WO1998040316A1 - Dispositif de distribution et/ou de collecte d'une eau transitant dans un lit filtrant immerge et filtre biologique equipe d'un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de distribution et/ou de collecte d'une eau transitant dans un lit filtrant immerge et filtre biologique equipe d'un tel dispositif Download PDF

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WO1998040316A1
WO1998040316A1 PCT/FR1998/000444 FR9800444W WO9840316A1 WO 1998040316 A1 WO1998040316 A1 WO 1998040316A1 FR 9800444 W FR9800444 W FR 9800444W WO 9840316 A1 WO9840316 A1 WO 9840316A1
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water
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channels
filter bed
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PCT/FR1998/000444
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Michel Badard
Didier Le Tallec
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Otv Omnium De Traitements Et De Valorisation
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F3/02—Aerobic processes
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    • B01D24/02—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed stationary during the filtration
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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to the field of water treatment. More specifically, the invention relates to a device for distributing and / or collecting the water passing through a filter comprising a submerged filter bed consisting of at least one layer of a granular filtration material.
  • the invention particularly finds its application in the field of water filtration, in particular biological filtration of waste water. Note that the invention can also be implemented in filters used in the field of drinking water.
  • Submerged filter beds are conventionally used in the field of water treatment, both with regard to the treatment of waste water with a view to its purification and the treatment of water with a view to its purification.
  • Such filter beds consist of one or more layers of granular materials with a density greater than that of water, such as, for example, sand or gravel, the materials used can have variable particle sizes depending on the degree of filtration sought. .
  • such filters are used to rid the water of the suspended matter which it contains and, if necessary, to adsorb other undesirable substances present in them.
  • such submerged filter beds can be used in the absence or in the presence of a biomass developing on the surface of the grains of the material or materials constituting the filter .
  • the filter is used to perform a simple physical filtration with retention of suspended solids while in the other case the filter bed combines the effects of physical filtration and biological purification resulting from the activity of the biomass present on the surface of the particles constituting the submerged bed.
  • the water treated in this type of device can experience an upward movement or a downward movement.
  • Such washing is generally carried out using clean water, air or a mixture of these two fluids. Washing with water can be carried out by distributing clean water from the distribution means used for the water to be treated or by distributing clean water against the flow of the treatment current (backwashing).
  • the water distribution device in filtration operation is used to collect the backwash water.
  • the invention relates more precisely to such a device for distributing and / or collecting water passing through a submerged filter bed, preferably according to an updraft.
  • Another technique consists in bringing the water through longitudinal hollow elements arranged on the floor of the filter and having an essentially triangular cross section, these elements being provided on their sides with a plurality of orifice allowing the passage of the water to the granular material.
  • the article "Manual Nitrogen Control", US Environmental Agency, September 1993 lists different types of distribution and / or collection devices used in this context.
  • an objective of the invention is to propose such a device that can be installed at the base of a filter and making it possible to increase the compactness of the latter while significantly reducing the civil engineering necessary for its production.
  • Yet another objective of the invention is to describe such a device making it possible to ensure good distribution and good diffusion of the water to be treated within the filtering material, without creating "dead" zones (non-irrigated or poorly-irrigated zones irrigated).
  • Another objective of the invention is to disclose such a device making it possible to eliminate the problems inherent in the deposition of impurities in the dead zones provided under a floor.
  • Yet another objective of the invention is to reduce the amounts of washing water necessary to periodically rid the filtering material of its impurities.
  • yet another objective of the invention consists in reserving a lower filtration zone upstream of the injection of process air, so as to optimize the retention of suspended matter and the efficiency of backwashing.
  • a device for distributing and / or collecting water passing through a submerged filter bed consisting of at least one layer of a granular filtration material said device being intended to be installed at the base of said filter bed, characterized in that it comprises a plurality of distribution and / or collection channels for said water arranged essentially parallel to each other, a plurality of support elements of the filter bed covering each of said channels and elements making protrusion between said channels intended to be in contact with said filter bed and having the object of facilitating the flow of said water therein
  • the invention provides a device for distributing and / or collecting water passing through a filter bed, not using false bottom but, on the contrary, making it possible to bring or collect water in the filter material. by pipes and using elements protruding between these channels to promote the flow of water without creating dead zones (non-irrigated). Regarding these elements projecting between the channels, it should be noted that they may be provided in the direction of the length of the filtration device or even transversely to it.
  • this type of device can be implemented on any type of submerged filter bed filter, whether it is used in the context of water purification or in the context of the purification of water. 'water. However, as will be explained below, such a device will very particularly find its application in biological filters.
  • said channels are provided with means for equal distribution of the water flow arriving in the filter.
  • Such means make it possible to distribute the water substantially uniformly over the entire surface of the filter.
  • said support elements of the filter bed consist of grids, ensuring the diffusion of water in the filter and said equal distribution means consist of perforated plates installed under said grids.
