FR3136460A1 - Dispositif de recyclage d’eau adapté pour une douche de plage solaire et autonome - Google Patents
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Abstract
Dispositif de recyclage d’eau comprenant au moins une sortie d’eau (110, 120), une première cuve (100) servant à collecter l’eau distribuée par la sortie d’eau, un premier circuit fluidique (10) comprenant une pompe de circulation (18) permet de faire circuler une partie des eaux de la première cuve à travers des moyens de filtration (13, 14, 15) jusqu’à la sortie d’eau afin de fournir en eau recyclée la sortie d’eau lorsqu’un bouton (73) d’arrivée d’eau est actionné. Selon les caractéristiques principales de l’invention, le dispositif comprend un second circuit fluidique (20) équipé d’une pompe de circulation (28) et de moyens (24, 26) pour filtrer les eaux de la première cuve, l’entrée (21) et la sortie (23) du second circuit fluidique étant positionnées sur des parois latérales opposées de la cuve et l’entrée (29) du premier circuit fluidique (10) étant positionnée d’une part du même côté que la sortie du second circuit fluidique et d’autre part plus profondément dans la cuve que les entrée et sortie du second circuit fluidique de façon à ce que l’eau de surface de la cuve (100) soit entrainée dans le second circuit fluidique avant d’être entrainé dans le premier circuit fluidique. Figure pour l’abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne le domaine technique des dispositifs de traitement des eaux grises pour un usage domestique et concerne en particulier un dispositif de recyclage d’eau adapté pour une douche de plage solaire et autonome.
Optimiser la consommation de l’eau et notamment l’eau de la douche est possible grâce à des systèmes de recyclage des eaux grises. Une solution utilisée consiste en un système de recyclage de l’eau à boucle fermée ou semi-fermée comprenant des filtres pour nettoyer les eaux grises et des capteurs pour mesurer la qualité de l’eau filtrée. Une certaine quantité d’eau propre doit être injectée dans le système régulièrement pour nettoyer le circuit ou nettoyer les filtres.
Par exemple, le dispositif décrit dans le document WO2019116018 comprend un réservoir d’eau usée, un circuit de recyclage de l’eau usée muni d’une pompe et d’une unité de commande. L’eau usée est directement pompée dans le réservoir, filtrée et réinjectée dans le circuit d’alimentation de la douche.
De même, le document FR 2 974 285 décrit une douche comprenant une première cuve de réception des eaux grises. En sortie de cette cuve et grâce à une première pompe, l’eau est envoyée dans une seconde cuve où elle subit un premier traitement, passe ensuite dans un filtre et repart soit dans la seconde cuve soit vers un autre filtre. Ce traitement permet de filtrer les eaux grises qui sont ensuite stockées dans une cuve comme « eau propre » qui sert à alimenter la douche.
Tous ces systèmes prévoient une cuve pour récolter les eaux grises avant de les filtrer. L’eau du bac à douche du dispositif décrit dans le document FR 2 974 285 est récupérée dans le fond du bac avant d’être envoyée dans une cuve. L’inconvénient d’un tel système est que l’eau de la douche est brassée avant d’arriver dans la cuve ce qui brasse aussi les matières à enlever. D’autre part, une partie de l’eau qui part de la cuve est filtrée et part dans une première boucle fluide qui filtre l’eau. En sortie de cette première boucle fluide, l’eau part dans une seconde boucle fluide ou est redirigé dans la cuve. Les deux boucles fluides en série limitent le débit d’eau sortant de la cuve, c’est pourquoi cette eau doit être stockée pour pouvoir fournir la quantité d’eau nécessaire lors de l’utilisation de la douche. Un système idéal de filtration et de recyclage fonctionnerait en circuit fermé, mais en réalité, le recyclage n’est pas total et de l’eau externe doit être réinjectée dans le système pour que celui-ci fonctionne. Ces systèmes sont des systèmes de recyclage de l’eau en boucle semi-fermée. De tels systèmes sont décrits par exemple dans le document WO2018097790, où l’eau grise d’une douche est mélangée à de l’eau externe pour atteindre le degré de qualité désiré ou bien est remplacée par de l’eau externe.
C’est pourquoi, le but de l’invention est de pallier ces inconvénients en fournissant un dispositif de recyclage d’eau en circuit semi fermé capable de fournir une quantité maximale d’eau recyclée et un débit suffisant pour alimenter une sortie d’eau en continu.
Un autre but de l’invention est de fournir une douche munie d’un dispositif de recyclage capable de fournir une quantité maximale d’eau recyclée et un débit suffisant pour alimenter la douche.
Un autre but est de fournir un procédé de fonctionnement d’un dispositif de recyclage.
L’objet de l’invention est donc un dispositif de recyclage d’eau comprenant au moins une sortie d’eau, une première cuve servant à collecter l’eau distribuée par la sortie d’eau, un premier circuit fluidique comprenant une pompe de circulation permet de faire circuler une partie des eaux de la première cuve à travers des moyens de filtration jusqu’à la sortie d’eau afin de fournir en eau recyclée la sortie d’eau lorsqu’un bouton d’arrivée d’eau est actionné. Selon les caractéristiques principales de l’invention, le dispositif comprend un second circuit fluidique équipé d’une pompe de circulation et de moyens pour filtrer les eaux de la première cuve, l’entrée et la sortie du second circuit fluidique étant positionnées sur des parois latérales opposées de la cuve et l’entrée du premier circuit fluidique étant positionnée d’une part du même côté que la sortie du second circuit fluidique et d’autre part plus profondément dans la cuve que les entrée et sortie du second circuit fluidique de façon à ce que l’eau de surface de la cuve soit entrainée dans le second circuit fluidique avant d’être entrainé dans le premier circuit fluidique.
