tube d'injection (281) arrive axialement jusqu'au col du venturi du segment (278) du conduit de refoulement. Ledit tube (281) comporte à son extrémité une buse (380) d'injection, laquelle buse comporte des orifices (381, 382) en communication avec la source de dioxyde de carbone. Lesdits orifices (381, 382) sont obturés par une bague (390) élastique coaxiale au tube d'injection. Ladite bague est constituée d'un élastomère au comportement caoutchouctique apte à résister aux agressions du flux (277) fluide. Sous l'effet de la pression de gaz arrivant dans les orifices radiaux (381, 382) de la buse, la bague élastique s'expanse radialement laissant échapper le gaz. La pression de gaz s'équilibrant alors avec la pression fluide au col du venturi, l'élasticité de la bague la ramène au contact de la buse (380), obstruant ainsi les orifices (381, 382). Selon la pression du dioxyde de carbone, l'élasticité de la bague et la pression au col du venturi, il se produit un régime vibratoire segmentant le jet fluide dans le flux (277) d'écoulement. Par la création de ces bulles, la surface d'échange entre le gaz et le fluide augmente améliorant ainsi l'efficacité du traitement. Lorsqu'aucune pression de gaz n'est injectée, la bague élastique (390) obstruant les orifices (381, 382) empêche l'eau de refoulement de s'introduire dans le tube (281) d'injection.
La forme de venturi du segment (278) d'injection favorise un sens de flux (277) du liquide, lequel emmène le bulles de gaz dans cette direction et évite ainsi la création d'une accumulation de gaz, limitant les risques de désamorçage de la pompe (271). L'eau ainsi traitée peut être dirigée vers les moyens de lavage, vers une citerne de récupération pour un épandage ultérieur ou vers le tout à l'égout si la législation l'autorise. Lorsque l'eau ainsi traitée est dirigée vers des moyens de lavage, un surpresseur situé en aval du segment (278) de traitement. La description ci-avant et les exemples de réalisation montre que l'invention atteint les objectifs visés, en particulier, elle permet le traitement des eaux de lavage des matériels transportant des produits cimentaires, dans un volume compact et adaptable à des podiums de lavage en limitant la consommation de dioxyde de carbone. 15 25
Claims (4)
- REVENDICATIONS1. Dispositif pour le traitement et le recyclage d'une eau contenant des particules cimentaires caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif (100) de décantation ou de filtration apte à retenir les particules cimentaires contenues dans l'eau ; un dispositif de pompage (271, 272, 273) comprenant conduit (272) d'aspiration et un conduit (274) de refoulement, l'aspiration étant en communication hydraulique avec un bac de récupération (130) contenant l'eau filtrée ou décantée ; des moyens (282, 283, 278) pour connecter le conduit de refoulement (274) du dispositif de pompage avec une source (280) de dioxyde de carbone ; des moyens(281, 390, 381, 382) pour injecter ledit dioxyde de carbone dans le conduit de refoulement du dispositif de pompage.
- 2. Procédé pour le recyclage et le traitement d'une eau de lavage contenant des particules cimentaires au moyen d'un dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes consistant à: collecter l'eau de lavage contenant des particules cimentaires ; ii. filtrer l'eau souillée de sorte à retenir les particules dont le diamètre est supérieur à 50 pm et stocker cette eau dans un bac de récupération (130) ; iii. renvoyer l'eau ainsi filtrée du bac de récupération (130) vers les moyens de lavage ; iv. vider le bac (130) de récupération, à l'aide des moyens de pompage (271) en traitant l'eau par injection de dioxyde de carbone (CO2) dans le conduit de refoulement.
- 3. Procédé pour le recyclage et le traitement d'un eau de lavage contenant des particules cimentaires au moyen d'un dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes consistant a. b. c. d. 5
- 4. 105. 6. 25 7. 30. 10 à: x. collecter l'eau de lavage contenant des particules cimentaires ; Y. filtrer l'eau souillée de sorte à retenir les particules dont le diamètre et supérieur à 50 pm et la stocker dans un bac (130) de récupération ; z. renvoyer l'eau ainsi filtrée vers les moyens de lavage au moyen du dispositif de pompage (271) en injectant du dioxyde de carbone dans le conduit de refoulement dudit dispositif de pompage. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : e. des moyens de filtration (261) constitués d'un feutre aiguilleté de polypropylène dont le diamètre de pore est compris entre 20 pm et 100 pm et préférentiellement égal à 50 pm. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'injection comprennent des moyens (381, 382, 390) de segmentation du jet gazeux, placés dans le conduit de refoulement Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de segmentation comprennent : di. un tube d'injection (281) s'étendant axialement sensiblement parallèlement au flux (277) de fluide dans le conduit de refoulement ; dii. une buse (380) d'injection à l'extrémité dudit tube, ladite buse comprenant un orifice (381, 382) radial obstrué par une bague (390) élastique ; diii. des moyens aptes à maintenir axialement ladite bague élastique de sorte que celle-ci puisse être expansée radialement par la pression du gaz s'appliquant sur l'orifice (381, 382) radial. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de connexion du conduit de refoulement à la source (280) de dioxyde de carbone comprennent un segment de conduit (278) formant venturi, l'injection de dioxyde de carbone étant réalisée au col du venturi.8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour automatiser l'injection de dioxyde de carbone dans le conduit de refoulement du dispositif de pompage lors du fonctionnement dudit dispositif.5
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