FR3033262A1 - Dispositif de filtration gravitaire des eaux de ruissellement - Google Patents
Dispositif de filtration gravitaire des eaux de ruissellement Download PDFInfo
- Publication number
- FR3033262A1 FR3033262A1 FR1551761A FR1551761A FR3033262A1 FR 3033262 A1 FR3033262 A1 FR 3033262A1 FR 1551761 A FR1551761 A FR 1551761A FR 1551761 A FR1551761 A FR 1551761A FR 3033262 A1 FR3033262 A1 FR 3033262A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- filtration
- hemp
- layer
- module
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 482
- 239000003643 water by type Substances 0.000 title claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 145
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 208
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims description 118
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 claims description 118
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 claims description 118
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 claims description 118
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 claims description 118
- 239000011487 hemp Substances 0.000 claims description 118
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 44
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 claims description 35
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 claims description 35
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 claims description 25
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 claims description 25
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 25
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 claims description 16
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 13
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 11
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 8
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 5
- 239000005418 vegetable material Substances 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 3
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 142
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 69
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 25
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 12
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 10
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 4
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 210000003666 myelinated nerve fiber Anatomy 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004162 soil erosion Methods 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000004758 synthetic textile Substances 0.000 description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 210000002816 gill Anatomy 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- -1 ie small sizes Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000001089 mineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
- B01D24/002—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with multiple filtering elements in parallel connection
- B01D24/005—Filters being divided into a plurality of cells or compartments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
- B01D24/002—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with multiple filtering elements in parallel connection
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
- B01D2201/48—Overflow systems
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un dispositif (11) de filtration gravitaire des eaux comprenant au moins N modules de filtration qui sont montés en série et disposés en cascade, lesdits N modules de filtration sont configurés de telle sorte que les eaux sont tout d'abord déversées dans un 1ier module de filtration pour être filtrées par filtration gravitaire dans ledit 1ier module de filtration et, lorsque le 1ier module de filtration est colmaté, les eaux non filtrées dans ledit 1ier module de filtration débordent dans le 2ième module de filtration pour être filtrées par filtration gravitaire dans ledit 2ième module de filtration, et ce jusqu'à ce que les eaux non filtrées dans le N-1ième module de filtration débordent dans le Nième module de filtration pour être filtrées par filtration gravitaire dans ledit Nième module de filtration, les durées de colmatage du 1ier au Nième module de filtration étant croissantes.
Description
1 La présente invention concerne un dispositif de filtration gravitaire des eaux, tout particulièrement des eaux de ruissellement d'un chantier, par exemple un chantier de terrassement, d'excavation ou encore de construction. Le terrassement est l'action de remuer, de transporter, d'amonceler des 5 terres. Le terrassier doit donc effectuer différents mouvements de terre qui ont pour objet de modifier la configuration du sol en vue d'uniformiser son niveau. Les travaux de terrassement peuvent contribuer à l'érosion, au transport puis à la sédimentation de particules des sols lessivés jusque dans le lit de rivières. Si l'érosion des sols a généralement lieu de manière naturelle, l'activité de terrassement 10 en mettant à nu les sols (décapage de la couche végétale) accélère ce processus. L'érosion peut alors se produire et conduire à une hausse substantielle de la turbidité et de la concentration de particules en suspension dans les milieux aquatiques via les eaux de ruissellement. Suivant les niveaux particulaires induits, la qualité de l'eau des ruisseaux et/ou des zones humides jouxtant les chantiers peut être plus ou moins 15 affectée. On peut alors assister à une diminution de la zone euphotique, un apport brutal de sels minéraux et de matière organique conduisant à une croissance d'algues ou autres microorganismes potentiellement minéralisateurs, une consommation prématurée de l'oxygène dissous, une mortalité des espèces aquatiques par manque d'oxygène ou encombrement des branchies par les particules.
20 De même, d'autres types de chantier que le terrassement génèrent le brassement d'eaux souterraines ou d'eaux de ruissellement de surface et ont aussi pour conséquence d'aggraver l'érosion des sols. De plus, l'utilisation de moyens de pompage de ces eaux de ruissellement peut être à l'origine de sérieux problèmes environnementaux. En effet, du fait de leur 25 forte teneur en matières en suspension, le relargage de ces eaux de ruissellement pompées sur le chantier peut avoir des effets très néfastes sur la végétation et la flore du milieu dans lequel elles sont rejetées. En outre, si ces eaux sont acheminées vers un système de drainage collectif, elles sont aussi susceptibles de bloquer et/ou d'endommager les systèmes de pompage des eaux.
30 C'est pourquoi des dispositions règlementaires imposent le contrôle de la qualité des eaux, et notamment des eaux de ruissellement de chantiers tels que les chantiers de construction ou de terrassement et, si besoin un traitement approprié, avant qu'elles ne soient rejetées dans le milieu récepteur. Ainsi, les eaux résiduaires rejetées dans un milieu naturel doivent respecter des valeurs limites de concentration, 35 selon un flux journalier maximal autorisé.
3033262 2 A titre d'exemple, selon la législation française, la limite de concentration des matières en suspension totales doit être : - d'au plus 100 mg/L si le flux journalier maximal autorisé n'excède pas 15 kg/jour ; - 35 mg/L au-delà de cette valeur de 15 kg/jour ; - 150 mg/L dans le cas d'une épuration par lagunage. On connaît des ouvrages de traitement provisoires des eaux de ruissellement d'un chantier (par exemple de terrassement ou de construction) qui sont conçus pour la décantation et la filtration de matières en suspension, ainsi que la régulation des débits de ces eaux de ruissellement. Par exemple, il s'agit de bassins de décantation et d'ouvrages de filtration tels les filtres à paille, à fibres de coco ou encore de géotextiles. Les bassins de décantation sont obtenus par excavation d'une cavité dans le sol et qui est tapissée d'un textile (par exemple un géotextile aussi connu sous de la dénomination de textile géo-synthétique). Ces bassins de décantation ont l'inconvénient d'être dédiés à un chantier spécifique. Il ne s'agit donc pas d'une solution technique transportable d'un chantier à un autre. En outre, les bassins de décantation sont techniquement laborieux à mettre en oeuvre. Aussi, les filtres à paille se présentant sous la forme de ballots ont une 20 faible efficacité. Les filtres réalisés en fibres de coco ou en textile géo-synthétique nécessitent quant à eux un entretien très contraignant. Une autre solution connue pour filtrer les eaux de ruissellement consiste en l'utilisation de sacs de filtration. Ces sacs sont généralement fabriqués à partir d'un matériau poreux tel que la toile de jute ou un matériau plastique tissé et ils sont 25 remplis d'un lest (par exemple du sable, des graviers, des morceaux de bois) de manière à ce que lorsque le sac de filtration est mis en place, il se remplisse de ce mélange d'eau et de boues dont sont constituées les eaux de ruissellement et que les particules solides (c'est-à-dire les matières en suspension) contenues dans ces eaux soient retenues à la surface dudit sac selon sa capacité de filtration. Par capacité de 30 filtration d'un filtre (tel qu'un sac de filtration), on entend son aptitude à piéger à l'intérieur de sa matrice une partie plus ou moins grande des particules qui y pénètrent, notamment les plus fines. Cependant, ces sacs de filtration présentent les inconvénients de souvent se colmater et ils ne sont pas spécialement adaptés pour retenir des particules fines, à 35 savoir de faibles dimensions, ainsi que les colloïdes solides.
3033262 3 Par ailleurs, on connaît le brevet US 4 483 640 qui décrit un dispositif portable de contrôle de l'érosion par filtration des eaux de ruissellement. Le dispositif comprend une pluralité de compartiments de filtration présentant des caractéristiques de filtration différentes les unes des autres, de manière à ce que ces 5 compartiments filtrent des matériaux de tailles particulaires différentes. Un des compartiments de filtration est rempli de matériaux granulaires tels que des pierres. Les autres compartiments sont recouverts d'un textile de filtration. Les eaux de ruissellement traversent ainsi la pluralité de compartiments de filtration de ce dispositif selon un flux horizontal. Ainsi, dans le dispositif de filtration décrit dans le 10 brevet US 4 483 640, les eaux de ruissellement traversent successivement chacun des compartiments de filtration. Cependant, ce dispositif de filtration des eaux de ruissellement n'est pas approprié pour filtrer des eaux de ruissellement ayant des débits différents, par exemple lors d'un événement pluvieux qui a pour conséquence un pic de leur débit.
15 En effet, dans le dispositif décrit dans le brevet US 4 483 640, les compartiments de filtration ne fonctionnent pas de manière indépendante mais successivement en fonction de l'arrivée du flux horizontal des eaux de ruissellement. La présente invention se propose de surmonter les inconvénients détaillés ci-dessus que présentent les solutions de traitement par filtration des eaux 20 de ruissellement connues à ce jour. En effet, la présente invention a pour objet un dispositif de filtration parfaitement adapté aux besoins d'un chantier, en particulier un chantier de construction, d'excavation ou de terrassement, et dont l'efficacité permet de se conformer pleinement aux exigences réglementaires en matière de contrôle de la 25 qualité et du traitement des eaux de ruissellement. Les autres domaines d'application possibles de la présente invention concernent plus largement le traitement, au moyen de matériaux naturels ou ayant un faible coût environnemental, de la charge particulaire des eaux de ruissellement induite par la mise à nu des sols (par exemple le secteur de l'agriculture).
30 Ainsi, la présente invention concerne un dispositif de filtration des eaux, en particulier des eaux de ruissellement, qui vise à diminuer la concentration de matières en suspension (à savoir des particules solides) afin de remplir les prescriptions des arrêtés des lois sur l'eau. Le dispositif de filtration gravitaire des eaux, en particulier des eaux de 35 ruissellement, selon l'invention comprend au moins N modules de filtration qui sont montés en série et disposés en cascade, ledit dispositif de filtration se caractérise en 3033262 4 ce que les N modules de filtration sont configurés de telle sorte que les eaux sont tout d'abord déversées dans un fer module de filtration présentant une 1ière durée de colmatage pour être filtrées par filtration gravitaire dans ledit fer module de filtration et, lorsque la 1:ère durée de colmatage du lier module de filtration est atteinte, les eaux 5 non filtrées dans ledit lier module de filtration débordent dans un 2Ième module de filtration présentant une 2Ième durée de colmatage pour être filtrées par filtration gravitaire dans ledit 2Ième module de filtration, et ce jusqu'à ce que les eaux non filtrées dans un N-1Ième module de filtration débordent dans un Nième module de filtration présentant une Nième durée de colmatage pour être filtrées par filtration 10 gravitaire dans ledit Nième module de filtration, les durées de colmatage du lier au Nième module de filtration étant croissantes. Ainsi, les durées de colmatage du lier au Nième module de filtration sont choisies de manière appropriée pour que les lier au Nième modules de filtration puissent respectivement filtrer des débits croissants d'eau chargée en particules.