Un autre objet de l’invention est l’utilisation d’un dispositif de recyclage tel qu’exposé ci-dessus pour une douche.
Par ailleurs, l’invention a pour objet un procédé de fonctionnement d’un dispositif de recyclage comprenant au moins une sortie d’eau, une première cuve servant à collecter l’eau distribuée par la sortie d’eau, un premier circuit fluidique comprenant une pompe de circulation permettant de faire circuler une partie des eaux de la première cuve à travers des moyens de filtration jusqu’à la sortie d’eau afin de la fournir en eau, un bouton d’arrivée d’eau, un second circuit fluidique équipé d’une pompe de circulation et de moyens pour filtrer les eaux de la première cuve, l’entrée et la sortie du second circuit fluidique étant positionnées sur des parois latérales opposées de la première cuve et l’entrée du premier circuit fluidique étant positionnée d’une part du même côté que la sortie du second circuit fluidique et d’autre part plus profondément dans la cuve que les entrée et sorties du second circuit fluidique de façon à ce que l’eau de surface de la cuve soit entrainée dans le second circuit fluidique avant d’être entrainé dans le premier circuit fluidique, dans lequel le procédé comprend les étapes consistant à :
- Remplir la première cuve jusqu’à son niveau prédéterminé de fonctionnement,
- Mettre en route en continu la pompe de circulation du second circuit fluidique tant que le niveau de remplissage de la première cuve est à son niveau haut,
- Mettre en route la pompe de circulation du premier circuit fluidique quand une pression est appliquée sur le bouton d’arrivée d’eau,
- Délivrer de l’eau recyclée par le premier circuit fluidique à l’arrivée d’eau et pendant une durée prédéterminée.
Les buts, objets et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels :
Tels qu'utilisés dans la description suivante, les termes « en amont » et « en aval » d’un élément désignent généralement un autre élément situé avant ou après le premier élément dans le sens de l’écoulement.
Les trois paragraphes qui suivent résument les caractéristiques du dispositif selon l’invention.
Le dispositif de recyclage d’eau selon l’invention permet de fournir de l’eau à une sortie d’eau 110 telle qu’un pommeau de douche, une fontaine de rinçage ou un robinet. La est une illustration d’un mode de réalisation préféré de l’invention dans lequel le dispositif de recyclage est intégré à une douche de plage 70 comprenant principalement une colonne carénée et creuse abritant deux compartiments 71 et 72 et une base semi enterrée 75 sur laquelle est fixée la colonne. Le compartiment haut 71 dissimule la partie électrique et électronique du dispositif tandis que le compartiment bas 72 et la base dissimulent la partie hydraulique. Le caisson est surmonté de panneaux solaire 77. Un bouton 73 commande à l’arrivée d’eau à la sortie d’eau 110.
Le dispositif de recyclage d’eau comprend principalement un ensemble de conduites que l’on peut diviser en trois circuits fluidiques 10, 20 et 30, une première cuve 100 contenant de l’eau considérée comme des eaux grises et une seconde cuve 200 contenant de l’eau provenant du réseau d’eau externe. Le premier circuit fluidique 10 ou circuit de traitement et de distribution part de la première cuve et termine à la sortie d’eau tandis que le second circuit fluidique 20 part de la première cuve et retourne dans la première cuve. Le troisième circuit fluidique 30 part de la seconde cuve et comprend plusieurs lignes de conduites fluidiques ouvertes ou fermées selon le mode d’utilisation du dispositif. Une première ligne 31 amène l’eau vers la sortie d’eau, une seconde ligne 32 amène l’eau à contre-courant dans les filtres 13 pour un rétro lavage puis vers une conduite de dérivation prévue dans le premier circuit fluidique 10. Une troisième ligne 33 va vers la première cuve 100 pour l’alimenter en eau de la seconde cuve 200.
Le dispositif selon l’invention comprend également un ensemble d’électrovannes 81 à 88, et 91 à 94 dont les ouvertures et fermeture sont commandées grâce à un module de contrôle 45. L’ensemble des lignes fluidiques du premier et troisième circuits fluidiques décrites précédemment étant ouvertes et fermées grâce à l’ensemble d’électrovannes 81 à 88. Les électrovannes 91, 92 et 93 permettent respectivement l’ouverture et la fermeture d’une conduite d’évacuation du premier circuit fluidique, de la seconde cuve 200 et de la première cuve 100. L’électrovanne 94 permet l’ouverture et la fermeture d’une conduite de redirection de l’eau recyclée directement dans la cuve 100. Le dispositif selon l’invention comprend plusieurs capteurs dont les données mesurées sont envoyées au module de contrôle qui délivre des signaux de commande au dispositif.
La suite de la description décrit en détail les différentes caractéristiques du dispositif.
SECOND CIRCUIT FLUIDIQUE
La première cuve 100 du dispositif selon l’invention, illustrée en coupe et en détail sur la , récolte des eaux grises en provenance d’au moins la sortie d’eau 110. La cuve 100 est un réservoir qui doit contenir un certain volume d’eaux en permanence pour que le dispositif de l’invention fonctionne correctement. Ce volume est compris entre 50 l et 100 l pour deux sorties d’eau 110 et 120.
