FR3027301A1 - Dispositif de potabilisation d'une eau non potable. - Google Patents

Abstract

Dispositif de potabilisation de l'eau comprenant un sous-ensemble hydraulique (1-7) comprenant une entrée (3) apte à recevoir l'eau à traiter, un moyen de filtration (4), un moyen germicide (6) et une sortie (7) apte à délivrer l'eau traitée, fluidiquement connectés en série, la traversée du sous-ensemble hydraulique (1-7) par l'eau étant assurée par gravitation, et un sous-ensemble électrique (8-13) autonome apte à alimenter le moyen germicide (6).

Description

Dispositif de potabilisation d'une eau non potable. La présente invention concerne un dispositif de traitement de l'eau afin de la rendre potable.

Dans le domaine du traitement de l'eau il est connu de grosses installations typiquement destinées à une commune et aptes à répondre aux besoins en eau potable de plusieurs centaines ou milliers de personnes. Une telle installation n'est pas adaptée à un peuplement isolé regroupant quelques personnes ou dizaines de personnes et ne disposant pas nécessairement d'un accès à un réseau électrique.

Pourtant, un besoin d'une installation permanente de petite capacité existe. Suite à une catastrophe naturelle, un réseau public d'adduction en eau potable peut être interrompu ou inopérant. Un accès au réseau électrique peut aussi être problématique. L'eau potable étant une nécessité de première urgence, il est souhaitable de pouvoir rétablir rapidement, un approvisionnement en eau potable.

Pour cela un dispositif de potabilisation de l'eau, avantageusement autonome énergiquement, électriquement et hydrauliquement, et aisément transportable afin de pouvoir être mis en oeuvre rapidement dans un environnement perturbé, est souhaitable. H existe la solution d'un traitement chloré de l'eau, mais cette solution n'est pas 20 efficace en ce qui concerne l'élimination des agents pathogènes. Le dispositif revendiqué vise donc à remédier aux insuffisances des dispositifs et procédés actuels de traitement des eaux impropres à la consommation. La présente invention propose un dispositif de potabilisation de l'eau, typiquement apte à traiter 1000 litres d'eau par jour, permettant de couvrir les besoins 25 de 50 personnes. L'invention a pour objet un dispositif de potabilisation de l'eau comprenant un sous-ensemble hydraulique comprenant une entrée apte à recevoir l'eau à traiter, un moyen de filtration, un moyen germicide et une sortie apte à délivrer l'eau traitée, fluidiquement connectés en série, la traversée du sous-ensemble hydraulique par 30 l'eau étant assurée par gravitation, et un sous-ensemble électrique autonome apte à alimenter le moyen germicide. Selon une autre caractéristique, le sous-ensemble hydraulique comprend encore une vanne de sectionnement, disposée en amont de l'entrée. Selon une autre caractéristique, le sous-ensemble hydraulique comprend 35 encore un limiteur de débit, disposé en amont du moyen germicide. Selon une autre caractéristique, le sous ensemble électrique comprend un interrupteur marche/arrêt de commande du moyen germicide, préférentiellement couplé à un témoin de fonctionnement. Selon une autre caractéristique, le moyen de filtration comprend au moins deux filtres, disposés en série, présentant des mailles de filtration décroissantes de l'amont 5 vers l'aval, préférentiellement comprises entre 20 pm et 1 pm. Selon une autre caractéristique, le moyen germicide comprend un réacteur à lampe Uvc. Ce réacteur à lampe Uvc peut être constitué par une lampe de 11 W fournissant une puissance germicide de 2,6 W UVc autorisant un débit nominal de 104 1/h pour une dose UVc moyenne minimale de 40 mJ/cm2 avec une perméabilité /o de l'eau de 90%. Selon une autre caractéristique, le sous-ensemble électrique comprend encore une batterie et un panneau solaire, apte à faire fonctionner le réacteur Uvc et recharger la batterie. Selon une autre caractéristique, le sous-ensemble électrique comprend encore 15 une unité de gestion, assurant les fonctions de : pilotage de la charge de la batterie, protection contre les surcharges, protection contre les surtensions, protection contre les surtempératures, protection contre la décharge profonde de la batterie, protection contre l'inversion de polarité et le court-circuit du panneau solaire, protection contre l'inversion de polarité et le court-circuit du moyen germicide, fusible électronique 20 automatique, protection contre le circuit ouvert sans batterie, protection contre l'inversion de courant nocturne, et affichage d'un niveau de charge de la batterie. Selon une autre caractéristique, le sous-ensemble électrique comprend encore un ballast assurant une fonction d'adaptation et de régulation des courants et tensions. 25 Selon une autre caractéristique, le dispositif comprend encore un coffret support de dimensions sensiblement égales à 600x600x150 mm, apte à accueillir tous les composants, à l'exception du panneau solaire. Le dispositif de potabilisateur de l'eau revendiqué est avantageusement utilisable dans les régions à faible peuplement, telles que les zones sahéliennes par 30 exemple. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 présente un schéma d'implantation des composants selon un mode 35 de réalisation, - la figure 2 présente un schéma électrique selon un mode de réalisation.