15 Plus le débit des eaux sera élevé, plus ces eaux tendront à être filtrées par un module de filtration de rang élevé qui tendra vers la valeur de N. Ainsi, le dispositif de filtration gravitaire selon l'invention est tout particulièrement approprié pour filtrer des eaux de ruissellement présentant des débits variés, de préférence inférieurs à 100 m3/h, et notamment pour gérer des pics de débit lors d'événements pluvieux (par exemple un orage), à savoir des débits importants mais brefs sur la durée. De préférence, le dispositif de filtration gravitaire des eaux selon l'invention est conçu pour s'adapter aux conditions météorologiques qui ont des conséquences directes sur le débit des eaux de ruissellement. En d'autres termes, le dispositif de filtration gravitaire des eaux selon l'invention est simple d'utilisation indépendamment du débit des eaux de ruissellement ; ce qui constitue une caractéristique essentielle que ne présentent pas les dispositifs de filtration des eaux de ruissellement connus à ce jour et qui ont été détaillés ci-dessus. Le dispositif de filtration gravitaire des eaux selon l'invention est 30 particulièrement approprié pour filtrer des matières en suspension (à savoir des particules solides) dont la taille est supérieure à 50 um et dont la concentration totale n'excède pas 10 g/L. De manière avantageuse, le dispositif de filtration selon l'invention comprend au moins : 3033262 5 N modules de filtration qui comprennent chacun un casier rempli d'un matériau de filtration, ledit casier présentant une paroi de fond percée de trous pour l'évacuation des eaux filtrées, une armature agencée pour accueillir les N modules de filtration, 5 ladite armature comportant une ouverture d'évacuation des eaux. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'armature du dispositif présente une forme générale parallélépipédique avec une hauteur comprise entre 1 m et 2 m, une longueur comprise entre 2 m et 4 m et une profondeur comprise entre 0,5 et 1,5 m. Ces dimensions seront choisies de manière appropriée en fonction des 10 caractéristiques hydrologiques des chantiers de terrassement : c'est-à-dire du débit qui ne dépasse généralement pas 100 m3/h et de la charge particulaire qui n'excède généralement pas 10 g/L des eaux de ruissellement. Le dimensionnement de l'armature est à la portée de l'homme du métier. L'armature du dispositif et les casiers peuvent être réalisés en des 15 matériaux très variés. Par exemple, ces matériaux peuvent être choisis parmi la tôle, le polychlorure de vinyle, le bois ou encore la terre cuite. Ces différents matériaux seront sélectionnés en fonction de leur disponibilité locale (à savoir à proximité du chantier de terrassement par exemple) et/ou selon les propriétés mécaniques que l'on souhaite conférer à l'armature et/ou aux casiers. La sélection des matériaux de 20 l'armature, ainsi que ceux des casiers sont parfaitement à la portée de l'homme du métier. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de filtration comprend au moins : - le 1ier module de filtration présentant une 1ière durée de colmatage 25 qui est appropriée pour la filtration d'eaux ayant un débit faible, le 2ième module de filtration présentant une 2ième durée de colmatage qui est appropriée pour la filtration d'eaux ayant un débit moyen, lesdits 1ier et 2ième modules de filtration étant montés en série et disposés en cascade de telle sorte que les eaux à filtrer sont tout d'abord déversées dans le 1ier module de filtration pour être filtrées par filtration gravitaire dans ledit lier module de filtration et, lorsque la lière durée de colmatage du lier module de filtration est atteinte, les eaux non filtrées dans le lier module de filtration débordent dans le 2ième module de filtration pour être filtrées par filtration gravitaire dans le 2ième module de filtration. Optionnellement, le dispositif de filtration gravitaire des eaux selon 35 l'invention comprend en outre un eme module de filtration présentant une 3ième durée de colmatage qui est appropriée pour la filtration d'eaux ayant un débit fort, 3033262 6 ledit 3ième module de filtration est monté à la suite du 2ième module de filtration et est disposé en cascade de telle sorte que les eaux non filtrées dans le 2ième module de filtration débordent dans le 3ième module de filtration pour être filtrées par filtration gravitaire dans le 3ième module de filtration.
5 Dans le cadre de la présente invention, en ce qui concerne les débits des eaux, en particulier les débits des eaux de ruissellement, on entend par : « débit faible », un débit d'au plus environ 10 m3/h, « débit moyen », un débit compris entre environ 10 m3/h et environ 60 m3/h, 10 « débit fort», un débit compris entre environ 60 m3/h et environ 100 m3/h. Un débit fort est généralement de l'ordre de 100 m3/h. Les eaux de ruissellement peuvent atteindre un tel débit lors d'événements pluvieux majeurs tels que des orages. Ainsi, le dispositif de filtration selon l'invention présente les avantages 15 suivants : il est parfaitement et aisément modulable de par l'assemblage par emboitage des N modules montés en série à cet effet. les modules de filtration sont adaptables aux débits et au contenu (concentration et taille des particules) des eaux à filtrer (telles que les 20 eaux de ruissellement) ; lorsqu'un des modules de filtration est colmaté, les eaux entrantes sont transférées par débordement vers le module suivant sans nécessiter l'interruption de la filtration de l'ensemble du dispositif de filtration. Ainsi, les modules de filtration restants peuvent continuer à 25 filtrer ; plusieurs dispositifs de filtration selon l'invention peuvent être montés en parallèle pour pouvoir capter et filtrer de manière adaptée les eaux de ruissellement générées lors d'événements pluvieux extrêmes qui se caractérisent par des débits supérieurs à 100 m3/h ; 30 le montage en parallèle de plusieurs dispositifs de filtration permet également de réduire le colmatage du fer module de filtration dont la durée de colmatage est appropriée pour la filtration d'eaux ayant un débit faible ; les matériaux que comprennent les matériaux de filtration sont avantageusement des matériaux naturels, biodégradables et à faibles 3033262 7 impacts environnementaux - Il n'y a donc pas de génération de déchets lors de l'utilisation du dispositif selon l'invention ; - il est facile d'entretien de par le fait que les modules sont démontés soit manuellement soit au moyen d'engins mécaniques légers (suivant 5 leur taille et leur structure, le poids sec des modules de filtration varie de 30 kg à moins de 100 kg) et le dispositif peut être nettoyé au jet d'eau ; - il ne nécessite pas l'utilisation d'engins mécaniques lourds pour sa mise en place sur un chantier, par exemple un chantier de 10 terrassement, ainsi que pour son entretien, puis pour son retrait à la fin du chantier ; - il est parfaitement utilisable à différents débits d'eaux de ruissellement et peut être utilisé en particulier lors d'importantes pluies au cours desquelles le débit peut atteindre jusqu'à 100 m3/h.
15 Le matériau de filtration des modules de filtration comprend avantageusement au moins un matériau choisi parmi : - des matériaux végétaux, de préférence des matériaux végétaux choisis parmi les fibres de bois (abrégé ci-après « FB »), les fibres de chanvre (abrégé ci-après « FC »), le chanvre en vrac (abrégé ci-après 20 « CV »), le coco tressé (abrégé ci-après « CT »), le chanvre tressé (abrégé ci-après « CT »), le chanvre en fil (abrégé ci-après « CF »), le chanvre compressé (abrégé ci-après « CC »), et/ou - des matériaux sableux, et plus préférentiellement des matériaux sableux choisis parmi le sable à enduire (abrégé ci-après « SE »), le 25 sable de mer (abrégé ci-après « SM ») et le sable de Fontainebleau (abrégé ci-après « SF »). Les matériaux végétaux présentent l'avantage d'être biodégradables. De plus, ces matériaux végétaux et sableux détaillés ci-dessus confèrent comme avantage au dispositif de filtration gravitaire selon l'invention une utilisation 30 sur le chantier qui ne génèrera pas de déchets à recycler, donc non polluante. Les tableaux 1 et 2 détaillent respectivement pour les matériaux végétaux et sableux précités différents paramètres décrits ci-dessous : - d(0,1), d(0,5) et d(0,9), exprimées en lm, sont les diamètres au-dessous desquels se situent respectivement 10%, 50% et 90% des 35 particules récupérées en sortie après le filtre constitué par le 3033262 8 matériau végétal (tableau 1) ou le matériau sableux (tableau 2) testé, donc après filtration. Par exemple pour la fibre de bois, d(0,9) est égal à 34,74 um signifie 5 qu'après filtration au travers un filtre constitué de fibres de bois, 90% des particules ayant traversé ledit filtre avaient une taille inférieure à 34,74 um. - %Ad est le taux d'abattement des classes de tailles de particules 10 estimé pour un seuil donné. Par exemple %Ad(0,9) est calculé selon l'équation (I) suivante : %âd(0,9) = [d(0,9] entrée - C1(0,9)sortiel/C1(0,9)entrée (I) avec : 15 d(0,9)entrée : est le diamètre au-dessous duquel se situent 90% des particules avant le passage au travers du filtre testé. d(0.9)sortie : est le diamètre au-dessous duquel se situent 90% des particules ayant traversé le filtre testé. Plus le taux d'abattement est élevé, plus le filtre testé aura tendance à 20 être performant en termes de réduction des classes de tailles de particules au seuil fixé. En effet, cela signifie que, par rapport aux eaux de ruissellement qui entrent dans la matrice du filtre, celle-ci retiendrait un plus grand intervalle de classes de tailles de particules. 25 - d est le diamètre moyen des capillaires du filtre testé, en um. - t est le temps de passage des eaux filtrées au travers du filtre testé, en secondes.