Les circuits fluidiques du dispositif selon l’invention sont schématisés sur la . Le second circuit fluidique 20 fait circuler les eaux grises aspirées de la première cuve 100 à travers au moins un filtre à média microporeux avant d’être réinjectée dans la cuve. Un moyen de pompage tel qu’une pompe 28 permet la circulation des eaux grises dans le circuit 20 de l’entrée 21 située dans la cuve vers un premier filtre 24, puis vers un second filtre 26, avant de retourner dans la cuve par une sortie 23. Dans la suite de la description, le terme « eaux grises » est utilisé pour désigner l’eau contenue dans la première cuve et dans le premier circuit fluidiques 20 même si une partie de cette eau est filtrée en continu dans le second circuit fluidique.
L’entrée 21 et la sortie 23 du circuit fluidique 20 sont positionnées sur des parois latérales opposées de la première cuve 100, de préférence à la même hauteur, près de la surface 126 de l’eau et face à face de sorte que l’eau injectée dans la première cuve 100 par la sortie 23 pousse les matières en suspension et l’eau de surface vers l’entrée 21. La circulation des eaux dans le circuit fluidique 20 induit un courant de surface dans le volume d’eaux grises de la première cuve 100 et permet ainsi la filtration en priorité des eaux de surface de la cuve donc celles qui contiennent la mousse, les cheveux, le sable, les huiles, etc, le but étant de forcer toutes ces matières à passer dans le second circuit fluidique 20 par l’entrée 21 avant de passer dans le premier circuit fluidique 10 par l’entrée 29. La cuve 100 comprend également une sortie d’évacuation 27 située au point le plus bas de la cuve, et un trop plein, non représenté sur la , pour éviter le débordement de la cuve 100. L’entrée 29 est située de préférence vers le fond et plus profondément dans la première cuve que la sortie 23 et l’entrée 21, la différence de hauteur entre l’entrée 29 et la sortie 23 étant comprise entre 5 cm et 20 cm et de préférence égale à 15 cm.
La sortie d’évacuation 27 conduit l’eau par une ligne de conduite fluidique d’évacuation qui, quand elle est ouverte dirige l’eau vers l’évacuation 130 ou les égouts. Cette ligne est équipée d’une électrovanne 93 et d’une vanne manuelle 62 ouverte par défaut.
Même si le courant au fond de la cuve est moins important que celui en surface, la circulation des eaux dans le second circuit fluidique 20 provoque également un brassage de l’eau contenue dans la première cuve, évite la stagnation et contribue à dissoudre de l’oxygène dans les eaux grises.
Selon une variante de réalisation, une chicane 127 peut être installée dans la première cuve 100 consistant en une plaque située au-dessus de la sortie 23 du second circuit fluidique 20. La chicane 127 étant dirigée inclinée vers le centre et le fond de la première cuve, l’angle et la longueur de la chicane 127 illustrée sur la n’étant pas limitatif. La chicane 127 sert à empêcher davantage les eaux 125 chargées de cheveux, sable et huiles de passer directement dans le premier circuit fluidique par l’entrée 29 avant de passer dans le second circuit fluidique.
Une couche drainante 121 telle qu’un revêtement en résine et granulats est placée entre la cuve 100 et les sorties d’eau 110 et 120, de préférence proche de la surface de l’eau quand la cuve est pleine. Dans le cas d’’une douche, la cuve est surmontée d’une grille adaptée pour supporter la couche drainante 121 et le poids de la personne qui prend sa douche et pour laisser passer l’eau. Les sorties d’eau 110 et 120 sont placées à une distance au-dessus de la couche drainante d’au moins 1,80 m. Cette couche drainante a l’avantage de filtrer les matières les plus grossières telles que les cheveux, les poils et le sable mais permet aussi de ralentir la vitesse de l’eau arrivant dans la cuve et d’élargir le flux entrant. En effet, la couche drainante est placée entre la cuve 100 et les sorties d’eau 110 et 120, plus près de la cuve que de la sortie, l’eau percole à travers son épaisseur et ralentit de sorte qu’en tombant dans la cuve elle perturbe peu le courant induit de surface. De plus, si l’eau qui tombe sur la couche drainante 121 est concentrée sur une petite surface, symbolisée par les flèches 123, l’eau est freinée et s’étale à l’horizontal en traversant la couche drainante de façon à élargir le flux tombant dans la cuve, ce qui est illustrée par les flèches 125, qui occupent une surface plus grande.
Le premier filtre 24 est un filtre à microfiltration permettent de filtrer des particules de taille compris entre 0,1 µm et 10 µm. Le filtre 24 est de préférence un filtre à céramique afin d’éliminer les huiles. Le filtre 24 peut également être un filtre permettant la création d’un écosystème traitant et bénéfique. Cet effet est obtenu par exemple avec de la zéolite ou des diatomées. La zéolite permet d’obtenir une filtration de meilleure finesse que le sable. De par sa structure cristalline, la zéolite permet une finesse de filtration de l’ordre de 5 microns. Le second filtre 26, utilisé pour réduire les odeurs, est de préférence un filtre à charbon.
La première cuve comprend également un capteur de niveau non représenté sur les figures qui permet de mesurer la quantité d’eaux grises dans la cuve et détecter les variations de cette quantité, dans un sens au dans un autre. Comme il est indépendant du premier circuit, la circulation et le débit dans le second circuit fluidique ne dépend pas de la demande en eau dans l’arrivée d’eau.