Un dispositif de potabilisation de l'eau doit être en mesure de transformer une eau à traiter en une eau traitée apte à la consommation humaine présentant une innocuité biologique. Pour cela le dispositif comprend un sous-ensemble hydraulique 1-7, apte à recevoir une eau à traiter, à la traiter et à délivrer une eau traitée, et un 5 sous-ensemble électrique 8-13. Le sous-ensemble hydraulique 1-7, tel que visible à la figure 1, comprends des composants hydrauliques, apte à la circulation de l'eau, connectées fluidiquement entre eux. Ces composants comprennent, de l'amont vers l'aval, une entrée 3 apte à recevoir l'eau à traiter, un moyen de filtration 4, un moyen germicide 6 et une sortie 7 apte à délivrer l'eau traitée. 10 Selon un mode de réalisation préférentiel, les composants de connexion sont au standard 3/4", encore dénommé 20X27, et correspondant à un diamètre nominal utile sensiblement égal à 19mm. Le traitement de l'eau comprend essentiellement deux opérations; une opération de filtration, visant à retirer les particules solides éventuellement présentes 15 dans l'eau à traiter et une opération de désinfection visant à détruire, ou au moins à rendre inoffensifs, tous les germes, potentiellement pathogènes éventuellement présents dans l'eau à traiter, par une action germicide. Le moyen de filtration 4 est, de préférence et avantageusement, disposé en amont du moyen germicide 6. Le sous-ensemble hydraulique 1-7 comprend ainsi de l'amont vers l'aval : une entrée 3, un 20 moyen de filtration 4, un moyen germicide 6 et une sortie 7. L'ordre de ces deux opérations (filtration et désinfection) pourrait être inversé ; cependant, on conçoit que l'efficacité du moyen germicide est bien meilleure sur une eau déjà filtrée. L'énergie hydraulique, nécessaire pour que l'eau puisse traverser le sous-25 ensemble hydraulique 1-7 et vaincre les inévitables résistances et pertes de charges occasionnées par les composants et les divers moyens de raccordement, est obtenue en utilisant judicieusement la gravité. Pour cela l'eau à traiter et introduite par à l'entrée 3 du dispositif, est stockée et/ou acheminée depuis une localisation située en contrehaut de ladite entrée 3. Ceci permet de ne pas nécessiter une source d'énergie 30 pour la mise en circulation de l'eau au travers du dispositif et ainsi de garantir une autonomie en termes d'énergie hydraulique. Le sous-ensemble électrique 8-13 est apte à alimenter en énergie électrique les différents composants du sous-ensemble hydraulique 1-7. Selon un mode de réalisation préférentiel, au moins le moyen germicide 6 nécessite une énergie 35 électrique pour fonctionner. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le sous-ensemble électrique 8-13 est avantageusement autonome en ce qu'il ne nécessite aucun raccordement à un quelconque réseau pour produire l'énergie électrique nécessaire. Ainsi le dispositif selon l'invention est avantageusement autonome pour toutes les énergies dont il a besoin : énergie hydraulique obtenue par gravitation et énergie 5 électrique auto produite. Le dispositif peut ainsi être utilisé sans raccordement à un réseau. Afin de pouvoir contrôler l'écoulement de l'eau traitée depuis le dispositif, le sous-ensemble hydraulique 1-7 comprend encore avantageusement une vanne de distribution au niveau de la sortie 7. 10 Afin de pouvoir contrôler l'écoulement de l'eau à traiter dans le dispositif, le sous-ensemble hydraulique 1-7 comprend avantageusement encore une vanne de sectionnement 2. Cette vanne de sectionnement 2 peut être disposée à tout endroit dans le sous-ensemble hydraulique 1-7. Une disposition avantageuse est de la prévoir au niveau de l'entrée 3. Une telle disposition garantit que le moyen de filtration 15 4 et le moyen germicide 6 ne sont pas sollicités lorsque la vanne de sectionnement 2 est fermée. De plus une telle disposition permet de connecter/déconnecter un réservoir 1 à l'entrée 3, afin d'en changer ou de réaliser une éventuelle opération de maintenance. Le moyen de filtration 4, et surtout le moyen germicide 6, assurent correctement 20 leur fonction en présence d'un débit limité et contrôlé. Aussi le sous-ensemble hydraulique 1-7 comprend encore avantageusement un limiteur de débit 5. Le limiteur de débit 5 peut être disposé à tout endroit du sous-ensemble hydraulique 1-7. Cependant afin de garantir un fonctionnement optimal, principalement du moyen germicide 6, le limiteur de débit 5 est préférentiellement et avantageuennent disposé 25 en aval du moyen de filtration et en amont du moyen germicide 6, par exemple à l'amont immédiat de ce dernier, comme illustré sur la figure 1. Cette disposition permet d'éviter le colmatage du moyen germicide 6. En fonction des caractéristiques des composants du sous-ensemble hydraulique 1-7: hauteur différentielle entre le réservoir 1 et l'entrée 3, pertes de charges des composants et des moyens de 30 raccordement, il est possible de déterminer un diamètre du limiteur de débit 5 permettant d'obtenir un débit maximal garantissant une compatibilité avec les capacités optimales de traitement du moyen de filtration 4 et/ou du moyen germicide 6. Cette détermination peut être réalisée par le calcul ou encore empiriquement au moyen d'un limiteur de débit variable et d'un moyen de mesure du débit effectif 35 obtenu. Selon un mode de réalisation préférentiel, le limiteur de débit 5 présente un diamètre utile de 4 mm afin d'obtenir un débit inférieur à 1101/h en gravitaire à 1 m de dénivelée. Afin de pouvoir commander le fonctionnement du dispositif, par une commande des composants électriquement activés, le sous ensemble électrique 8-13, tel 5 qu'illustré à la figure 2, comprend un interrupteur marche/arrêt 8. Selon un mode de réalisation où seul le moyen germicide 6 nécessite une alimentation électrique, l'interrupteur 8 commande ainsi le fonctionnement du moyen germicide 6. Afin que l'état de cette commande soit connu de l'utilisateur, l'interrupteur marche/arrêt 8 est avantageusement couplé à un témoin de fonctionnement 9, qui recopie l'état de /o l'interrupteur 8 et ainsi l'état du moyen germicide 6. Le fonctionnement du dispositif est ainsi contrôlé par la vanne de sectionnement 2, si elle est présente, et/ou par une vanne de distribution disposée à la sortie 7, si elle est présente, qui autorisent un écoulement de l'eau à traiter au travers du dispositif, sous l'effet de la gravité, et par l'interrupteur marche/arrêt 8 qui commande 15 le fonctionnement du moyen germicide 6. Le moyen de filtration 4 peut être réalisé par tout moyen. Selon un mode de réalisation préférentiel, le moyen de filtration est construit sur la base de composants passifs disposés en travers du flux d'eau à traiter afin de retenir les particules en suspension éventuellement présentes. Selon un mode de réalisation préférentiel, le 20 moyen de filtration 4 comprend plusieurs filtres 4-1, 4-2, au moins au nombre de deux. Ces filtres 4-1,4-2, disposés en série, présentent avantageusement des mailles de filtration décroissantes de l'amont vers l'aval. Selon un mode de réalisation préférentiel, ces mailles sont comprises entre 20 pm, par exemple pour le filtre le plus amont, et 1 pm, par exemple pour le filtre le plus aval. En fonction de la qualité de 25 l'eau, il est possible d'adapter le nombre et la caractéristique de chacun des filtres 41,4-2. Un filtre est avantageusement réalisé sous forme d'une cartouche, comprenant un élément filtrant, amovible et interchangeable. Ainsi il est possible au moyen d'une maintenance régulière, dont la périodicité est fonction de la qualité de l'eau à traiter, de nettoyer le moyen de filtration 4 et de renouveler sa capacité filtrante en changeant 30 les cartouches. Selon un mode de réalisation préférentiel, chaque filtre 4-1, 4-2, du moyen de filtration 4, est logé dans un carter trois pièces équipé de cartouches bobinées et/ou extrudées en polypropylène de qualité alimentaire, du type agréé par les administrations sanitaires de certains pays, telles que, par exemple, l'administration 35 sanitaire américaine (Food and Drug Administration). Le moyen germicide 6 peut être réalisé par tout moyen. Selon un mode de réalisation préférentiel, le moyen germicide 6 comprend un réacteur à lampe UVc. Un tel réacteur comprend une lampe 6-1 émettant dans une fréquence UVc. Selon une caractéristique adaptée au dimensionnement souhaité du dispositif, le réacteur retenu comporte une lampe UVc de 11 W fournissant une puissance germicide de 2,6 W UVc. Une telle puissance autorise un débit nominal de 104 1/h pour une dose UVc moyenne minimale de 40 mJ/cm2 avec une perméabilité de l'eau de 90%. La puissance considérée ici est appelé minimale car elle minorée afin de correspondre à une puissance obtenue en fin de vie de la lampe 6-1. La lampe 6-1 choisie est préférentiellement du type 4 PSE. Si le débit est augmenté, la même lampe 6-1 de même puissance autorise un débit de 160 1/h, pour une dose UVc moyenne de 25 mJ/cm2 avec la même perméabilité. Cette dose UVC de 25 mJ/cm2 est la dose minimale généralement préconisée par les autorités sanitaires et par exemple, en France, par la direction générale de la santé. Un tel réacteur 6, et particulièrement sa lampe UVc 6-1, nécessite une alimentation électrique pour fonctionner.