30 35 3033262 9 Matériau Granulométrie sortie (11m) %Ad d t passage (s) (0,9) (um) d(0,1) d(0,5) d(0,9) Fibre Bois 3,04 14,45 34,74 70% 140 6,37 Fibre de Chanvre 3,16 14,27 33,73 70% 100 7,83 Chanvre en vrac 3,77 15,52 39,24 31% 130 2,84 Coco tressé 4,53 18,16 41,16 50% 110 1,42 Chanvre tressé 5,66 22,05 49,14 57% 110 1,96 Chanvre en fil 5,73 22,85 54,56 6% 100 2,80 Chanvre compressé 3,05 13,77 32,52 72% 120 7,05 Tableau 1 des caractéristiques de filtration des matériaux végétaux (essais réalisés en colonne de filtration en laboratoire) Matériau Granulométrie sortie (11m) %Ad d (urn) t passage (s) d(0,1) d(0,5) d(0,9) (0,9) Sable à enduire 2,25 9,25 21,10 82 30 4,91 Sable de mer 3,46 15,72 43,31 62 40 4,80 Sable de 2,55 14,86 40,44 65 30 9,30 Fontainebleau Tableau 2 des caractéristiques de filtration des matériaux sableux (essais réalisés en colonne de filtration en laboratoire) 5 Les essais réalisés en laboratoire sur des colonnes de filtration ont été réalisés de la manière telle que décrite ci-dessous et ont permis d'évaluer un ensemble de paramètres caractéristiques des matériaux filtrants : porosité accessible à l'eau perméabilité intrinsèque 10 diamètre moyen des capillaires durée de percée durée de colmatage du filtre granulométrie des eaux chargées entrantes et sortantes perte de charge 15 quantité de particules filtrées Une colonne de 10 cm de diamètre et dont la hauteur a été adaptée (10 cm, 25 cm, 50 cm ou 100 cm respectivement), a été remplie avec le matériau de filtration (un ou plusieurs matériaux superposés le cas échéant). Elle a été disposée verticalement entre deux embases équipées de 20 vannes pouvant réguler le débit maximal entrant et sortant. L'ensemble ainsi 3033262 10 constitué par la colonne et les embases a été disposé sur une balance sensible au centième de gramme pour suivre l'évolution de la quantité des particules retenues. L'eau chargée en particules traversait la colonne du haut vers le bas et donc le matériau de filtration qui y a été introduit. Deux trous de 5 mm de diamètre 5 ont été percés au travers de la face latérale de la colonne, à proximité de chaque extrémité. Ils ont permis le suivi du gradient hydraulique (autrement dit la perte de charge) entre deux points de la colonne et par extension, à partir de l'équation de Darcy, de l'évolution de la perméabilité du matériau au cours de la filtration. La porosité accessible à l'eau a été préalablement déterminée par pesée 10 en mesurant la quantité d'eau claire injectée par le bas de la colonne de sorte à saturer le matériau de filtration jusqu'à une hauteur fixée. Pour les essais de filtration, un réservoir contenant 30 L d'eau chargée en particules a été disposé en tête de colonne et son contenu régulièrement brassé. La concentration de l'eau chargée a été fixée à 10 g/L. Cette valeur correspond aux pics 15 de charge particulaire constatés sur les chantiers de terrassement. Les particules étaient issues de sols argilo-limoneux propres aux chantiers de terrassement et dont les diamètres sont inférieurs à 1000 um. Suivant le type d'essai, à charge ou débit imposé, l'eau a pénétré à partir du réservoir dans la colonne par gravité ou au moyen d'une pompe péristaltique.
20 Au cours de la filtration, parallèlement au suivi de la perméabilité, des échantillons d'eau filtrée ont été régulièrement collectés en sortie de colonne. Ils ont servi à l'analyse de la turbidité des eaux filtrées et de la granulométrie des particules non-filtrées. Pour ce faire, un granulomètre laser mesurant entre 1 um et 3000 um et dont l'obscuration a toujours excédé 7% a été utilisé. Par comparaison avec les valeurs 25 de turbidité et de charge particulaire des eaux entrantes, différentes grandeurs relatives à la qualité de la filtration ont pu être calculées (diamètre moyen des capillaires, seuil et capacité de filtration). Des échantillons d'eau claire, non chargée, et ayant traversé ou non la colonne de filtration ont servi de blancs expérimentaux et analytiques, 30 respectivement. Par ailleurs, le suivi du gradient hydraulique entre les deux extrémités de la colonne de filtration ou celui du débit sortant, ont permis d'estimer la durée de colmatage. Une fois le matériau de filtration colmaté, la colonne a été vidée puis 35 démontée. Le matériau en place a été récupéré, inspecté visuellement pour localiser 3033262 11 les sites et les domaines de filtration puis séché (à 60°C pendant 48 heures ou au-delà si nécessaire) pour estimer par pesée la quantité de particules retenues. Les tableaux 3 et 4 ci-dessous détaillent respectivement pour les matériaux végétaux et sableux précités : 5 - n, exprimé en pourcentage, est la porosité, à savoir le ratio du volume de pores (ou autrement dit le « volume vide ») sur le volume total du filtre testé multiplié par un facteur de 100 ; - k est la perméabilité du filtre testé et est exprimée en m2; - La perméabilité d'un matériau est son aptitude à se laisser traverser 10 par un fluide de référence sous l'effet d'un gradient de pression suivant l'équation (II) suivante : Q = K - A - 3,1-1/L (II) avec : Q : le débit volumique (m3/s) A : Surface de la section étudiée (m2) AH/L: Gradient hydraulique où AH est la différence des hauteurs piézométriques entre l'amont et l'aval de l'échantillon, L est la longueur de l'échantillon. K : conductivité hydraulique (m/s) avec K= k/h 15 La perméabilité (k) est une caractéristique du matériau ; en partie contrôlée par la porosité. Par contre, la conductivité hydraulique (K, en m/s) dépend également des caractéristiques physicochimiques du fluide (h=i_t/pg avec p densité du fluide, g accélération gravitationnelle et i viscosité dynamique du fluide).
20 Matériau n (%) k K (m2) (m/s) Fibre Bois 82,57% 4,99 *10-10 4,97*10-7 Fibre de Chanvre 75,03% 2,53 *104° 2,52 *10-7 Chanvre en vrac 86,72% 4,75 *104° 4,74 *10-7 Coco tressé 85,48% 3,10 *10-10 3,10 *10-7 Chanvre tressé 91,81% 3,71 *10-10 3,69 *10-7 Chanvre en fil 94,69% 2,69 *10-10 2,68 *10-7 Chanvre compressé 81,31% 3,71 *10-10 3,69 *10-7 Tableau 3 des caractéristiques de filtration des matériaux végétaux (essais réalisés en colonne de filtration en laboratoire) 3033262 12 Matériau n (%) k K (m2) (m/s) Sable à enduire 32,61% 1,11 *10-11 1,10 *10-8 Sable de mer 27,12% 1,40 *10-11 1,40 *10-8 Sable de Fontainebleau 44,60% 1,70* *10-11 1,70 *10-8 Tableau 4 des caractéristiques de filtration des matériaux sableux (essais réalisés en colonne de filtration en laboratoire) De manière préférée, les modules de filtration contiennent un empilement de plusieurs couches de matériaux avantageusement choisis en termes de capacité de filtration et d'épaisseur parmi les matériaux testés.
5 Le matériau de filtration du lier module de filtration comprend un empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : une 1:ère couche de matériau destinée à une pré-filtration des eaux, une 2Ième couche de matériau destinée à une filtration progressive des 10 eaux, une 3Ième couche de matériau destinée à un affinement de la filtration des eaux. Dans le cadre de la présente invention, on entend par : « pré-filtration », une étape de dégrossissement destinée à retenir 15 principalement en surface du matériau de filtration les plus grosses particules des eaux chargées entrantes, à savoir de préférence de taille particulaire supérieure à 1 000 um (le seuil de filtration est susceptible de varier suivant la forme et la composition des particules filtrées). 20 « filtration progressive », une étape de filtration interne destinée à retenir à l'intérieur du matériau de filtration les particules de taille intermédiaire, à savoir de préférence de taille particulaire comprise entre 50 um et 1 000 um. « affinement de la filtration », une étape de filtration conçue pour 25 retenir à l'intérieur du matériau de filtration les particules les plus fines possible, à savoir de préférence de taille particulaire comprise entre 10 et 50 um. Le lier module de filtration présentant la 1:ère durée de colmatage est configuré pour la filtration des eaux avec un débit relativement faible, à savoir 3033262 13 inférieur à environ 10 m3/s. De plus, du fait de la disposition en cascade des modules de filtration du dispositif selon l'invention, le lier module de filtration filtrera aussi les premières eaux en cas de pics de débit, et ce jusqu'à ce qu'il soit colmaté. Le matériau de la 1:ère couche destinée à la pré-filtration comprend 5 avantageusement au moins un matériau végétal. De préférence, le matériau végétal est choisi parmi le chanvre en vrac, le chanvre tressé, le coco tressé, ou encore le chanvre en fil. En effet, au vu du tableau 1 ci-dessus, ces quatre matériaux présentent des temps de passage les plus faibles parmi les matériaux végétaux testés mais un 10 taux d'abattement inférieur aux autres matériaux végétaux. C'est pourquoi, ces quatre matériaux végétaux sont optimaux pour leur utilisation comme filtre pour effectuer une pré-filtration des eaux afin de retenir les plus grosses particules contenues dans les eaux à filtrer et que les particules de plus petites tailles traversent rapidement cette 1:ère couche de matériau pour atteindre la 2Ième couche de matériau 15 du lier module de filtration. Selon un mode de réalisation de l'invention, la 1:ère couche de matériau comprend, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : - une couche de chanvre en vrac, - une couche de chanvre tressé, 20 - une couche de coco tressé. L'épaisseur de la 1:ère couche de matériau destinée à la pré-filtration est avantageusement comprise entre 10 cm et 40 cm. Le matériau de la 2Ième couche de matériau du lier module de filtration qui est destinée à une filtration progressive des eaux est avantageusement choisi parmi 25 les matériaux végétaux. De préférence, il s'agit de fibres de bois, de fibres de chanvre ou encore de chanvre compressé. En effet, au vu du tableau 1 ci-dessus, ces trois matériaux végétaux présentent les meilleurs taux d'abattement (d'environ 70%) parmi les matériaux végétaux testés. Ils sont donc optimaux pour effectuer une filtration progressive qui 30 visera à retenir le plus de particules de tailles intermédiaires et fines, à savoir de préférence une taille particulaire d'environ au maximum 50 um. En d'autres termes, ces trois matériaux végétaux sont appropriés pour une filtration au cours de laquelle on souhaite une qualité des eaux filtrées (à savoir que le maximum de particules possibles soient retenues par le filtre).
3033262 14 Selon un mode de réalisation de l'invention, la 2ième couche de matériau destinée à la filtration progressive comprend, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : - une couche de fibres de bois, 5 - une couche de fibres de chanvre ou de chanvre compressé. L'épaisseur de la 2ième couche de matériau destinée à la filtration progressive est avantageusement comprise entre 5 cm et 30 cm. Le matériau de la 3ième couche de matériau du fer module de filtration destinée à l'affinement de la filtration est avantageusement choisi parmi les matériaux 10 sableux. De préférence, il s'agit de sable à enduire ou de sable de mer. Les sables sont des matériaux relativement peu poreux et peu perméables. Par conséquent, la taille de pore de ce matériau est réduite et donc appropriée pour une filtration de particules fines. En outre, dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la 3ième 15 couche de matériau de filtration est protégée d'un colmatage précoce au moyen d'une couche supplémentaire de matériau qui est donc disposée sous cette 3ième couche de matériau de filtration. Par exemple, cette couche supplémentaire de matériau comprend des fibres de bois. De cette manière, cette couche de fibres de bois supplémentaire disposée sous le sable permet de le retenir. Autrement dit, avec 20 cette dernière couche de fibres de bois, le sable n'est pas entraîné avec l'eau filtrée au cours de la filtration. L'épaisseur de la 3ième couche de matériau du fer module de filtration destinée à l'affinement de la filtration est avantageusement comprise entre 1 cm et 3 cm.