PREMIER CIRCUIT FLUIDIDIQUE
Le premier circuit fluidique 10 fait circuler les eaux grises aspirées par l’entrée 29 située dans la première cuve 100 grâce à un moyen de pompage tel qu’une pompe 18 vers les sorties d’eau 110 et 120 en passant à travers des moyens de traitement de l’eau. Le premier circuit fluidique 10 comprend une électrovanne 85 située en aval de la pompe 18 qui permet, lorsqu’elle est fermée, d’empêcher le retour du fluide dans la pompe 18. Les moyens de filtration comprennent au moins un filtre à membrane d’ultrafiltration 13 et de préférence deux filtres 13 en parallèle qui réalisent l’ultrafiltration des eaux qui les traversent, la finesse du filtre à membrane d’ultrafiltration 13 étant supérieure à la finesse du filtre à média microporeux 24 du second circuit fluidique.
La pompe 18 permet de maintenir la pression nécessaire pour que l’eau traverse les filtres à membrane 13. Ces filtres permettent la séparation des bactéries, des virus et des protozoaires présents dans l’eau. Le premier circuit fluidique 10 comprend au moins deux capteurs de pression 51, 52 mesurant une pression P1 et P2 respectivement en amont et en aval des filtres à membrane 13. Les mesures de pressions P1 et P2 sont réalisées en continu en amont et en aval des filtres à membrane afin de suivre l’état de colmatage des membranes. Plus les membranes seront colmatées et plus la pression exercée pour filtrer un même volume d’eau sera grande, ainsi la différence de pression entre P2 et P1 va avoir tendance à augmenter.
Pour garantir davantage que l’eau chargée d’huiles et de grosses particules qui vient d’être récoltée dans la première cuve 100 est entrainée d’abord dans le second circuit fluidique 20 avant d’être entrainée dans le premier circuit fluidique 10, le débit de la pompe 28 du second circuit fluidique est supérieur au débit de la pompe 18 du premier circuit fluidique.
Le premier circuit fluidique a une ligne de conduite fluidique de dérivation qui, quand elle est ouverte dirige l’eau vers l’évacuation 130 ou les égouts. Cette ligne est équipée d’une électrovanne 91 et abouti dans la ligne de conduite fluidique d’évacuation du premier circuit 10 juste avant la vanne manuelle 62.
Le premier circuit fluidique 10 comprend une seconde conduite en dérivation qui relie l’entrée et la sortie des filtres à membranes 13. Cette conduite est utilisée comme conduite pour le lavage à contre-courant des membranes comme on le verra plus loin.
En aval de ces filtres à membrane est disposé un filtre à ultra-violet 14 qui consiste à désinfecter l’eau en continu grâce à une source de lumière ultraviolette. Entre la sortie des filtres à membrane et l’entrée du filtre à ultra-violet le circuit comprend une électrovanne 87 qui quand elle est fermée, empêche l’eau de lavage à contre-courant de repartir dans la seconde cuve.
En sortant du filtre à ultra-violet, l’eau passe dans un filtre à charbon 15 avant d’être envoyée dans les sorties d’eau 110 et 120. Entre la sortie du filtre à ultra-violet et l’entrée du filtre à charbon le circuit comprend une électrovanne 88 qui quand elle est fermée, envoie l’eau dans un circuit d’évacuation. Le premier circuit fluidique 10 comprend au moins un capteur de débit et de conductivité 53. Avant les sorties d’eau, un capteur 53 mesure le débit et la conductivité de l’eau dans le circuit et une sonde multi paramètres 54 mesure la turbidité, la couleur et la température de l’eau.
Le second circuit fluidique 20 a une ligne de conduite fluidique de dérivation qui, quand elle est ouverte dirige l’eau vers l’évacuation 130 ou les égouts. Cette ligne est équipée d’une électrovanne 91 et d’une vanne manuelle 62.
TROISIEME CIRCUIT FLUIDIQUE
Le troisième circuit fluidique 30 selon l’invention a une entrée fluidique dans la seconde cuve 200 qui est remplit d’eau propre et douce grâce à une arrivée d’eau externe 201 ou eau du réseau. Une pompe 38 permet le refoulement de l’eau de la seconde cuve 200 vers une ou deux des trois lignes de conduites fluidiques 31, 32 et 33 selon le mode d’utilisation du dispositif programmé. De la seconde cuve 200 part une ligne de conduite fluidique munie d’une électrovanne 92 et d’une vanne manuelle 63. Cette ligne permet quand elle ouverte d’évacuer l’eau de la cuve 200 vers l’évacuation 130 ou les égouts.
Le troisième circuit fluidique comprend un capteur 55 qui permet de contrôler le débit et la conductivité de l’eau en sortie de cuve 200. La conductivité de l’eau de la seconde cuve 200 doit être comprise entre 400 µS/cm et 700 µS/cm (micro Siemens par centimètre). Le capteur 56 mesure la quantité d’eau du réseau consommée.
Le troisième circuit fluidique 30 comprend également une ligne de conduite fluidique munie d’une électrovanne 94 et d’une pompe doseuse 48 connectée à un réservoir de solution désinfectante utilisée uniquement en cas de non-conformité des analyses microbiologique en laboratoire de l’eau recyclée.
