FR3110859A1 - Cuve de traitement d’eaux avec des goulottes de guidage - Google Patents

Cuve de traitement d’eaux avec des goulottes de guidage Download PDF

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Abstract

CUVE DE TRAITEMENT D’EAUX AVEC DES GOULOTTES DE GUIDAGE L’invention concerne une cuve de traitement d'eaux avec un axe vertical (Z) et comportant une cuve inférieure, une cuve supérieure (104, 204), une paroi horizontale (106, 206) percée d’orifices (116, 216) et disposée entre les cuves, une canalisation amont dirigeant un flux d’eau à traiter dans la cuve supérieure (104, 204), de manière horizontale et circulaire selon un sens horaire ou anti-horaire autour de l’axe vertical (Z), et pour chaque orifice (116, 216), la paroi horizontale (106, 206) est équipée d’une goulotte (250) avec une entrée coïncidant avec l’orifice (116, 216) et une sortie qui débouche dans la cuve inférieure, et qui dirige le flux d’eau de manière horizontale et circulaire et selon le même sens de rotation horaire ou anti-horaire autour de l’axe vertical (Z) que celui généré par la canalisation amont. Fig. 2

Description

CUVE DE TRAITEMENT D’EAUX AVEC DES GOULOTTES DE GUIDAGE
La présente invention concerne une cuve de traitement d’eaux.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Les eaux, en particulier de ruissellement, renferment classiquement une quantité notable d'hydrocarbures, de boues et de diverses matières solides en suspension qu'il est nécessaire d'intercepter avant rejet de ces eaux vers un milieu récepteur.
On connaît une cuve de traitement d'eaux de ruissellement qui comporte une cuve séparée en deux par une paroi horizontale. L’eau pénètre dans la cuve par une canalisation d’entrée en partie haute et traverse la paroi horizontale à travers des orifices traversant la paroi horizontale.
L’eau remonte par une canalisation centrale et verticale qui débouche, d’une part, sous la paroi horizontale et, d’autre part, dans une canalisation de sortie en partie haute de la cuve.
L’eau pénètre ainsi par la canalisation d’entrée, traverse la paroi horizontale où elle se débarrasse de ses impuretés, puis elle remonte dans la canalisation verticale pour sortir par la canalisation de sortie.
Bien qu’une telle cuve de traitement donne de bons résultats, il est souhaitable de trouver un arrangement différent qui permette d’améliorer la séparation des impuretés.
Un objet de la présente invention est de proposer une cuve de traitement d’eaux qui permet une amélioration du dépôt des impuretés et évite le brassage des impuretés déjà stockées dans le fond de la cuve. Ces objectifs sont remplis, en particulier par un arrangement particulier des orifices de la paroi horizontale.
A cet effet, est proposée une cuve de traitement avec un axe vertical et comportant :
- une cuve inférieure présentant une paroi latérale,
- une cuve supérieure présentant une paroi latérale,
- une paroi horizontale percée d’orifices et disposée entre la cuve inférieure qui est sous la paroi horizontale et la cuve supérieure qui est au-dessus de la paroi horizontale,
- une canalisation amont destinée à être connectée avec une canalisation d'eau à traiter, traversant la paroi latérale de la cuve supérieure et étant arrangée pour diriger le flux d’eau à traiter dans la cuve supérieure, de manière sensiblement horizontale et circulaire selon un sens horaire ou anti-horaire autour de l’axe vertical,
- une canalisation aval destinée à être connectée avec une canalisation d'eau traitée, et traversant la paroi latérale de la cuve supérieure,
- un module d’évacuation agencé pour canaliser l’eau entre la cuve inférieure et la canalisation aval, et
- pour chaque orifice, la paroi horizontale est équipée d’une goulotte disposée sous la paroi horizontale, et qui comporte une entrée qui coïncide avec l’orifice et une sortie qui débouche dans la cuve inférieure, où la sortie est orientée pour diriger le flux d’eau de manière sensiblement horizontale et circulaire et selon le même sens de rotation horaire ou anti-horaire autour de l’axe vertical que celui généré par la canalisation amont.