Le sous-ensemble électrique 8-13, plus particulièrement représenté à la figure 2, est apte à fournir une alimentation électrique capable d'alimenter le moyen germicide 6 de manière autonome. Pour cela le sous-ensemble électrique 8-13 comprend une batterie 10 apte à fournir ladite alimentation électrique. Selon un mode de réalisation préférentiel, la batterie est une batterie 12 V 20 rechargeable de 4 Ah. Le sous-ensemble électrique 8-13 comprend encore un panneau solaire 11, ou un panneau photovoltaïque, apte à recharger la batterie 10. Selon un mode de réalisation préférentiel, le panneau solaire 11 est un panneau photovoltaïque monocristallin de 20 W présentant une dimension de 524x325 mm. 25 Selon un mode de réalisation préférentiel, illustré par le schéma électrique de la figure 2, le sous-ensemble électrique 8-13 comprend encore une unité de gestion 12, assurant de nombreuses fonctions de contrôle, de gestion et de protection automatiques des différents constituants du sous-ensemble électrique 8-13 afin que ce dernier puisse fonctionner de manière autonome, sans connexion à un réseau, et 30 avantageusement de manière automatique, sans intervention de l'utilisateur. Ainsi l'unité de gestion 12 assure tout ou partie des fonctions suivantes : pilotage de la charge de la batterie 10, protection de celle-ci contre les surcharges, protection contre les surtensions, protection contre les surtempératures, protection contre la décharge profonde de la batterie 10, protection contre l'inversion de polarité et le court-circuit du 35 panneau solaire 11, protection contre l'inversion de polarité et le court-circuit du moyen germicide 6, protection du fusible électronique automatique, protection contre le circuit ouvert sans batterie, protection contre l'inversion de courant nocturne, et affichage d'un niveau de charge de la batterie 10. L'affichage d'un niveau de charge de la batterie, est assuré par un afficheur 16, connu en soi, accessible à l'utilisateur et/ou à l'opérateur de maintenance.