MODULE DE CONTROLE
En référence à la , le dispositif selon l’invention comprend également un module de contrôle 45, un module de périphériques 46 et un module de chargement 47. Le module de contrôle 45 comprend une carte électronique munie d’un microprocesseur équipé d’une mémoire, d’une horloge et d’un programme de contrôle. Le module de contrôle 45 comprend également des moyens de gestion des périphériques et de gestion l’alimentation. Le module de périphériques comprend les périphériques contrôlés par le programme de contrôle c’est-à-dire l’ensemble des électrovannes et des pompes et comprend les périphériques configurés pour envoyer des données au module de contrôle, il s’agit des capteurs, de la sonde multi paramètres, des capteurs de niveau des cuves et du bouton de commande d’arrivée d’eau. Les capteurs et la sonde transmettent leurs données en continu au module de contrôle 45. Enfin, le module de périphériques 46 comprend une interface 4G et une antenne associée pour recevoir et envoyer des informations par un réseau 4G. Le module de chargement 47 comprend une batterie alimentée par les panneaux solaires 77 afin d’alimenter électriquement le module de contrôle 45 et les périphériques du module de périphériques 46.
A partir des différentes données et informations reçues en continu des différents capteurs et du bouton qui commande l’arrivée d’eau, le module de contrôle est configuré pour commander l’ouverture et la fermeture des électrovannes et pour contrôler les pompes selon plusieurs modes de fonctionnement enregistrés.
FONCTIONNEMENT
Le dispositif de recyclage d’eau selon l’invention fonctionne selon plusieurs modes dont les principaux se déroulent de façon automatique. Le mode de fonctionnement général est le mode dans lequel les sorties d’eau 110 et 120 sont alimentées uniquement en eau recyclée en provenance du premier circuit fluidique 10.
Les cuves 100 et 200 comprennent chacune un capteur de niveau adapté pour transmettre au module de contrôle 41 des informations de volume de remplissage de chaque cuve. Le module de contrôle étant adapté pour commander le remplissage de la seconde cuve 200 par l’eau du réseau 201 ou le remplissage de la première cuve 100 par l’eau de la seconde cuve 200 dès qu’un capteur de niveau a détecté un niveau bas de remplissage prédéterminé. Le remplissage des cuves 100 et 200 est arrêté dès qu’un niveau haut de remplissage prédéterminé est atteint.
Selon un mode nominal de fonctionnement, le procédé de recyclage d’eau selon l’invention comprend les étapes consistant :
- a) remplir la cuve 100 jusqu’à son niveau prédéterminé de fonctionnement,
- b) mettre en route en continu la pompe de circulation 28 du second circuit fluidique tant que le niveau de remplissage de la cuve 100 est à son niveau haut,
- c) mettre en route la pompe de circulation 18 du premier circuit fluidique 10 quand une pression est appliquée sur le bouton d’arrivée d’eau,
- d) délivrer de l’eau recyclée par le premier circuit fluidique à la sortie d’eau 110, 120 pendant une durée prédéterminée.
En cas de rétro lavage ou désinfection des filtres à membranes 13 et du filtre à ultra-violet 14, les sorties d’eau 110 et 120 du dispositif sont alimentées par la première conduite fluidique 31, l’électrovanne 82 de la deuxième ligne fluidique 32 est ouverte tandis que l’électrovanne 83 de la troisième ligne de conduite fluidique est fermée. Le mode rétro lavage est déclenché lorsque l’écart entre les pressions P1 et P2 mesurées est supérieur à 1,5 bars ou lorsque la sortie d’eau 110, 120 est alimentée en eau recyclée pendant une durée supérieure à une durée prédéterminée, la durée prédéterminée pouvant aller de 1 heure à 3 heures et de préférence égale à 2 heures. Quand l’une ou l’autre de ces conditions est vérifiée, le module de contrôle commande pendant une durée prédéterminée :
- l’ouverture de la seconde ligne de conduite fluidique 32 afin d’effectuer le rétro lavage du ou des filtres à membrane d’ultrafiltration 13 et du filtre à ultra-violet 14 par de l’eau de la seconde cuve en ouvrant l’électrovanne 86 et en fermant l’électrovanne 87, l’eau issue du rétro lavage étant évacuée,
- l’ouverture de la première ligne de conduite fluidique 31, afin d’alimenter en eau de la seconde cuve 200 à la place de l’eau recyclée, la sortie d’eau pendant le rétro lavage des filtres 13,
- la fermeture de la troisième ligne de conduite fluidique 33 et la fermeture de l’électrovanne 85 située en aval de la pompe 18 du premier circuit fluidique 10.
Pendant le rétro lavage, le volume d’eau utilisé est contrôlé par un limiteur de débit 42 situé sur la deuxième ligne de conduite fluidique 32. La durée prédéterminée du rétro lavage est programmé de préférence à 30 secondes.
L’eau recyclée en sortie des filtres 13, 14 et 15 est contrôlée en continu grâce au capteur 53 et à la sonde 54. Selon un usage courant du dispositif selon l’invention pour une douche de plage 70, l’eau récoltée dans la première cuve 100 peut être chargée en sel et en ammonium issu de l’urine des utilisateurs ce qui tend à augmenter sa conductivité. En fonction des informations de débit, de conductivité, de turbidité et de couleur mesurées, le module de contrôle peut commander l’arrêt de l’alimentation des sorties d’eau 110 et 120 en eau recyclée et la dilution d’une partie de l’eau de la première cuve et sa vidange.
Ces commandes consistent à :
- mesurer en continu le débit et la conductivité des eaux circulant dans le premier circuit fluidique 10 grâce à un capteur de mesure 53 situé en aval du filtre à ultra-violet 14,
- si le débit mesuré est supérieur ou égal à 4 litres par minute (l/min), incrémenter la valeur mesurée de la conductivité à une valeur de référence de la conductivité,
- comparer la valeur mesurée en continu de la conductivité avec la valeur de référence tant que le débit mesuré est supérieur ou égal à 4 l/min,
- mettre à jour la valeur de référence de la conductivité avec la valeur de la conductivité mesurée dès que la mesure du débit devient égale à zéro c’est à dire pour un débit mesuré inférieur à 4 l/min. Un débit mesuré inférieur à 4 l/min est considéré comme un débit nul.