25 En outre, l'association d'une 2ième couche de matériau et d'une 3ième couche de matériau dans le 1ier module de filtration telle que décrite ci-dessus, à savoir par exemple dans le sens de la filtration gravitaire du haut vers le bas : - une couche de fibres de bois, - une couche de fibres de chanvre ou de chanvre compressé, 30 - une couche de sable (par exemple sable de mer ou sable à enduire), est particulièrement appropriée pour favoriser la formation d'un gâteau qui va améliorer temporairement les performances de filtration du 1ier module de filtration. En effet, au cours de la filtration dans le lier module de filtration, il peut être avantageux qu'il se forme un gâteau au niveau de la 2ième couche de matériau, à 35 savoir au niveau de la 2ième phase de filtration consistant en la filtration progressive. La formation de ce gâteau va favoriser les performances de filtration du lier module de 3033262 15 filtration, du fait que les particules filtrées à la surface (particules de taille plus ou moins de la taille du pore du matériau filtrant) ont un rôle de collecteur et elles contribuent au resserrement du gâteau en arrêtant des particules de plus en plus petites.
5 Or, les matériaux végétaux que sont les fibres de bois et de chanvre, ainsi que le chanvre compressé sont connus pour former rapidement un gâteau et permettre ainsi une filtration de particules plus fines. Cependant, le point ultime de la formation de gâteau est le colmatage du module de filtration. C'est pourquoi, des opérations de maintenance pourront être 10 nécessaires afin de remplacer le fer module de filtration qui aura tendance à se colmater relativement rapidement par un nouveau fer module de filtration. Ainsi, le fer module de filtration est particulièrement adéquat pour réaliser une filtration de qualité des eaux de ruissellement. Il peut certes nécessiter une maintenance scrupuleuse, car l'obtention d'une filtration de qualité optimale 15 peut avoir pour conséquence un colmatage relativement rapide du module de filtration utilisé pour une telle filtration. De plus, au vu du tableau 1, la fibre de bois présente une capacité d'abattement appropriée pour la filtration des eaux, ainsi qu'un temps de passage satisfaisant pour permettre de casser la vitesse d'éventuels débits forts de manière à 20 réguler le débit des eaux en cours de filtration et qui vont atteindre la 3Ième couche de filtration consistant en du sable. En d'autres termes, la fibre de bois aide à un ralentissement progressif du passage de l'eau au travers le lier module de filtration. Non seulement, la fibre de bois arrête les particules plus grossières (à savoir dont la taille est comprise entre environ 100 um et 1000 um) et qui ont passé la 25 1:ère couche de matériau de pré-filtration, mais elle protège aussi la couche de chanvre compressé en forme de feuille qui suit et retarde ainsi son colmatage. La couche de fibres de chanvre ou de chanvre compressé peut être un matériau intermédiaire entre la fibre de bois et le sable. Cette couche à base de chanvre arrête les particules de tailles moyennes (à savoir avec une taille comprise 30 entre environ 50 um et 100 um) et protège aussi la couche suivante consistant en du sable du colmatage. Enfin, le sable de mer a une fonction d'épuration. Cela signifie qu'il filtre les particules les plus fines possibles (à savoir d'une taille inférieure à 50 um). Dans un mode de réalisation de l'invention, le matériau de filtration du 35 fer module de filtration comprend un empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : 3033262 16 une couche de chanvre en vrac, par exemple de 15 cm d'épaisseur, une couche de chanvre tressé, par exemple de 20 cm d'épaisseur, une couche de fibres de bois, par exemple de 5 cm d'épaisseur, 2 à 5 couches de chanvre compressé, 5 une couche de sable, par exemple de 2 cm d'épaisseur, de préférence du sable de mer, une couche de fibres de bois. Si le débit des eaux est fort, à savoir supérieur à 100 m3/h, le lier module de filtration aura, après colmatage, un rôle de bac de décantation auxiliaire.
10 C'est le 2ième module de filtration, destiné à la filtration de débits moyens, à savoir des débits allant jusqu'à plus de 60 m3/h, qui prendra le relai du lier module de filtration et filtrera les eaux ayant débordé du lier module de filtration. De manière préférée, le matériau de filtration du 2ième module de filtration comprend au moins une couche de matériau destinée à une pré-filtration 15 des eaux. De manière tout à fait avantageuse, l'épaisseur de cette couche de matériau du 2ième module de filtration est supérieure à celle de la première couche destinée à la pré-filtration des eaux dans le lier module de filtration. C'est pourquoi, les matériaux de cette couche de pré-filtration du 2ième module de filtration peuvent 20 être choisis parmi les mêmes matériaux que ceux que comprend la couche de pré-filtration du fer module de filtration, à savoir parmi le chanvre en vrac, le chanvre tressé, le coco tressé et le chanvre en fil. Le matériau de filtration du 2ième module de filtration peut en outre comprendre une couche de matériau destinée à une filtration progressive dont le 25 matériau est choisi parmi les mêmes matériaux que ceux de la couche de filtration progressive du fer module de filtration. C'est pourquoi, les matériaux de cette couche de filtration progressive du 2ième module de filtration peuvent être choisis parmi les fibres de bois, les fibres de chanvre et le chanvre compressé. Ainsi, dans un mode de réalisation de l'invention, le matériau de filtration 30 du 2ième module de filtration comprend un empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : une couche de chanvre en vrac, par exemple de 40 cm d'épaisseur, une couche de chanvre tressé, par exemple 20 cm d'épaisseur, 5 à 10 couches de coco tressé, 35 0 à 3 couches de chanvre compressé.
3033262 17 Le 2ième module de filtration ne nécessite pas de couche de matériau destiné à l'affinement de la filtration telle qu'une couche de sable. En effet, les particules fines que sont susceptibles de comprendre les eaux à filtrer (à savoir les eaux de ruissellement) ont été en partie filtrées dans le 1ier module de filtration qui est 5 configuré pour une filtration de qualité à faible débit. Dans un mode de réalisation envisageable de l'invention, le dispositif de filtration peut en outre comprendre un 3ième module de filtration qui est monté en cascade à la suite du 2ième module de filtration et qui est configuré pour permettre une bonne circulation des eaux tout en retenant une fraction modérée des plus 10 grosses particules (à savoir dont la taille est supérieure à 80 um). Le 3ième module de filtration est ainsi un pré-filtre de moindre capacité de filtration que les 1ier et 2ième modules de filtration décrits ci-dessus. Il est destiné à évacuer les eaux à filtrer qui n'ont pas été précédemment filtrées dans le lier et le 2ième modules de filtration et qui seraient susceptibles de quitter le dispositif de 15 filtration selon l'invention par débordement, autrement dit sans aucun traitement. Le 3ième module de filtration fonctionnera généralement en cas de pic de débit des eaux de ruissellement, par exemple supérieur à 100 m3/h et assurera la filtration des particules de grosses tailles, afin que le dispositif de filtration selon l'invention filtre au moins ces particules des eaux de ruissellement. En effet, en cas de 20 débit fort, il ne sera pas possible de mettre en oeuvre une filtration de qualité comme cela est le cas dans le lier module de filtration. De manière avantageuse, le matériau de filtration du 3ième module de filtration comprend des matériaux végétaux, de préférence choisis parmi le chanvre en vrac, le chanvre tressé et le coco tressé. En effet, ces matériaux présentent une 25 forte perméabilité et un faible colmatage (autrement dit, ils ne forment pas rapidement de gâteau). Dans un mode de réalisation de l'invention, le matériau de filtration du 3ième module de filtration comprend : un 1ier empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation 30 de la filtration gravitaire du haut vers le bas : une couche de chanvre en vrac, - une couche de chanvre tressé, - 5 à 10 couches de coco tressé, ou 35 un 2ième empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : 3033262 18 2 à 5 couches de chanvre en vrac, 2 à 5 couches de chanvre tressé. Dans un mode de réalisation de l'invention, le matériau de filtration du 3ième module de filtration comprend selon le sens de filtration gravitaire du haut vers 5 le bas : une couche de 20 cm d'épaisseur de chanvre en vrac, - une couche de 20 cm d'épaisseur de chanvre tressé, - 8 couches de coco tressé. Bien entendu, cet exemple de réalisation du matériau de filtration du 10 3ième module de filtration n'est pas limitatif de la présente invention. D'autres matériaux avec des épaisseurs variées pourront être utilisés pour la réalisation d'un matériau de filtration du 3ième module de filtration, la condition étant qu'ils soient appropriés pour filtrer des débits forts d'eaux de ruissellement ; ce qui induira une filtration des particules grossières.
15 De la description ci-dessus d'exemples de réalisation de matériaux de filtration de chacun des trois modules de filtration, il ressort que chaque module de filtration a une fonction particulière et différente des autres afin que le dispositif de filtration gravitaire selon l'invention soit parfaitement polyvalent et puisse être utilisé aussi bien pour la filtration d'eaux de ruissellement à faible débit qu'à fort débit, et ce 20 tout en assurant une qualité de filtration la plus élevée possible. Il convient de comprendre que la qualité de la filtration dépend avant tout du débit des eaux de ruissellement à filtrer et elle ne peut donc pas être aussi bien assurée dès lors que le débit a tendance à devenir élevé. Cependant, les débits forts d'eaux de ruissellement sont généralement occasionnels (par exemple lors 25 d'orage). C'est pourquoi dans la majorité des cas d'utilisation du dispositif de filtration selon l'invention, une filtration de qualité des eaux de ruissellement sera réalisée, à savoir qu'une part notable des matières en suspension (les particules fines) de tailles comprises entre environ 50 um et 500 um seront filtrées. Dans un mode de réalisation de l'invention particulièrement avantageux, 30 le dispositif de filtration comprend au moins trois modules de filtration qui comprennent chacun un casier rempli d'un matériau de filtration, - le matériau de filtration du fer module de filtration comprend un empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : 35 une couche de chanvre en vrac, une couche de chanvre tressé, 3033262 19 une couche de fibres de bois, 2 à 5 couches de chanvre compressé, une couche de sable, une couche de fibres de bois, 5 - le matériau de filtration du 2ième module de filtration comprend empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : une couche de chanvre en vrac, une couche de chanvre tressé, 10 5 à 10 couches de coco tressé, 0 à 3 couches de chanvre compressé, - le matériau de filtration du 3ième module de filtration comprend : un fer empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : 15 une couche de chanvre en vrac, une couche de chanvre tressé, 5 à 10 couches de coco tressé, ou un 2ième empilement de couches de matériaux qui sont, selon 20 l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : - 2 à 5 couches de chanvre en vrac, - 2 à 5 couches de chanvre tressé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un dispositif de filtration gravitaire selon 25 l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : La Figure 1 est une vue en perspective d'un casier de filtration que comprend le dispositif de filtration gravitaire selon l'invention. La Figure 2 est une vue en perspective de trois casiers de filtration 30 du dispositif de filtration gravitaire selon l'invention. La Figure 3 est une vue en perspective de l'armature du dispositif de filtration gravitaire selon l'invention. La figure 4 est une vue en perspective du dispositif de filtration gravitaire selon l'invention.