La forme particulière des goulottes permet d’orienter le flux d’eau traversant la paroi horizontale en lui donnant une direction plus horizontale et plus circulaire.
Avantageusement, la sortie de chaque goulotte est inscrite dans un plan dont le vecteur normal au centre de la sortie est orienté globalement tangentiellement à un cercle inscrit dans un plan horizontal et centré sur l’axe vertical et passant par le centre de la sortie.
Avantageusement, en vue de dessus, l’angle entre le vecteur normal et la tangente audit cercle inscrit est compris entre -30° et 60°.
Avantageusement, le fond de chaque goulotte présente une pente descendante entre l’entrée et la sortie.
Avantageusement, la pente de chaque goulotte est comprise entre 5° et 30° par rapport à un plan horizontal.
Avantageusement, la pente de chaque goulotte est comprise entre 15° et 20° par rapport à un plan horizontal.
Selon un mode de réalisation particulier, le module d’évacuation est une canalisation verticale qui présente une extrémité inférieure qui débouche dans la cuve inférieure à travers la paroi horizontale et une extrémité supérieure dans laquelle débouche la canalisation aval et qui s’étend à une hauteur supérieure à celle de la canalisation amont.
Selon un autre mode de réalisation particulier, le module d’évacuation comporte une canalisation centrale qui est verticale et qui présente une extrémité inférieure qui débouche dans la cuve inférieure à travers la paroi horizontale et une extrémité supérieure au niveau de laquelle débouche la canalisation aval et qui s’étend globalement jusqu’au milieu de la canalisation aval et jusqu’au milieu de la canalisation amont, et une canalisation extérieure qui est autour de la canalisation centrale et qui présente une extrémité inférieure qui se situe au-dessus de la paroi horizontale et une extrémité supérieure qui s’étend au-dessus de la canalisation amont.
Avantageusement, la canalisation amont présente un coude.
Avantageusement, la cuve inférieure présente au niveau du bord supérieur de sa paroi latérale, un pli qui prend la forme d’une couronne dont le profil progresse depuis le bord supérieur vers l’axe vertical en descendant, et la paroi latérale de la cuve supérieure présente un bord qui présente un profil parallèle au profil du pli qui repose sur ce dernier et qui y est fixé.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
est une vue en perspective et en coupe par un plan horizontal d’une cuve de traitement d’eaux selon un premier mode de réalisation de l’invention,
est une vue en perspective de dessous d’une cuve supérieure selon l’invention,
est une représentation schématique du fonctionnement de la cuve de traitement d’eaux selon le premier mode de réalisation de l’invention,
est une vue de dessus d’une cuve de traitement d’eaux selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
est une vue en perspective et en coupe par un plan vertical d’un module d’évacuation selon le deuxième mode de réalisation de l’invention,
est une représentation schématique du fonctionnement de la cuve de traitement d’eaux selon le deuxième mode de réalisation de l’invention,
est une vue en coupe d’un détail de conception de la cuve de traitement d’eaux selon l’invention, et
est une vue en coupe d’une paroi horizontale selon l’invention par un plan vertical.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION
Dans la description qui suit, les termes relatifs à une position sont pris en référence à une cuve de traitement en position d'utilisation, c'est-à-dire comme elle est représentée sur les Figs. 3 et 6.
Les Figs. 1 et 3 montrent une cuve de traitement d’eaux 100 selon un premier mode de réalisation de l’invention, les Figs. 4 à 6 montrent une cuve de traitement d’eaux 200 selon un premier mode de réalisation de l’invention, et les Figs. 2 et 7 représentent des détails de réalisation communs aux deux modes de réalisation.
Dans la suite de la description, les éléments communs aux deux modes de réalisation portent les mêmes références.