En fonction des valeurs de conductivité, de turbidité et de couleur mesurées et transmises en continu par au moins le capteur 53 et la sonde 54, le module de contrôle 45 commande la dilution d’une partie de l’eau contenue dans la première cuve 100. Cette dilution peut être de 15% ou de 50%, la dilution de 50 % correspondant à une vidange de 50 % de la première cuve 100.
Si la différence entre la valeur de conductivité mesurée et la valeur de la conductivité de référence est supérieure à 30 µS/cm ou si la valeur de turbidité est supérieure à 0,5 UTN (unité de Turbidité Néphélométrique) le module de contrôle 45 commande de façon simultanée :
- l’ouverture de la troisième ligne de conduite fluidique 33 pour diluer l’eau de la première cuve 100 avec environ 15% de l’eau de la seconde cuve 200 pendant une minute
- l’ouverture de la première ligne de conduite fluidique 31 afin d’alimenter en eau de la seconde cuve 200 à la place de l’eau recyclée, les sorties d’eau pendant la dilution,
- la fermeture de la deuxième ligne de conduite fluidique 32,
- la fermeture de l’électrovanne 88 située en aval du filtre à ultra-violet 14,
- et l’ouverture de l’électrovanne 91 située en aval du filtre à ultra-violet 14 et à l’entrée de la ligne d’évacuation du premier circuit fluidique 10.
L’écart de 30 µS/cm de conductivité correspondant au cas où un utilisateur urine dans la cuve.
Si la valeur de conductivité mesurée est supérieure à 800 µS/cm ou si la valeur de la couleur est supérieure à 25 Hazen, le module de contrôle 45 commande pendant 4 minutes :
- l’ouverture de la première ligne de conduite fluidique 31 afin d’alimenter en eau de la seconde cuve 200 à la place de l’eau recyclée, les sorties d’eau pendant la dilution, la fermeture des lignes de conduite fluidiques 32 et 33 et l’ouverture de l’électrovanne 93 située à l’entrée de la ligne d’évacuation de la cuve 100,
Puis le module de contrôle commande l’ouverture de la troisième ligne de conduite fluidique 33 pour remplir la première cuve 100 avec l’eau de la seconde cuve 200 jusqu’à ce que le niveau haut de remplissage prédéterminé de la première cuve soit atteint.
De préférence, une vidange de 50% du volume de la première cuve 100 est effectuée la nuit de façon automatique.
De façon générale, pendant la vidange complète ou partielle de la première cuve ou en cas de disfonctionnement du premier ou second circuit fluidique, les sorties d’eau 110 et 120 du dispositif sont alimentées en eau de la seconde cuve 200 par la première conduite fluidique 31 dont l’électrovanne 81 est ouverte et l’électrovanne 82 est fermée.
En cas de vidange de 50% ou de vidange complète, le remplissage de la première cuve 100 a lieu juste après sa vidange par l’ouverture de l’électrovanne 83 pour permettre le passage de l’eau de la seconde cuve 200 vers la première cuve 100. Pendant le remplissage de la cuve 100, la qualité de l’eau rajoutée est contrôlée grâce au capteur 55, la conductivité de l’eau rajoutée doit être comprise entre 400 µS/cm et 700 µS/cm. Un limiteur de débit 43 maintient le débit à environ 15 l/min.
La pompe de circulation 28 du second circuit fluidique tourne en continu tant que la cuve 100 est remplie à son niveau de remplissage haut prédéterminée pour un fonctionnement optimal, soit correspondant à un volume d’eau compris entre 50 et 100 litres.
Pendant la nuit et pendant un créneau horaire prédéterminé, la pompe 28 peut être programmée pour fonctionner de façon intermittente, par exemple pendant une demi-heure toutes les heures.
Pendant le mode nuit ou lorsqu’aucune sortie d’eau est utilisée, si le capteur de niveau de la première cuve détecte une augmentation du niveau plus rapide que celle obtenue avec deux sorties d’eau fonctionnant à un débit maximum de 6 l/min, la vidange de la première cuve est programmée instantanément. Ce mode permet d’éviter la pollution et la contamination du dispositif de recyclage par un déversement dans la première cuve d’un liquide quelconque.
Des prélèvements d’eau peuvent être régulièrement effectués et en cas de non-conformité des analyses microbiologiques en laboratoire telle que la présence de germes pathogènes, notamment les protozoaires, des modes désinfection sont prévus.
Un premier mode de désinfection prévoit le rétro lavage des filtres 13 et 14 comme le mode rétro lavage décrit précédemment mais avec injection d’une solution chlorée telle que du dioxyde de chlore, grâce la pompe doseuse 48 connectée à un réservoir d’une solution désinfectante. Cette désinfection est suivie d’un rétro lavage à l’eau de la cuve 200 comme décrit précédemment.
Un second mode de désinfection, plus poussé que le premier consiste à injecter une solution chlorée de la même façon que dans le premier mode mais sans rétro lavage, les étapes consistent à :
- faire circuler l’eau pompée de la première cuve 100 dans le premier circuit et par une conduite de retour vers la première cuve 100 en ouvrant l’électrovanne 94 et en fermant l’électrovanne 84, pendant 30 mn,
- faire une vidange totale de la première cuve 100.