35 La figure 5 est une vue du dessus d'un des couvercles des casiers de filtration du dispositif de filtration gravitaire selon l'invention.
3033262 20 La figure 6 est une vue de côté d'un des couvercles des casiers de filtration du dispositif de filtration gravitaire selon l'invention. La figure 7 représente schématiquement en perspective un dispositif de filtration gravitaire selon l'invention installé après un 5 bassin de décantation dans un chantier de terrassement. La figure 8 est une vue en coupe suivant le plan VIII de la figure 7 du dispositif de filtration gravitaire selon l'invention. La figure 9 est une vue du dessus du dispositif de filtration gravitaire selon l'invention dépourvu des casiers de filtration.
10 La figure 10 est une vue en coupe suivant la ligne X-X de la figure 9 du dispositif de filtration gravitaire selon l'invention mais dans laquelle les casiers de filtration ne sont pas représentés. La figure 1 représente un des casiers 1 que comprend le dispositif 11 de filtration gravitaire des eaux selon l'invention.
15 Ce casier 1 présente une forme générale parallélépipédique. Il comporte une paroi de fond 24, deux premières parois latérales 25 et deux deuxièmes parois latérales 29 qui s'étendent selon un axe longitudinal A dudit casier 1 à partir de la paroi de fond 24. Les deux premières parois latérales 25 comprennent à leur extrémité opposée à la paroi de fond 24 un chevron de fixation 2.
20 La paroi de fond 24 du casier 1 est percée de trous (non visibles sur les figures) qui sont destinés à l'évacuation des eaux filtrées selon une direction verticale. Comme cela est visible sur la figure 1, l'une des deux premières parois latérales 25 possède une hauteur plus faible (par exemple 10 à 15 cm plus faible) que l'autre première paroi latérale 25 qui est destinée à l'évacuation des eaux non filtrées 25 selon une direction horizontale vers le casier 1 suivant. Sur la figure 2 sont représentés 3 casiers 1 disposés l'un à la suite de l'autre de telle sorte que tous les chevrons de fixation 2 sont parallèles mais asymétriques entre eux. La figure 3 représente l'armature 3 que comporte le dispositif 11 de 30 filtration gravitaire selon l'invention. L'armature 3 présente une forme générale parallélépipédique. Elle comporte une paroi de fond 26, deux premières parois latérales 27 et deux deuxièmes parois latérales 28 qui s'étendent selon un axe transversal B de ladite armature 3 à partir de la paroi de fond 26. Une des premières parois latérales 27 comprend à son extrémité du côté 35 de la paroi de fond 26 une ouverture 8 d'évacuation des eaux qui présente une forme générale rectangulaire. L'ouverture 8 se trouve du côté de la paroi de fond 26 à une 3033262 21 hauteur appropriée pour permettre une sédimentation partielle des particules présentes dans les eaux filtrées avant que ces dernières rejoignent l'exécutoire 30 visible sur la figure 7. Comme cela est visible sur les figures 3, 8 et 10, l'armature 3 du dispositif 5 de filtration gravitaire comprend en outre des chevrons de fixation 13 qui sont disposés du côté opposé à la paroi de fond 26 et relient les deuxièmes parois latérales 28 de l'armature 3. Comme cela est visible sur la figure 8, les chevrons de fixation 13 délimitent trois espaces dans l'armature 3 destinés à accueillir chacun un des trois 10 casiers 1, et ce comme cela est visible sur la figure 4 et la figure 8. Les chevrons de fixation 13 sont soit soudés sur la face interne des premières parois latérales 27 de l'armature 3 soit soudés entre eux. La longueur des chevrons de fixation 13 est choisie de manière appropriée pour la mise en place en des modules de filtration 22A, 22B et 22C afin d'assurer leur verticalité et leur stabilité 15 pendant la filtration des eaux. La hauteur des chevrons de fixation 13 est choisie de manière appropriée pour assurer le débordement unidirectionnel des eaux non filtrées d'un module de filtration vers le suivant. Sur la figure 4 sont en outre visibles les trois couvercles 4 que comprend 20 l'armature 3 qui ne sont pas représentés à la figure 3. Ces couvercles 4 sont reliés à l'extrémité d'une des deuxièmes parois latérales 28 du côté opposé à la paroi de fond 26 par l'intermédiaire d'un moyen de charnière 6. Ces trois couvercles 4 ont des dimensions appropriées pour fermer chacun des trois espaces délimités par les chevrons de fixation 13 et ainsi recouvrir 25 chacun des casiers 1 lorsqu'ils sont mis en place dans l'armature 3. La figure 5 est une vue de dessus d'un couvercle 4. Le couvercle 4 comprend une poignée 5 pour aider à l'ouverture et à la fermeture du couvercle 4, ainsi qu'un moyen antivol 7 destiné à coopérer avec un moyen complémentaire non représenté sur les figures dont est équipée la deuxième paroi latérale 28 qui n'est pas 30 reliée au couvercle 4. Ainsi, le dispositif 11 de filtration gravitation selon l'invention comporte avantageusement un système antivol 7 de telle sorte que lorsque les couvercles 4 sont rabattus sur chacun des casiers 1, le dispositif 11 se présente comme un coffre inviolable.
3033262 22 Les moyens de charnière 6 sont visibles sur la figure 5. Ils sont avantageusement configurés pour permettre une ouverture du couvercle 4 d'un angle de 180° de manière à prendre appui sur le sol 20 comme cela est visible à la figure 7. La figure 6 est une vue de côté du couvercle 4 qui présente un profil 5 longitudinal en pente pour permettre, lorsqu'il est rabattu, un passage direct des eaux de ruissellement vers le module de filtration suivant. Le casier 1, l'armature 3, ainsi que les couvercles 4, les poignées 5 sont avantageusement réalisées en tôle. Par exemple, pour l'armature 3, il peut s'agir d'une tôle pliée d'une épaisseur d'environ 2 mm.
10 Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le casier 1, l'armature 3, ainsi que les couvercles 4, les poignées 5 sont en polychlorure de vinyle. La figure 7 représente de manière schématique le dispositif 11 de filtration gravitaire des eaux mis en en place sur un chantier de terrassement. Sur la figure 7 sont représentés un ouvrage de décantation 9, une sortie de bassin 10 et une 15 fosse 12 dans laquelle a été mise en place le dispositif de 11 de filtration gravitaire des eaux selon l'invention. Le dispositif 11 de filtration gravitaire peut être mis en place dans la fosse 12 avec un engin de levage qui utilise les chevrons de fixation 13 de l'armature 3. L'ouvrage de décantation 9 représenté à la figure 7 peut être un simple 20 bassin avec ou sans moyen de régulation du débit de sortie des eaux à filtrer. La fosse 12 a approximativement la taille du dispositif 11 de filtration gravitaire selon l'invention, par exemple une hauteur de 1,4 m, une profondeur de 0,7 m, et une longueur de 2,5 m, de telle sorte que l'eau peut être à l'issue de la filtration canalisée vers une rivière ou un réseau de récupération des eaux pluviales. Les 25 dimensions de la fosse vont dépendre de celles du dispositif 11 qui sont elles-mêmes choisies en fonction des caractéristiques hydrologiques du chantier de terrassement : c'est-à-dire du débit et de la charge particulaires des eaux de ruissellement. C'est pourquoi, l'armature 3 présente une ouverture 8 configurée pour évacuer les eaux filtrées du côté opposé à l'ouvrage de décantation 9.
30 La figure 8 représente l'armature 3 du dispositif de filtration gravitaire dans laquelle ont été disposés trois casiers 1, chacun des trois casiers 1 étant remplis d'un matériau de filtration de manière à constituer un module de filtration 22A,22B,22C. Le lier casier 1 rempli d'un lier matériau de filtration constitue un lier module de filtration 22A. Le 2ienie casier 1 rempli d'un 2ienie matériau de filtration 35 constitue un 2ième module de filtration 22B. Le 3ième casier 1 rempli d'un 3ième matériau de filtration constitue un 3ième module de filtration 22C.
3033262 23 Les modules de filtration 22A, 22B et 22C peuvent être mis en place dans l'armature 3 comme cela est représenté sur la figure 8 avec un engin de manutention qui utilise les chevrons de fixation 2. Les modules de filtration 22A, 22B et 22C sont accrochés à l'armature 3 grâce aux chevrons 13. Les modules de filtration 5 22A,22B,22C sont disposés de manière appropriée dans l'armature 3 pour qu'une étanchéité soit assurée entre les modules de filtration 22A, 22B, 22C et les chevrons de fixation 13. L'étanchéité entre chaque module de filtration 22A,22B, 22C résulte du fait que les chevrons de fixation 2 recouvrent totalement les chevrons de fixation 13 associés et de la moindre hauteur de l'une des premières parois latérales 25 comme 10 cela a été expliqué ci-dessus, et ce de manière à assurer le déversement des eaux d'un casier 1 directement dans le casier 1 suivant. Dans un mode de réalisation des casiers 1 non représenté, ces casiers 1 pourraient être équipés de bec verseur agencé pour le déversement des eaux d'un casier 1 vers le suivant. Comme cela est visible sur les figures 8 et 9, les modules de filtration 22A, 15 22B et 22C sont posés sur des supports 14. Comme cela est visible sur la figure 9, les supports 14 sont positionnés sur la face interne de la paroi de fond 26 de l'armature 3 du dispositif 11 de filtration. Les supports 14 présentent chacun une forme symétrique par rapport à un axe longitudinal médian C et une section transversale trapézoïdale dont la grande base est 20 orientée vers l'ouverture 8. Cette forme des supports 14 est appropriée pour augmenter la sédimentation des plus grosses particules ayant traversé les modules filtration 22A, 22B, 22C en réduisant dans l'axe longitudinal la vitesse des eaux filtrées et en formant un obstacle physique au transport des particules. Comme cela est visible sur les figures 8 et 10 : 25 les hauteurs des supports 14 du lier module de filtration 22A au 3ième module de filtration 22C sont décroissantes ; les chevrons 13 sont disposés de manière décalée de telle sorte que les 11er au 31eme modules de filtration 22A,22B,22C sont disposés dans l'armature 3 à des hauteurs décroissantes.
30 De cette manière, avec une telle configuration du dispositif de filtration 11 selon l'invention, les eaux de ruissellement se déversent parfaitement d'un premier module de filtration 22A,22B,22C vers le suivant. Pendant la filtration des eaux, les trois couvercles 4 restent ouverts et en appui sur le sol 20 comme cela est visible sur la figure 7.