La cuve de traitement 100, 200 comporte une paroi horizontale 106, 206 qui sépare la cuve de traitement 100, 200 en deux cuves, à savoir une cuve inférieure 102, 202 sous la paroi horizontale 106, 206 et une cuve supérieure 104, 204 disposée au-dessus de la paroi horizontale 106, 206.
Chaque cuve 102, 202, 104, 204 prend la forme d’un corps creux destiné à recevoir de l’eau en traitement. Chaque cuve est réalisée ici en matière plastique et dans les modes présentés ici, la paroi horizontale 106, 206 est solidaire et mono matière avec la cuve supérieure 104, 204.
La cuve de traitement 100, 200 comporte un axe vertical Z et chaque cuve 102, 202, 104, 204 présente une paroi latérale 108, 208, 109, 209 globalement cylindrique autour de l’axe vertical Z et formant la paroi extérieure du corps creux. L’axe vertical Z constitue globalement un axe de révolution de la cuve de traitement 100, 200.
La cuve inférieure 102, 202 présente un fond qui la ferme et la cuve supérieure 104, 204 présente un couvercle amovible qui permet l’accès à l’intérieur de la cuve de traitement 100, 200 pour la maintenance.
La cuve de traitement 100, 200 comporte, au niveau de la cuve supérieure 104, 204, une canalisation amont 110 qui traverse la paroi latérale 109, 209 de la cuve supérieure 104, 204 et une canalisation aval 112 qui traverse la paroi latérale 109, 209 de la cuve supérieure 104, 204. La canalisation amont 110 est prévue pour se connecter avec une canalisation d'eau à traiter, par exemple une canalisation d'eau de ruissellement, et la canalisation aval 112 est prévue pour se connecter avec une canalisation d'eau traitée. Les canalisations amont 110 et aval 112 sont globalement à la même hauteur.
La canalisation amont 110 dirige le flux d’eau à traiter qui en sort et qui entre donc dans la cuve supérieure 104, 204, de manière sensiblement horizontale et circulaire autour de l’axe vertical Z. Ici, la canalisation amont 110 présente un coude horizontal qui réalise l’orientation désirée, mais il est possible de prévoir que la canalisation amont 110 pénètre dans la cuve supérieure 104, 204, selon un angle approprié.
Selon l’orientation de la canalisation amont 110 et vu de dessus, l’eau qui pénètre dans la cuve supérieure 104, 204 par la canalisation amont 110 présente un sens de rotation horaire ou anti-horaire.
L’eau à traiter ainsi introduite a alors tendance à descendre le long de la cuve supérieure 104, 204 sous la forme d’un cyclone descendant.
La canalisation aval 112 prend la forme d’un tuyau rectiligne s’étendant radialement vers l’extérieur de la cuve de traitement 100, 200.
La cuve de traitement 100, 200 comporte un module d’évacuation 114, 214 qui est agencé pour canaliser l’eau présente dans la cuve inférieure 102, 202 vers la canalisation aval 112 et ainsi canaliser l’eau entre la cuve inférieure 102, 202 et la canalisation aval 112.
Dans le premier mode de réalisation de l’invention, le module d’évacuation 114 prend la forme d’une canalisation verticale qui est globalement coaxiale avec l’axe vertical Z, et qui présente une extrémité inférieure qui débouche dans la cuve inférieure 102 à travers la paroi horizontale 106 et une extrémité supérieure dans laquelle débouche la canalisation aval 112. L’extrémité supérieure s’étend à une hauteur supérieure à celle de la canalisation amont 110 et ici jusqu’au couvercle pour séparer l’eau à traiter entrant par la canalisation amont 110 et l’eau traitée sortant par la canalisation aval 112.
Dans le deuxième mode de réalisation de l’invention, le module d’évacuation 214 qui est mieux vu en coupe sur la Fig. 5, comporte une canalisation centrale 502 qui est verticale, qui est globalement coaxiale avec l’axe vertical Z, et qui présente une extrémité inférieure qui débouche dans la cuve inférieure 202 à travers la paroi horizontale 206 et une extrémité supérieure au niveau de laquelle débouche la canalisation aval 112. L’extrémité supérieure s’étend globalement jusqu’au milieu de la canalisation aval 112 et jusqu’au milieu de la canalisation amont 110.