Pendant ces deux modes de désinfection, les sorties d’eau 110 et 120 sont alimentées en eau de la cuve 200.
Le dispositif de recyclage d’eau selon l’invention présente l’avantage de recycler 80 % de l’eau utilisée.
Claims (16)
- Dispositif de recyclage d’eaux grises comprenant au moins une sortie d’eau (110, 120), une première cuve (100) servant à collecter l’eau distribuée par ladite sortie d’eau, un premier circuit fluidique (10) comprenant une pompe de circulation (18) permet de faire circuler une partie des eaux de ladite première cuve à travers des moyens de filtration (13, 14, 15) jusqu’à ladite sortie d’eau afin de fournir en eau recyclée la sortie d’eau lorsqu’un bouton (73) d’arrivée d’eau est actionné,
Caractérisé en ce que le dispositif comprend un second circuit fluidique (20) équipé d’une pompe de circulation (28) et de moyens (24, 26) pour filtrer les eaux de la première cuve, l’entrée (21) et la sortie (23) dudit second circuit fluidique étant positionnées sur des parois latérales opposées de la première cuve et l’entrée (29) du premier circuit fluidique (10) étant positionnée d’une part du même côté que ladite sortie dudit second circuit fluidique et d’autre part plus profondément dans ladite première cuve que lesdites entrée et sorties dudit second circuit fluidique de façon à ce que l’eau de surface de la première cuve (100) soit entrainée dans ledit second circuit fluidique avant d’être entrainé dans le premier circuit fluidique. - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le débit de la pompe (28) du second circuit fluidique (20) est supérieur au débit de la pompe (18) du premier circuit fluidique (10).
- Dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel une couche drainante (121) telle qu’un revêtement en résine et granulats est placée entre la première cuve (100) et les sorties d’eau (110) et (120),
- Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel lesdits moyens de filtration du premier circuit fluidique (10) comprennent au moins un filtre à membrane d’ultrafiltration (13), un filtre à ultra-violet (14) et un filtre à charbon (15).
- Dispositif selon la revendication 4, dans lequel lesdits moyens du second circuit fluidique (20) pour filtrer les eaux comprennent un filtre à média microporeux (24) et un filtre à charbon (26), la finesse du filtre à membrane d’ultrafiltration (13) étant supérieure à la finesse du filtre à média microporeux (24).
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5 comprenant une seconde cuve (200) remplie d’eau propre d’un réseau d’eau externe (201) et un troisième circuit fluidique (30) partant de la seconde cuve (200) et comprenant plusieurs lignes de conduites fluidiques, une première ligne (31) amenant l’eau vers la sortie d’eau (110, 120), une seconde ligne (32) amenant l’eau à contre-courant dans les filtres (13) pour un rétro-lavage puis vers une conduite de dérivation prévue dans le premier circuit fluidique (10) et une troisième ligne (33) allant vers la première cuve (100) pour l’alimenter en eau, l’ensemble des lignes fluidiques du premier et troisième circuits fluidiques étant ouvertes et fermées grâce à un ensemble d’électrovannes (81 à 88).
- Dispositif selon la revendication 6, dans lequel une pompe (38) permet le refoulement de l’eau de la seconde cuve (200) vers une ou deux des trois lignes de conduites fluidiques (31, 32, 33) selon le mode d’utilisation du dispositif programmé.
- Dispositif selon la revendication 6 ou 7, dans lequel les cuves (100) et (200) comprennent chacune un capteur de niveau adapté pour transmettre à un module de contrôle (45) des informations de volume et de remplissage de chaque cuve, ledit module de contrôle étant adapté pour commander le remplissage de la seconde cuve (200) par l’eau du réseau (201) et le remplissage de la première cuve (100) par l’eau de la seconde cuve (200).
- Dispositif selon la revendication 8 dans lequel le premier circuit fluidique (10) comprend au moins deux capteurs de pression (51, 52) mesurant une pression P1 et P2 respectivement en amont et en aval des filtres à membrane (13), les capteurs transmettant leurs données en continu au module de contrôle (45) qui commande, lorsque l’écart entre P1 et P2 est supérieur à 1,5 bars ou lorsque la sortie d’eau (110, 120) est alimentée en eau recyclée pendant une durée supérieure à une durée prédéterminée :
- l’ouverture de la seconde ligne de conduite fluidique (32) afin d’effectuer le rétro lavage du ou des filtres (13) et du filtre (14) par de l’eau de la seconde cuve en ouvrant l’électrovanne 86 et en fermant l’électrovanne 87, l’eau issue du rétro lavage étant évacuée,
- l’ouverture de la première ligne de conduite fluidique (31), afin d’alimenter en eau de la seconde cuve (200) à la place de l’eau recyclée, ladite sortie d’eau pendant le rétro lavage des filtres (13),
- la fermeture de la troisième ligne de conduite fluidique (33) et la fermeture de l’électrovanne (85) située en aval de la pompe (18) du premier circuit fluidique (10). - Dispositif selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le premier circuit fluidique (10) comprend au moins un capteur de débit et de conductivité (53) et une sonde multi paramètres (54) mesurant au moins la turbidité et la couleur, les capteurs et la sonde transmettant leurs données en continu au module de contrôle qui, en fonction des informations de débit, de conductivité et de turbidité commande de :
- mesurer en continu le débit et la conductivité des eaux circulant dans le premier circuit fluidique (10) grâce à un capteur de mesure (53) situé en aval du filtre à ultra-violet (14),