3033262 24 La sortie 10 du bassin de décantation 9 et le lier module de filtration 22A sont raccordés ensemble avec un système étanche non représenté sur les figures. Les eaux à filtrer sont déversées par le haut dans le lier module de filtration 22A. Ensuite, la disposition en cascade des modules de filtration 22A, 22B, 22C 5 permet un déversement par débordement des eaux du l'er module de filtration 22A vers le 2Ième module de filtration 22B dès lors que le lier module de filtration 22A est colmaté, puis du 2Ième module de filtration 22B vers le 3ième module de filtration 22C dès lors que le 2Ième module de filtration 22B est aussi colmaté. Les matériaux de filtration que comprennent chacun des modules de 10 filtration 22A,22B,22C sont adaptés aux débits et à la qualité visée des eaux à filtrer. Suivant ces critères, dans un mode de réalisation envisageable du dispositif 11 mais non représenté, plusieurs des modules de filtration 22A,22B,22C peuvent comprendre les mêmes empilements de matériaux de filtration. C'est pourquoi, le dispositif 11 de filtration gravitaire des eaux selon 15 l'invention présente l'avantage d'être un dispositif de filtration modulable pouvant parfaitement s'adapter à des eaux à filtrer variées en termes de débit et de contenu (taille et concentration des particules). En effet, en fonction du débit des eaux à filtrer, ainsi que de la concentration et de la taille des particules dont sont chargées les eaux, on pourra adapter le matériau de filtration dont sont remplis les casiers 1 pour 20 constituer les modules de filtration 22A,22B,22C du dispositif 11 de filtration gravitaire selon l'invention. De plus, cette modularité que présente le dispositif 11 de filtration gravitaire selon l'invention a l'avantage que dès qu'un module de filtration 22A,22B,22C est colmaté, il peut être rapidement remplacé par un autre module de 25 filtration contenant un même type de matériau de filtration ou un matériau de filtration mieux adapté à la situation hydrologique locale. Le remplacement d'un module de filtration 22A,22B,22C n'induit donc pas de perte d'efficacité durable car il est indépendant du changement des autres modules de filtration. Le remplacement d'un module de filtration 22 peut s'effectuer à l'aide d'un engin de manutention tel 30 que cela a été détaillé ci-dessus pour la mise en place des casiers 1 dans l'armature 3. Les modules de filtration 22A,22B,22C peuvent être préalablement préparés et stockés en nombre afin d'assurer l'approvisionnement, par exemple lors d'intenses événements pluvieux. La durée de vie des modules de filtration 22A,22B,22C en termes de 35 fréquence de remplacement est conditionnée par les colmatages du matériau de filtration qu'ils comprennent. Hormis les matériaux de filtration utilisés et la structure 3033262 25 des filtres des 3 modules de filtration 22A, 22B, 22C, le colmatage dépend entre autres des débits entrants des eaux, de la nature, la concentration, les tailles, les formes et les distributions granulométriques des particules que contiennent les eaux. On estime qu'après chaque épisode pluvieux important (par exemple un 5 orage) le lier module de filtration 22A pourra soutenir un débit entre 5 et 10 m 3/h pendant une heure approximativement, le 2ienie module de filtration 22B un débit allant jusqu'à 60 m 3/h pendant 24 heures, et le 3ienie module de filtration 22C bien que dépendant de la quantité des grosses particules en sédimentation ne nécessitera d'entretien qu'à une fréquence de plusieurs semaines. L'entretien du lier module de 10 filtration 22A se fera à une fréquence de l'ordre de la semaine en cas d'événement pluvieux de faible intensité. Un nombre plus ou moins important de modules de filtration 22A, 22B, 22C pourront être préparés à l'avance en prévision d'événements pluvieux de forte intensité. Sur la figure 8, le premier module de filtration 22A comprend comme 15 premier matériau de filtration la superposition des couches de matériaux suivants en partant de la paroi de fond 24 du casier 1 : - une couche de fibres de bois 18, recouverte d' - une couche de sable à enduire 19, elle-même recouverte d' - une couche de fibres de bois 18, elle-même recouverte d' 20 - une couche de coco tressé 17, elle-même recouverte d' - une couche de chanvre tressé 16, elle-même recouverte d' - une couche de chanvre en vrac 15. Les couches de chanvre en vrac 15, chanvre 16 et de coco tressé 17 constituent la liere couche de matériau du lier module de filtration 22A qui est 25 destinée à une pré-filtration des eaux. La couche de fibres de bois 18 disposée sous cette Père couche de matériau 15,16,17 constitue la 2ieme couche de matériau du lier module de filtration 22A qui est destinée à la filtration progressive. La couche de sable 19 constitue la 3ienle couche de matériau qui est 30 destinée à l'affinement de la filtration. Enfin, la couche de fibres de bois 18 disposée sous le sable 19 permet de le retenir. De cette manière, avec cette dernière couche de fibres de bois 18, le sable 19 n'est pas entraîné avec l'eau au cours de la filtration. Le 2ieme module de filtration 22B comprend comme 2ieme matériau de 35 filtration la superposition des couches de matériaux suivants en partant de la paroi de fond 24 du casier 1 : 3033262 26 - une couche de chanvre compressé 21, recouverte d' - une couche de coco tressé 17, elle-même recouverte d' - une couche de chanvre tressé 16, elle-même recouverte d' - une couche de chanvre en vrac 15.
5 Les couches de chanvre en vrac 15, chanvre 16 et de coco tressé 17 constituent la ere couche de matériau du 2ième module de filtration 22B qui est destinée à une pré-filtration des eaux. La couche de chanvre compressé disposée sous cette ere couche de matériau 15,16,17 constitue la 2ième couche de matériau du 2ième module de filtration 10 22B qui est destinée à la filtration progressive. Le 2ième module de filtration 22B se distingue du lier module de filtration 22A en ce qu'il ne contient pas de enle couche de matériau comprenant du sable. En effet, il n'est pas nécessaire que le 2ième module de filtration 22B comprenne une couche de matériau pour un affinement de la filtration étant donné 15 les particules fines ont normalement été filtrées dans le lier module de filtration et ainsi les particules qui sont filtrées dans ce 2ième module de filtration 22B sont des particules plus grosses qui étaient contenues dans les eaux qui ont débordé du lier module de filtration vers le 2ième module de filtration. On relève ainsi tout l'intérêt de la spécificité et de la complémentarité des modules filtration 22A,22B du dispositif 11 20 de filtration selon l'invention qui permet la filtration d'eaux de ruissellement variées. Le 3ieme module de filtration 22C comprend comme matériau de filtration la superposition des couches de matériaux suivants en partant de la paroi de fond 24 du casier 1 : - une couche de coco tressé 17, recouverte d' 25 - une couche de chanvre tressé 16, elle-même recouverte d' - une couche de chanvre en vrac 15. Comme expliqué ci-dessus, ces matériaux végétaux sont particulièrement appropriés pour leur utilisation dans un module de filtration destiné à la filtration d'eaux à hauts débits.
30 PARTIE EXPERIMENTALE : I - Caractéristiques de filtration du dispositif de filtration selon l'invention représenté sur les figures : 35 Afin de tester les aptitudes du dispositif de filtration 11 qui a été décrit ci-dessus et qui est représenté dans les dessins annexés, des essais ont été réalisés au 3033262 27 moyen d'un dispositif de filtration qui comprenait une armature 3 de 1 m3 à l'intérieur de laquelle ont été disposés les 3 modules de filtration 22A, 22B, 22C de 0,2 m3 qui ont été montés en série et disposés en cascade. L'eau a été puisée dans un cours d'eau jouxtant le site des essais à l'aide 5 d'une pompe de débit de 30 m3/h. Une deuxième pompe de débit 60 m3/h a été utilisée pour évaluer le comportement du 2' module de filtration 22B du dispositif de filtration 11 lors de pics de débits. L'eau d'un cours d'eau, de faible charge particulaire, a été d'abord 10 déversée dans un bassin d'environ 5 m3 excavé au moyen d'une mini-pelle. A l'intérieur du bassin, les eaux pompées ont été régulièrement brassées afin de les charger en particules. Une fois suffisamment chargées, elles ont été transférées vers le fer module de filtration 22A du dispositif de filtration 11. Les effluents filtrés ont été déchargés dans le cours d'eau où l'eau 15 chargée servant aux essais avait été puisée. Les particules des eaux entrantes avaient une distribution granulométrique étalée. En effet, elles comprenaient des tailles particulaires fines et grossières. Il s'agissait de particules de type argileux et limoneux. La turbidité initiale (à savoir avant le passage dans le dispositif de 20 filtration) était comprise entre 500 et 1000 NTU. Le tableau 5 ci-dessous récapitule les caractéristiques des deux premiers modules de filtration 22A,22B du dispositif 11 de filtration, à savoir : d(0,9) et %Ad(0,9) ont été définis ci-dessus, Aturbidité est l'abattement de turbidité, 25 t débordement est le temps de débordement de l'eau dans le module suivant.
30 35 3033262 28 Eau en lier 2ième 3ième sortie module module de module de de de filtration filtration bassin filtration d(0,9) um 110 60 90 %Ad(0,9) (%) 30-70 15-50 Aturbidité (%) 50-80 20-60 t débordement (min) 5 à 20 Supérieure à 120 Pas de débordement vers ce 3ième module Tableau 5 détaillant les caractéristiques de filtration des modules de filtration 22a,22B (essais réalisés sur un chantier de terrassement au moyen d'un dispositif de filtration gravitaire) 5 Au-delà de la limite de colmatage du l'er module de filtration 22A, la filtration s'est déroulée uniquement dans le 2Ième module de filtration 22B. En effet, au cours des expérimentations ci-dessus, il n'y a pas eu de débordement vers le 3ième module de filtration 22C. Cela témoigne d'une bonne résistance au colmatage du dispositif de filtration 11 selon l'invention tout en 10 maintenant une filtration significative des eaux de ruissellement. Il - Comparaison des caractéristiques de filtration de différents matériaux de filtration : 15 Dans le cadre de la présente invention, différents matériaux de filtration ont été testés en laboratoire afin d'identifier une ou plusieurs combinaisons de matériaux végétaux et sableux permettant une filtration optimale des eaux chargées en particules. Les essais expérimentaux ont été réalisés à débits d'eau imposés en 20 couplant une colonne de filtration qui était remplie du matériau de filtration à tester à une pompe péristaltique, elle-même reliée au réservoir contenant l'eau chargée en particules. L'eau chargée en particules a été brassée régulièrement pour assurer l'homogénéité des concentrations entrantes dans la colonne de filtration.
25 Il convient de noter que les essais réalisés à débit imposé peuvent être, suivant le débit d'eau utilisé, plus contraignants pour le matériau de filtration testé que ceux à charge imposée. En effet, avec le matériau de filtration et la charge 3033262 29 particulaire de l'eau à filtrer, la pompe impose le gradient hydraulique à l'intérieur du matériau de filtration. Ceci peut contribuer à accélérer le colmatage en imposant, au niveau des constrictions, un débit plus ou moins important de particules. Il en résulte que si les essais réalisés à débits imposés sont moins représentatifs des conditions de 5 terrain, elles permettent d'étudier plus facilement des mécanismes tardifs de colmatage (formation du gâteau) ainsi que leur évolution dans des matériaux peu perméables pour lesquels des essais à charge imposée dureraient trop longtemps. Le dispositif de filtration au cours de ces essais comprenait une colonne de filtration qui était équipée de tuyaux destinés à la mesure du gradient hydraulique.