Le module d’évacuation 214 comporte également une canalisation extérieure 504 également verticale, qui est globalement coaxiale avec l’axe vertical Z et qui est autour de la canalisation centrale 502. La canalisation extérieure 504 présente une extrémité inférieure qui se situe au-dessus de la paroi horizontale 206 et une extrémité supérieure qui s’étend au-dessus de la canalisation amont 110 et ici jusqu’au couvercle.
Comme cela est expliqué ci-dessous, le module d’évacuation 214 du deuxième mode de réalisation permet de réaliser un seuil de surverse (« Weir » en Anglais ») lorsque le débit d’eau en entrée de la canalisation amont 110 devient trop important. A cette fin, l’extrémité inférieure de la canalisation centrale 502 présente une ouverture 506 calibrée qui permet de limiter le débit d’eau qui peut passer par ladite ouverture 502 avant que l’eau passe par la canalisation extérieure 504.
La paroi horizontale 106, 206 est percée d’orifices 116, 216, ici au nombre de 10, qui permettent le passage de l’eau à traiter de la cuve supérieure 104, 204 vers la cuve inférieure 102, 202. Chaque orifice 116, 216 est ici inscrit dans un plan globalement horizontal.
La Fig. 3 montre le fonctionnement de la cuve de de traitement 100.
L’eau à traiter pénètre par la canalisation amont 110 (flèche 302). L’eau descend (flèche 304) en spirale dans la cuve supérieure 104 et traverse la paroi horizontale 106 à travers les orifices 116 (flèche 306). L’eau se débarrasse de ses impuretés qui se déposent dans le fond de la cuve inférieure 102 (flèche 308). L’eau remonte dans le module d’évacuation 114 (flèche 310), ici la canalisation verticale, jusqu’à rejoindre la canalisation aval 112 et à s’évacuer vers la canalisation d'eau traitée (flèche 312).
La Fig. 6 montre le fonctionnement de la cuve de de traitement 200.
L’eau à traiter pénètre par la canalisation amont 110 (flèche 602). L’eau descend (flèche 604) en spirale dans la cuve supérieure 204 et traverse la paroi horizontale 206 à travers les orifices 216 (flèche 606). L’eau se débarrasse de ses impuretés qui se déposent dans le fond de la cuve inférieure 202 (flèche 608). L’eau remonte dans le module d’évacuation 214 (flèche 610), ici la canalisation centrale 502, jusqu’à rejoindre la canalisation aval 112 et à s’évacuer vers la canalisation d'eau traitée (flèche 612).
Lorsque le débit d’eau au niveau de la canalisation amont 110 devient supérieur au débit d’eau pouvant remonter par la canalisation centrale 502 du fait du dimensionnement de cette canalisation centrale 502 et de son ouverture 506, le surplus d’eau est dirigé directement vers la canalisation aval 112. Ainsi, l’eau en surplus passe entre la canalisation extérieure 504 et la paroi horizontale 206 (flèche 614) pour passer au-dessus de la canalisation centrale 502 et rejoindre la canalisation aval 112 (flèche 616).
Comme cela est mieux vu sur la Fig. 2, pour chaque orifice 116, 216, la paroi horizontale 106, 206 est équipée d’une goulotte 250 disposée sous la paroi horizontale 106, 206.
Chaque goulotte 250 présente une entrée qui coïncide avec l’orifice 116, 216 et une sortie qui débouche dans la cuve inférieure 102, 202.
La sortie est inscrite dans un plan dont le vecteur normal au centre de la sortie est orienté globalement tangentiellement à un cercle inscrit dans un plan horizontal et centré sur l’axe vertical Z et passant par le centre de la sortie. Le vecteur normal et la tangente audit cercle inscrit présentent entre eux un angle B, où selon un mode de réalisation préféré, en vue de dessus, l’angle B est compris entre -30° et 60°.