- si le débit mesuré est supérieur ou égal à 4 litres par minute incrémenter la valeur mesurée de la conductivité à une valeur de référence de la conductivité,
- comparer la valeur mesurée en continu de la conductivité avec la valeur de référence tant que le débit mesuré est supérieur ou égal à 4 litres par minute,
- mettre à jour la valeur de référence de la conductivité avec la valeur de la conductivité mesurée dès que la mesure du débit mesuré est inférieur à 4 litres par minute. - Dispositif selon la revendication 10, dans lequel si la différence entre la valeur de conductivité mesurée et la valeur de la conductivité de référence est supérieure à 30 µS/cm ou si la valeur de turbidité est supérieure à 0,5 UTN, le module de contrôle (45) commande de façon simultanée :
- l’ouverture de la troisième ligne de conduite fluidique (33) pour diluer l’eau de la cuve (100) avec environ 15% d’eau de la seconde cuve (200) pendant une minute,
- l’ouverture de la première ligne de conduite fluidique (31) afin d’alimenter en eau de la seconde cuve (200) à la place de l’eau recyclée, la sortie d’eau pendant la dilution,
- la fermeture de la deuxième ligne de conduite fluidique (32),
- la fermeture de l’électrovanne (88) située en aval du filtre à ultra-violet (14),
- et l’ouverture de l’électrovanne (91) située en aval du filtre à ultra-violet (14) et à l’entrée de la ligne d’évacuation du premier circuit fluidique (10). - Dispositif selon la revendication 10, dans lequel si la valeur de conductivité mesurée est supérieure 800 µS/cm ou si la valeur de la couleur est supérieure à 25 Hazen, le module de contrôle (45) commande pendant 4 minutes :
- l’ouverture de la première ligne de conduite fluidique (31) afin d’alimenter en eau de la seconde cuve (200) à la place de l’eau recyclée, les sorties d’eau pendant la dilution, la fermeture des lignes de conduite fluidiques (32) et (33) et l’ouverture de l’électrovanne (93) située à l’entrée de la ligne d’évacuation de la première cuve (100), puis le module de contrôle commande l’ouverture de la troisième ligne de conduite fluidique (33) pour remplir la première cuve (100) avec l’eau de la seconde cuve (200) jusqu’à ce que le niveau haut de remplissage prédéterminé de ladite première cuve soit atteint. - Dispositif de recyclage selon l’une des revendications 8 à 12, dans lequel le module de contrôle (45) comprend une carte électronique munie d’un microprocesseur équipé d’une mémoire, d’une horloge, d’un programme de contrôle, de moyens de gestion d’un module de périphériques (46) et de moyens de gestion d’un module de chargement (47), ledit module de périphériques comprenant les périphériques contrôlés par le programme de contrôle c’est-à-dire l’ensemble des électrovannes (81 à 88) et (91 à 94) et des pompes (18, 28, 38) et comprend également les périphériques configurés pour envoyer des données au module de contrôle, tels que les capteurs (51, 52, 53, 55), la sonde multi paramètres (54), les capteurs de niveau des cuves et le bouton (73) de commande d’arrivée d’eau, le module de périphérique (46) comprenant également une interface 4G et une antenne associée pour recevoir et envoyer des informations par un réseau 4G, le module de chargement (47) comprend une batterie alimentée par les panneaux solaires (77) afin d’alimenter électriquement ledit module de contrôle et les périphériques dudit module de périphériques.
- Dispositif selon une des revendications 1 à 13, dans lequel la première cuve (100) comprend une chicane (127) sous forme d’une plaque située au-dessus de la sortie (23) et dirigée inclinée vers le centre et le fond de ladite première cuve.
- Utilisation du dispositif de recyclage selon l’une des revendications 1 à 14 adapté pour une douche (70).
- Procédé de fonctionnement d’un dispositif de recyclage comprenant au moins une sortie d’eau (110, 120), une première cuve (100) servant à collecter l’eau distribuée par ladite sortie d’eau, un premier circuit fluidique (10) comprenant une pompe de circulation (18) permettant de faire circuler une partie des eaux de ladite première cuve à travers des moyens de filtration (13, 14, 15) jusqu’à ladite sortie d’eau afin de la fournir en eau, un bouton (73) d’arrivée d’eau, un second circuit fluidique (20) équipé d’une pompe de circulation (28) et de moyens (24, 26) pour filtrer les eaux de la première cuve, l’entrée (21) et la sortie (23) dudit second circuit fluidique étant positionnées sur des parois latérales opposées de la première cuve et l’entrée (29) du premier circuit fluidique (10) étant positionnée d’une part du même côté que ladite sortie dudit second circuit fluidique et d’autre part plus profondément dans ladite première cuve que lesdites entrée et sorties dudit second circuit fluidique de façon à ce que l’eau de surface de la première cuve (100) soit entrainée dans ledit second circuit fluidique avant d’être entrainé dans ledit premier circuit fluidique, dans lequel le procédé comprend les étapes consistant à :
a) remplir la première cuve (100) jusqu’à son niveau prédéterminé de fonctionnement,
b) mettre en route en continu la pompe de circulation (28) du second circuit fluidique tant que le niveau de remplissage de la première cuve (100) est à son niveau haut,
c) mettre en route la pompe de circulation (18) du premier circuit fluidique (10) quand une pression est appliquée sur le bouton d’arrivée d’eau,
d) délivrer de l’eau recyclée par le premier circuit fluidique à l’arrivée d’eau (110, 120) pendant une durée prédéterminée.
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