Afin d'assurer une fonction d'adaptation et de régulation des courants et tensions, le sous-ensemble électrique 8-13 comprend encore un ballast 13. Tout ou partie du sous-ensemble électrique 8-13 peut avantageusement être regroupé et protégé par un coffret pour matériel électrique 15. La totalité des composants du dispositif, comprenant tous les composants 2-7 10 du sous-ensemble hydraulique et tous les composants 8-13 du sous-ensemble électrique, à l'exception du panneau solaire 11, sont avantageusement disposés, tels qu'illustré à la figure 1, sur une platine de montage, sensiblement plane de 600x600 mm. L'ensemble peut encore être complété par un capot (non représenté), fermant ladite platine de montage sur les autres côtés, afin de former un coffret support 14, 15 protégeant les composants, par exemple des intempéries. Si les composants retenus sont montés comme indiqué à la figure 1, l'épaisseur du montage ne dépasse pas 150 mm. Aussi un coffret support 14, intégrant tous les composants, hors le panneau solaire 11, est compris dans un volume inférieur à 600x600x150 mm. Le panneau solaire 11 n'est pas inclus dans le coffret support 14 du fait de sa taille supérieure et 20 parce que son fonctionnement nécessite d'être en vue du soleil. Avec des composants dimensionnés pour les spécifications indiquées, le poids total du dispositif, y compris le panneau solaire 11, reste inférieur à 15 kg. Ces caractéristiques de volume et de poids assurent une transportabilité aisée du dispositif, facilitant une rapide mise en oeuvre.