Ainsi, l’eau traversant la paroi horizontale 106, 206 présente en sortie de chaque goulotte 250 une trajectoire globalement horizontale et globalement circulaire autour de l’axe vertical Z.
Comme pour la canalisation amont 110, chaque sortie dirige le flux d’eau de manière sensiblement horizontale et circulaire autour de l’axe vertical Z.
Chaque sortie de goulotte 250 est arrangée de manière à ce que vu de dessus, l’eau qui sort par la sortie dans la cuve inférieure 102, 202 présente soit un sens de rotation horaire ou anti-horaire autour de l’axe vertical Z. Le sens de rotation en sortie de chaque goulotte 250 étant le même que celui généré par la canalisation amont 110 de manière à prolonger la rotation de l’eau dans la cuve inférieure 102, 202.
Les goulottes 250 et leur orientation assurent le guidage du flux. La longueur du chemin hydraulique est ainsi maximisée ce qui permet une meilleure séparation des impuretés. La trajectoire horizontale et tangentielle du flux limite la possibilité de brassage, et donc de réentrainement, des sédiments accumulés dans la cuve inférieure 102, 202. L’efficacité globale de la cuve de traitement d’eau 100 est ainsi améliorée.
La paroi de chaque goulotte 250 prend ici la forme d’un profilé en U dont une extrémité délimite la sortie de la goulotte 250 et dont l’autre extrémité se referme sur la paroi horizontale 106, 206 autour de l’orifice 116, 216.
Chaque goulotte 250 est ici mono-matière et monobloc avec la paroi horizontale 106, 206.
La Fig. 7 montre un mode de réalisation où la cuve inférieure 102, 202 présente au niveau du bord supérieur 602 de sa paroi latérale 108, 208, un pli 604 qui prend la forme d’une couronne dont le profil progresse depuis le bord supérieur 602 vers l’axe vertical Z en descendant, et forme ainsi une surface inclinée.
La paroi latérale 109, 209 de la cuve supérieure 104, 204 présente un bord 606 qui présente un profil parallèle au profil du pli 604 qui repose sur ce dernier et qui y est fixé par exemple par collage, soudage ….
Dans le mode de réalisation de l’invention présenté ici, la cuve inférieure 102, 202, la cuve supérieure 104, 204 avec la paroi horizontale 106, 206, et le module d’évacuation 114, 214 sont réalisés en Polyéthylène rotomoulé, mais il est également possible d’envisager un mode de réalisation dans lequel les cuves inférieure et supérieure sont en acier, en composite verre-polyester ou en béton, et la paroi horizontale et le module d’évacuation 114 en Polyéthylène collés à l’une des cuves.
La Fig. 8 montre une coupe de la paroi de la goulotte 250 entre l’entrée et la sortie de la goulotte 250. Le fond de la goulotte 250, ici la forme arrondie du U, entre l’entrée et la sortie peut être horizontal ou présenter une pente descendante.
Une pente descendante permet, entre autres, d’assurer, lors du nettoyage de la cuve de traitement d’eaux 100, 200, une meilleure évacuation de l’eau de rinçage et des impuretés qui se sont déposées sur la paroi horizontale 106, 206 et dans la goulotte 250.
La pente de la goulotte 250 est comprise entre 5° et 30° et préférentiellement entre 15° et 20° par rapport à un plan horizontal.