10 Le réservoir contenant l'eau chargée en particules avait un volume de 30 litres. Le tableau 6 ci-dessous détaille : - la composition des filtres testés ; - d(01), d(0,5), d(0,9) ; 15 - %Ad(0,9), à savoir l'abattement ; - l'intervalle de turbidité maximal et minimal ; le pourcentage de perte de turbidité ; le temps de colmatage ; le volume d'eau passé.
20 Filtre Granulométrie sortie %Ad Intervalle de Perte de turbidité t V d'eau (11m) (0,9) turbidité (%) colmatage (min) passé (L) d(0,1) d(0,5) d(0,9) max min FB+CC+SM 3,27 15,04 37,78 48% 481 262 56% 21,43 16,5 FB+SM 3,88 16,89 45,23 39% 385 189 65% 14,38 12,25 CC+SM 4,35 16,57 36,73 41% 342 243 69% 12,55 10,9 FB+CC 3,72 16,10 40,44 33% 1100 313 65% 35,45 29,8 Tableau 6 détaillant les caractéristiques de filtration de 4 filtres (essais réalisés en colonne de filtration en laboratoire) En ce qui concerne le tableau 6 et les tableaux 7 et 8 qui suivent, le 25 protocole expérimental des essais en colonne de filtration en laboratoire a été décrit ci-dessus. Les résultats expérimentaux détaillés dans le tableau 6 ci-dessus indiquent que : - les plus forts abattements et minima de d(0,1) et d(0,5) ont été 30 observés avec le filtre FB+CC+SM. 3033262 30 le temps de colmatage (à savoir le temps au bout duquel la pression hydrostatique en tête de colonne excède 2 m) et le volume total filtré sont également relativement importants, à savoir supérieur à 20 minutes et avec un volume supérieur à 15 litres, respectivement. 5 en comparant les résultats respectifs des filtres FB+CC+SM et FB+SM, l'absence de chanvre compressé dans le matériau de filtration testé a entraîné une diminution de l'abattement mais surtout une forte diminution du temps de colmatage et du volume total filtré (à savoir respectivement 14,38 minutes et 12,25 litres). 10 cette même tendance a été observée avec l'absence de fibres de bois (eu égard à la comparaison des résultats des matériaux de filtration FB+CC+SM et CC+SM). Ceci indique que la fibre de bois et le chanvre compressé ont des rôles protecteurs équivalents vis-à-vis de la couche de sable de mer.
15 Il est en outre intéressant de constater que l'utilisation de chanvre compressé par rapport à la fibre de bois entraîne : un abattement plus important des particules (41% contre 39%), une rétention plus importante des plus grosses particules (d(0,9)=36,73 um contre 45,23 um), et 20 une plus forte diminution de la turbidité (69% contre 65%). Il en résulte un temps de colmatage et un volume total filtré légèrement plus faibles. Par ailleurs, l'utilisation de chanvre compressé entraîne une absence de formation de gâteau ou une moindre épaisseur de ce dernier en surface des 25 matériaux de filtration qui contiennent ce matériau végétal. Cela témoigne d'une aptitude de ce matériau végétal à retenir de grosses particules à l'intérieur de son réseau poral. Enfin, au regard des résultats du matériau de filtration FB+CC, l'absence d'une couche de sable de mer dans le matériau de filtration entraîne une 30 augmentation significative du temps de colmatage et du volume total filtré. Elle s'accompagne également d'un abattement plus faible de l'ensemble des tailles de particules, ainsi que d'une absence de baisse significative de la turbidité. Ces résultats confirment le rôle de l'affinement granulométrique de la couche de sable et l'importance des deux couches de protection de fibre de bois et de chanvre 35 compressé. Les plus faibles valeurs de turbidité du filtre FB+CC+SM (par rapport au 3033262 31 filtres FB+SM et CC+SM) proviendraient des variations mesurées dans les eaux entrantes. En conclusion de cette étude, il ressort que chaque couche de matériau de filtration a une fonction particulière qui conditionne le bon fonctionnement des 5 couches de matériau de filtration qui lui sont subordonnées. Ainsi, un module de filtration comportant un pré-filtre de dégrossissement, une deuxième couche de filtration progressive des particules de plus grosses tailles susceptibles de colmater et une dernière couche d'affinement des eaux à filtrer est une combinaison pertinente pour le traitement des eaux de ruissellement 10 des chantiers de terrassement. Dans le cas de la présente expérimentation, la couche de filtration progressive la plus adaptée, à savoir l'élément central du matériau de filtration testé, est le chanvre compressé. Il permet d'obtenir des abattements significatifs et contribue à limiter la formation du gâteau. Suivant les objectifs de qualité des eaux à 15 filtrer, ce matériau végétal de filtration pourrait être utilisé en l'absence de couche d'affinement (forte perméabilité, colmatage tardif, capacité de filtration élevée) avec ou sans un ou plusieurs pré-filtres. Le filtre FB+CC+SM constitue une association optimale de matériaux végétaux pour la réalisation d'une filtration progressive suivi d'un affinement de la 20 filtration dans un lier module de filtration 22 A d'un dispositif 11 de filtration selon l'invention. III - Comparaison des caractéristiques de filtration du matériau de filtration en fonction selon du matériau sableux utilisé : 25 Dans le cadre de la présente invention, on a aussi étudié en suivant un protocole similaire à celui décrit dans la partie II ci-dessus, l'influence du type de matériau de filtration sableux utilisé dans un filtre comprenant une superposition de fibres de bois, de chanvre compressé et de sable, à savoir le filtre qui s'est révélé 30 optimal dans la partie II précitée. Les essais ont été réalisés avec une colonne de filtration à charge imposée. Plus précisément, les essais expérimentaux ont consisté à disposer un réservoir contenant 10 litres d'eau chargée en particules au-dessus de la colonne de filtration à laquelle il était relié au moyen d'une vanne.
35 Un tel système se rapproche des conditions observables sur un chantier, par exemple un chantier de terrassement. L'eau chargée de particules traversait le matériau de filtration par gravité.
3033262 32 Le débit sortant a été régulé grâce à la capacité du matériau de filtration à se laisser traverser, autrement dit, par l'évolution de sa perméabilité. L'ouverture de la vanne marquait le début de l'essai. Le tableau 7 ci-dessous détaille : 5 - la composition des matériaux de filtration testés ; - d(01), d(0,5), d(0,9) ; - %Ad(0,9), à savoir l'abattement ; - l'intervalle de turbidité maximal et minimal ; - le pourcentage de perte de turbidité ; 10 - le temps de colmatage ; - le volume d'eau passé. Filtre Granulométrie (Hm) WnAd Intervalle de t sa e sortie ,-, --- , pas g (0, 9) turbidité (s) d(0,1) d(0,5) d(0,9) max min FB+CC+SM 3,12 14,36 40,81 66% 358,0 258,0 7,46 FB+CC+SE 4,51 17,23 42,15 31% 281,0 211,0 7,96 FB+CC+SF 4,23 20,29 76,38 14% 135,0 52,6 5,3 Tableau 7 détaillant les caractéristiques de filtration de 3 filtres (essais réalisés en colonne de filtration en laboratoire) 15 Au vu du tableau 7 ci-dessus, on relève que le sable de mer et le sable à enduire présentent de meilleurs abattements que le sable de Fontainebleau. C'est pourquoi, le sable à enduire et le sable de mer sont privilégiés pour la réalisation de couche de matériau de filtration d'un module de filtration destiné à un affinement de 20 la filtration comme cela a été décrit ci-dessus. IV - Comparaison des caractéristiques de filtration du matériau de filtration en fonction du nombre de couches de chanvre compressé : 25 Dans le cadre de la présente invention, on a également testé à charge imposée l'influence du nombre de couches de chanvre compressé sur les performances de filtration.
30 3033262 33 Nombre de Granulométrie sortie %Ad Intervalle de couches (11m) (0,9) turbidité d(0,1) d(0,5) d(0,9) max min 2 couches 4,78 19,56 45,04 32% 957 138 4 couches 4,94 17,73 39,65 41% 1033 190 6 couches 2,50 12,04 31,49 61% 781 464,5 Tableau 8 des caractéristiques de filtration selon le nombre de couches de chanvre compressé (essais réalisés en colonne de filtration en laboratoire) 5 Au vu du tableau 8, on relève que plus le filtre comprend de couches de chanvre compressé, plus l'abattement est élevé. Cependant, des précautions relatives aux effets de parois ou de chemins préférentiels au niveau des couches les plus basses doivent être prises en compte lors de la mise en place des matériaux de filtration les plus épais.
10 Par ailleurs, le chanvre compressé présente une taille de pore relativement petite malgré la fine épaisseur de ces couches. Il permet d'une part la réalisation de matériau de filtration peu épais et donc de volume réduit mais aussi, d'autre part, de présenter les caractéristiques de filtration suivantes : un taux d'abattement élevé particulièrement approprié pour la 15 filtration de particules grossières, un temps de colmatage élevé lors de la filtration de particules fines. C'est pourquoi, il est avantageux que les couches de matériau de filtration des modules de filtration du dispositif 11 de filtration gravitaire comprennent du chanvre compressé. 20
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Dispositif (11) de filtration gravitaire des eaux, en particulier des eaux de ruissellement, comprenant au moins N modules de filtration (22A,22B,22C) qui 5 sont montés en série et disposés en cascade, caractérisé en ce que les N modules de filtration (22A,22B,22C) sont configurés de telle sorte que les eaux sont tout d'abord déversées dans un lier module de filtration (22A) présentant une lie' durée de colmatage pour être filtrées par filtration gravitaire dans ledit lier module de filtration (22A) et, lorsque la lie' durée de colmatage du lier module de filtration (22A) est 10 atteinte, les eaux non filtrées dans ledit lier module de filtration (22A) débordent dans un 2ième module de filtration (22B) présentant une 2ième durée de colmatage pour être filtrées par filtration gravitaire dans ledit 2ième module de filtration (22B), et ce jusqu'à ce que les eaux non filtrées dans un N-lieme module de filtration débordent dans un Nie' module de filtration présentant une Nie' durée de colmatage pour être filtrées 15 par filtration gravitaire dans ledit Nie' module de filtration, les durées de colmatage du lier au Nie' module de filtration étant croissantes.