25 Avec ces mêmes composants, il est estimé un coût de possession d'environ 800 E HT (valeur 2014). A ce coût de possession, il convient d'ajouter un coût d'entretien (main d'oeuvre de maintenance et consommables : principalement les cartouches filtrantes), sur une durée de vie estimative du dispositif de 10 ans, sensiblement identique. Ceci conduit à un coût de possession très réduit par an et par 30 personne utilisant le dispositif de l'invention. Le dispositif comprend encore un réservoir 1 apte à stocker l'eau à traiter. Ce réservoir est apte à être connecté en amont de l'entrée 3. Afin d'assurer l'énergie hydraulique nécessaire au fonctionnement, le réservoir est avantageusement disposé en hauteur relativement à l'entrée 3. Une dénivelée de l'ordre de 1 m est suffisante.

35 Selon un mode de réalisation avantageux, illustré à la figure 1, le réservoir 1, avantageusement disposé en extérieur, fournit un support pour le panneau solaire 11.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de potabilisation de l'eau caractérisé en ce qu'il comprend un sous- ensemble hydraulique (1-7) comprenant une entrée (3) apte à recevoir l'eau à traiter, un moyen de filtration (4), un moyen germicide (6) et une sortie (7) apte à délivrer l'eau traitée, fluidiquennent connectés en série, la traversée du sous-ensemble hydraulique (1-7) par l'eau étant assurée par gravitation, et un sous-ensemble électrique (8-13) autonome apte à alimenter le moyen germicide (6).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, où le sous-ensemble hydraulique (1-7) comprend encore une vanne de sectionnement (2), disposée en amont de l'entrée (3).
3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, où le sous-ensemble 15 hydraulique (1-7) comprend encore un limiteur de débit (5), disposé en amont du moyen germicide (6).
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où le sous ensemble électrique (8-13) comprend un interrupteur marche/arrêt (8) de commande 20 du moyen germicide (6), préférentiellement couplé à un témoin de fonctionnement (9).
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où le moyen de filtration (4) comprend au moins deux filtres (4-1,4-2), disposés en série, présentant des mailles de filtration décroissantes de l'amont vers l'aval, préférentiellement 25 comprises entre 20 pm et 1 pm.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen germicide (6) comprend un réacteur à lampe UVc, 30
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le réacteur à lampe Uvc comprend une lampe (6-1) de 11 W fournissant une puissance germicide de 2,6 W UVc autorisant un débit nominal de 160 1/h pour une dose UVc moyenne minimale de 25 mJ/cm2 avec une perméabilité de l'eau de 90%. 35
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, où le sous- ensemble électrique (8-13) comprend encore une batterie (10) et un panneau solaire(11), ce panneau solaire (11) fournissant l'énergie assurant le fonctionnement du dispositif et la recharge de ladite batterie (10).
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, où le sous- ensemble électrique (8-13) comprend encore une unité de gestion (12), assurant les 5 fonctions de : pilotage de la charge de la batterie (10), protection contre les surcharges, protection contre les surtensions, protections contre les sur températures, protection contre la décharge profonde de la batterie (10), protection contre l'inversion de polarité et le court-circuit du panneau solaire (11), protection contre l'inversion de polarité et le court-circuit du moyen germicide (6), fusible électronique automatique, 10 protection contre le circuit ouvert sans batterie, protection contre l'inversion de courant nocturne, et affichage d'un niveau de charge de la batterie (10).
10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, où le sous- ensemble électrique (8-13) comprend encore un ballast (13) assurant une fonction 15 d'adaptation et de régulation des courants et tensions.
11. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant encore un coffret support (14) de dimensions sensiblement égales à 600x600x150 mm, apte à accueillir tous les composants (2-13), à l'exception du panneau solaire 20 (11).
12. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant encore un réservoir (1) apte à stocker l'eau à traiter et à être connecté en amont de l'entrée (3), et présentant une dénivelée, relativement à ladite entrée (3), supérieure à 25 1m.