Claims (10)

  1. Cuve de traitement d'eaux (100, 200) avec un axe vertical (Z) et comportant :
    - une cuve inférieure (102, 202) présentant une paroi latérale (108, 208),
    - une cuve supérieure (104, 204) présentant une paroi latérale (109, 209),
    - une paroi horizontale (106, 206) percée d’orifices (116, 216) et disposée entre la cuve inférieure (102, 202) qui est sous la paroi horizontale (106, 206) et la cuve supérieure (104, 204) qui est au-dessus de la paroi horizontale (106, 206),
    - une canalisation amont (110) destinée à être connectée avec une canalisation d'eau à traiter, traversant la paroi latérale (109, 209) de la cuve supérieure (104, 204) et étant arrangée pour diriger le flux d’eau à traiter dans la cuve supérieure (104, 204), de manière sensiblement horizontale et circulaire selon un sens horaire ou anti-horaire autour de l’axe vertical (Z),
    - une canalisation aval (112) destinée à être connectée avec une canalisation d'eau traitée, et traversant la paroi latérale (109, 209) de la cuve supérieure (104, 204),
    - un module d’évacuation (114, 214) agencé pour canaliser l’eau entre la cuve inférieure (102, 202) et la canalisation aval (112), et
    - pour chaque orifice (116, 216), la paroi horizontale (106, 206) est équipée d’une goulotte (250) disposée sous la paroi horizontale (106, 206), et qui comporte une entrée qui coïncide avec l’orifice (116, 216) et une sortie qui débouche dans la cuve inférieure (102, 202), où la sortie est orientée pour diriger le flux d’eau de manière sensiblement horizontale et circulaire et selon le même sens de rotation horaire ou anti-horaire autour de l’axe vertical (Z) que celui généré par la canalisation amont (110).
  2. Cuve de traitement d'eaux (100, 200) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la sortie de chaque goulotte (250) est inscrite dans un plan dont le vecteur normal au centre de la sortie est orienté globalement tangentiellement à un cercle inscrit dans un plan horizontal et centré sur l’axe vertical (Z) et passant par le centre de la sortie.
  3. Cuve de traitement d'eaux (100, 200) selon la revendication 2, caractérisée en ce qu’en vue de dessus, l’angle (B) entre le vecteur normal et la tangente audit cercle inscrit est compris entre -30° et 60°.
  4. Cuve de traitement d'eaux (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le fond de chaque goulotte (250) présente une pente descendante entre l’entrée et la sortie.
  5. Cuve de traitement d'eaux (100, 200) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la pente de chaque goulotte (250) est comprise entre 5° et 30° par rapport à un plan horizontal.
  6. Cuve de traitement d'eaux (100, 200) selon la revendication 5, caractérisée en ce que la pente de chaque goulotte (250) est comprise entre 15° et 20° par rapport à un plan horizontal.
  7. Cuve de traitement d'eaux (100) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le module d’évacuation (114) est une canalisation verticale qui présente une extrémité inférieure qui débouche dans la cuve inférieure (102) à travers la paroi horizontale (106) et une extrémité supérieure dans laquelle débouche la canalisation aval (112) et qui s’étend à une hauteur supérieure à celle de la canalisation amont (110).
  8. Cuve de traitement d'eaux (200) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le module d’évacuation (214) comporte une canalisation centrale (502) qui est verticale et qui présente une extrémité inférieure qui débouche dans la cuve inférieure (202) à travers la paroi horizontale (206) et une extrémité supérieure au niveau de laquelle débouche la canalisation aval (112) et qui s’étend globalement jusqu’au milieu de la canalisation aval (112) et jusqu’au milieu de la canalisation amont (110), et une canalisation extérieure (504) qui est autour de la canalisation centrale (502) et qui présente une extrémité inférieure qui se situe au-dessus de la paroi horizontale (206) et une extrémité supérieure qui s’étend au-dessus de la canalisation amont (110).
  9. Cuve de traitement d'eaux (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la canalisation amont (110) présente un coude.
  10. Cuve de traitement d'eaux (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la cuve inférieure (102, 202) présente au niveau du bord supérieur (602) de sa paroi latérale (108, 208), un pli (604) qui prend la forme d’une couronne dont le profil progresse depuis le bord supérieur (602) vers l’axe vertical (Z) en descendant, et en ce que la paroi latérale (109, 209) de la cuve supérieure (104, 204) présente un bord (606) qui présente un profil parallèle au profil du pli (604) qui repose sur ce dernier et qui y est fixé.
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