- 2. Dispositif (11) de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : 20 N modules de filtration (22A,22B,22C) qui comprennent chacun un casier (1) rempli d'un matériau de filtration (15,16,17,19,19), ledit casier (1) présentant une paroi de fond (24) percée de trous pour l'évacuation des eaux filtrées, une armature (3) agencée pour accueillir les N modules de filtration 25 (22A,22B,22C), ladite armature (3) comportant une ouverture (8) d'évacuation des eaux.
- 3. Dispositif (11) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'armature (3) présente une forme générale parallélépipédique avec une hauteur 30 comprise entre 1 m et 2 m, une longueur comprise entre 2 m et 4 m et une profondeur comprise entre 0,5 et 1,5 m.
- 4. Dispositif (11) de filtration selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le matériau de l'armature (3) et des casiers (1) est choisi parmi la tôle, le 35 polychlorure de vinyle, le bois et la terre cuite. 3033262 35
- 5. Dispositif (11) de filtration selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le matériau de filtration des modules de filtration (22A,22B,22C) comprend au moins un matériau choisi parmi les matériaux végétaux tels que les fibres de bois (18), les fibres de chanvre, le chanvre en vrac (15), le coco tressé (17), le chanvre tressé (16), le chanvre en fil, le chanvre compressé (21) et/ou des matériaux sableux tels que le sable de mer, le sable à enduire (19) et le sable de Fontainebleau.
- 6. Dispositif (11) de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 10 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : le lier module de filtration (22A) présentant une lie' durée de colmatage qui est appropriée pour la filtration d'eaux ayant un débit faible d'au plus 10 m3/h, le 2ienie module de filtration (22B) présentant une 2ienie durée de 15 colmatage qui est appropriée pour la filtration d'eaux ayant un débit moyen compris entre 10 m3/h et 60 m3/h, lesdits lier et 2ienle modules de filtration (22A,22B) étant montés en série et disposés en cascade de telle sorte que les eaux à filtrer sont tout d'abord déversées dans le lier module de filtration (22A) pour être filtrées par filtration gravitaire dans ledit lier 20 module de filtration (22A) et, lorsque la lie' durée de colmatage du lier module de filtration est atteinte, les eaux non filtrées dans le lier module de filtration (22A) débordent dans le 2ienle module de filtration (22B) pour être filtrées par filtration gravitaire dans le 2ienle module de filtration (22B). 25
- 7. Dispositif (11) de filtration selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un 3ième module de filtration (22C) présentant une 3ième durée de colmatage capacité de filtration appropriée pour la filtration d'eaux ayant un débit fort qui est compris entre 60 m3/h et 100 m3/h, ledit 3ième module de filtration (22C) est monté à la suite du 2ienle module de filtration (22B) et est disposé en cascade de 30 telle sorte que les eaux non filtrées dans le 2ienle module de filtration (22B) débordent dans le 3ième module de filtration (22C) pour être filtrées par filtration gravitaire dans le 3ième module de filtration (22C).
- 8. Dispositif (11) de filtration selon l'une quelconque des revendications 2 35 à 7, caractérisé en ce que le matériau de filtration du lier module de filtration (22A) 3033262 36 comprend un empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : une 1ière couche de matériau destinée à une pré-filtration des eaux, le matériau de ladite 1ière couche comprenant au moins un matériau 5 végétal choisi parmi le chanvre en vrac (15), le chanvre tressé (16), le coco tressé (17) et le chanvre en fil ; une 2ième couche de matériau destinée à une filtration progressive des eaux, le matériau de ladite 2ième couche comprenant au moins un matériau végétal choisi parmi les fibres de bois (18), les fibres de chanvre et le chanvre compressé (21) ; une 3ième couche de matériau destinée à un affinement de la filtration des eaux, le matériau de ladite 3ième couche comprenant au moins un matériau sableux (19).
- 9. Dispositif (11) de filtration selon la revendication 8, caractérisé en ce que le matériau de filtration du fer module de filtration (22A) comprend un empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : une couche de chanvre en vrac (15), une couche de chanvre tressé (16), une couche de fibres de bois (18), 2 à 5 couches de chanvre compressé (21), une couche de sable (19), une couche de fibres de bois (18).
- 10. Dispositif (11) de filtration selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le matériau de filtration du 2ième module de filtration (22B) comprend un empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : une couche de chanvre en vrac (15), une couche de chanvre tressé (16), 5 à 10 couches de coco tressé (17), 0 à 3 couches de chanvre compressé (21).
- 11. Dispositif (11) de filtration selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le matériau de filtration du 3ième module de filtration 3033262 37 (22C) comprend des matériaux végétaux choisis parmi le chanvre en vrac (15), le chanvre tressé (16) et le coco tressé (17).
- 12. Dispositif (11) de filtration selon l'une quelconque des revendications 5 7 à 10, caractérisé en ce que le matériau de filtration du 3Ième module de filtration (22C) comprend : un fer empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : une couche de chanvre en vrac (15), 10 une couche de chanvre tressé (16), 5 à 10 couches de coco tressé (17), OU un 2ième empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas: 15 - 2 à 5 couches de chanvre en vrac (15), - 2 à 5 couches de chanvre tressé (16).
- 13. Dispositif (11) de filtration selon l'une quelconque des revendications 7 à 11 qui comprend au moins trois modules de filtration (22A,22B,22C) qui 20 comprennent chacun un casier (1) rempli d'un matériau de filtration, caractérisé en ce que : - le matériau de filtration du lier module de filtration (22A) comprend un empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le 25 bas : une couche de chanvre en vrac (15), une couche de chanvre tressé (16), une couche de fibres de bois (18), 2 à 5 couches de chanvre compressé (21), 30 une couche de sable (19), une couche support de fibres de bois (18), - le matériau de filtration du 2Ième module de filtration comprend un empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le 35 bas : une couche de chanvre en vrac (15), - 5 10 15 3033262 38 une couche de chanvre tressé (16), 5 à 10 couches de coco tressé (17), 0 à 3 couches de chanvre compressé (21), le matériau de filtration du 3ième module de filtration (22C) comprend : un fer empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : une couche de chanvre en vrac (15), une couche de chanvre tressé (16), 5 à 10 couches de coco tressé (17), ou un 2ième empilement de couches de matériaux qui sont, selon l'orientation de la filtration gravitaire du haut vers le bas : - 2 à 5 couches de chanvre en vrac (15), - 2 à 5 couches de chanvre tressé (16).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1551761A FR3033262B1 (fr) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Dispositif de filtration gravitaire des eaux de ruissellement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1551761A FR3033262B1 (fr) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Dispositif de filtration gravitaire des eaux de ruissellement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3033262A1 true FR3033262A1 (fr) | 2016-09-09 |
| FR3033262B1 FR3033262B1 (fr) | 2017-03-24 |
Family
ID=52829205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1551761A Active FR3033262B1 (fr) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Dispositif de filtration gravitaire des eaux de ruissellement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3033262B1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT15168U3 (de) * | 2016-04-07 | 2017-07-15 | Karl Pfeiffer Ing | Modularer Filterbehälter für flüssige Medien |
| CN110339607A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-10-18 | 上海巨浪环保科技发展有限公司 | 一种过滤水箱 |
| US20230078438A1 (en) * | 2018-11-28 | 2023-03-16 | Gautham Parangusa Das | Water filtration apparatus and process |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5223154A (en) * | 1991-11-01 | 1993-06-29 | Emcon Northwest, Inc. | System for filtering liquids in a catch basin using filters in series and overflow channels |
| EP0742037A2 (fr) * | 1995-05-10 | 1996-11-13 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Appareil de filtration de boue et système de désulfuration de fumées |
-
2015
- 2015-03-03 FR FR1551761A patent/FR3033262B1/fr active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5223154A (en) * | 1991-11-01 | 1993-06-29 | Emcon Northwest, Inc. | System for filtering liquids in a catch basin using filters in series and overflow channels |
| EP0742037A2 (fr) * | 1995-05-10 | 1996-11-13 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Appareil de filtration de boue et système de désulfuration de fumées |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT15168U3 (de) * | 2016-04-07 | 2017-07-15 | Karl Pfeiffer Ing | Modularer Filterbehälter für flüssige Medien |
| US20230078438A1 (en) * | 2018-11-28 | 2023-03-16 | Gautham Parangusa Das | Water filtration apparatus and process |
| CN110339607A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-10-18 | 上海巨浪环保科技发展有限公司 | 一种过滤水箱 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3033262B1 (fr) | 2017-03-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9051192B2 (en) | Surface water filtration systems | |
| WO2011080578A1 (fr) | Filtre organique planté avec cannes européennes et/ou tropicales/désertiques pour le traitement d'eaux, de sols ou d'air pollués | |
| AU2008286748A1 (en) | Filter for removing sediment from water | |
| EP0870527A1 (fr) | Système et cartouche de filtration contenant un matériau granuleux alvéolaire | |
| FR3033262A1 (fr) | Dispositif de filtration gravitaire des eaux de ruissellement | |
| JP2009197486A (ja) | 地下貯水構造 | |
| EP1857600A1 (fr) | Dispositif de stockage et de traitement de l'eau de pluie | |
| EP2646130B1 (fr) | Procédé et dispositif de filtration des eaux pluviales et des eaux usées d'origine industrielle | |
| EP0286662B1 (fr) | Bassin tampon de retention et de regulation des eaux naturelles a structure alveolaire | |
| EP2743209B1 (fr) | Cuve de traitement d'eaux destinée à être enterrée, comprenant une paroi externe présentant des éléments en saillie | |
| FR2740485A1 (fr) | Bassin tampon enterre de stockage et de traitement des eaux pluviales | |
| WO2014147338A1 (fr) | Matériau filtrant à écorces de pin et filtre correspondant pour l'épuration des eaux usées domestiques, tout spécialement en assainissement non collectif. | |
| EP2651575B1 (fr) | Systeme et procede de captage de composes dans les sols | |
| JP2003013484A (ja) | 水浄化構造 | |
| FR2739882A1 (fr) | Procede et systeme de drainage de sols et murs utilisant un materiau granuleux | |
| EP1674430B1 (fr) | Dispositif d'épuration d'eaux usées et procédé mettant en oeuvre le dispositif | |
| JP2004033993A (ja) | 集水用ろ過層の安定化方法 | |
| FR3019171A1 (fr) | Dispositif et procede d’assainissement des eaux usees | |
| FR2929607A1 (fr) | Dispositif d'assainissement d'eaux usees | |
| WO2006128994A2 (fr) | Procede et installation pour le traitement d'effluents de collectivites | |
| EP3702553B1 (fr) | Procédé de réalisation d'un bassin artificiel à épuration naturelle | |
| JPH11222905A (ja) | 濾過式貯水槽装置 | |
| RU2200802C1 (ru) | Система отвода и очистки поверхностного стока | |
| FR3131917A1 (fr) | Dispositif et installation d’assainissement des eaux usées | |
| KR102095891B1 (ko) | 입상 여재를 이용한 하향 여과방식의 비점오염저감장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20160909 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 10 |