  • said perforated plates then show a shape making it possible to avoid the retention of impurities, for example by presenting a plurality of modules roughly in the form of funnels.
  • said support elements are constituted by a floor and said evenly distributed means are constituted by diffusion and evenly distributed pieces inserted in said floor.
  • the elements projecting between the distribution / collection channels may have various shapes in order to meet the desired objective of facilitating the flow of water to be treated from the pipes or the flow of backwashing water towards them, avoiding the appearance of non-irrigated areas.
  • they will present exterior surfaces positioned so as to fulfill this objective.
  • said elements projecting between the channels have a substantially triangular or trapezoidal cross section delimiting two side walls inclined essentially in continuity with the walls of said channels.
  • Such inclined walls in fact make it possible to promote the flow of water within the granular filtering material. Note that we can however consider other types of cross sections such as curved sections (semicircle for example).
  • said projecting elements have a substantially trapezoidal cross section delimiting two side walls inclined essentially in continuity with the walls of said channels and a horizontal upper wall. Also, preferably, said inclined side walls form an angle ⁇ with the horizontal between 40 ° and 60 ° and the height H of said longitudinal elements is between 0.20 m and 1.50 m.
  • said projecting elements are provided at a center distance of between 0.80 and 3 meters.
  • the device described above can be used for any type of filter (biological or non-biological, in the context of wastewater treatment or in that of water purification).
  • the invention more specifically also relates to an ascending biological filter for the treatment of waste water including a submerged filter bed consisting of at least one layer of a granular filtration material seeded with a biomass, a device for distributing water to treat provided in the lower part of the filter, means for evacuating the filtered water provided in the upper part of the filter, and means for aerating at least a part of said filter bed characterized in that said water distribution device is a device such as described above and in that said ventilation means include a plurality of first ventilation ramps.
  • the first ventilation ramps will preferably be fixed to or rest directly or indirectly on said elements projecting from the water distribution device and installed essentially perpendicular thereto. Note, however, that this network of first ventilation ramps can also be supported by other means, for example on one or more separate beams. These ventilation ramps will then be fixed using parts independent of said longitudinal elements. When the projecting elements have, most preferably as indicated above, a trapezoidal cross section, the ventilation ramps can be fixed to and / or rested directly or indirectly on the flat upper surfaces of these elements. Such aeration ramps will be used to provide air for washing the filter bed but may also be used to distribute air used by the biomass fixed on the part of the filter bed provided above them. (process air).
  • the density of the ramps will be adapted to the diffusion capacity of the surrounding granular material. As an indication, such a density will generally be between 2 to 6 booms per linear meter for a granular material surrounding these booms having a particle size between 3 and 20 mm.
  • such a filter may also include a plurality of second ventilation ramps installed within the filter material, substantially in the middle part thereof. .
  • said filter bed consists of a plurality of layers of granular filtration materials with decreasing particle sizes in the direction of filtration and is provided means for backwashing said filter bed.
  • the filter according to the invention may thus advantageously comprise at least two and preferably six layers of granular filtration materials whose particle sizes vary in the filtration direction from 100 to approximately 1 mm, the ratio of the particle sizes of two successive layers being advantageously between 1.5 and 3.
  • such a filter will include means for backwashing the filter material.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a biological filter equipped with a device for distributing and / or collecting water according to the present invention
  • FIG. 2 shows an enlarged view of part of the distribution and / or collection device shown in Figure 1;
  • FIG 3 shows the method of fixing the ventilation ramps to the longitudinal elements 5 of the distribution and / or collection device;
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of an assembly consisting of a channel, a grid and an evenly distributed plate used for the biological filter shown in Figure 1;
  • - Figure 5 shows a top view of a part of the plate of equal distribution of the assembly shown in Figure 4;
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a second preferred embodiment of an assembly consisting of a channel, a grid and an evenly distributed plate
  • - Figure 7 shows a top view of a part of the plate of equal distribution of the assembly shown in Figure 6;
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of a third embodiment of an assembly consisting of a channel covered with a strainer floor element; and, - Figure 9 shows a top view of part of the element strainer floor shown in Figure 8.
  • the filter according to the invention comprises a submerged filter bed 1 and, at the base of this bed, a device for distributing and / or collecting the water passing through the filter according to the invention.
  • the filter bed 1 consists of a plurality of layers of granular mineral materials having decreasing particle sizes in the ascending direction of filtration, serving as a support for a biomass (these different layers are not shown in Figure 1 but we can see the lower layers 2a, 2b, 2c in Figure 2).
  • the filter shown also comprises in its upper part two chutes 10 intended to recover and evacuate the filtered water. Note that an area
  • This filtered water can be used as backwashing water to purge the filter bed of the largest of the impurities it retains.
  • backwashes are implemented by means of a valve (not shown) provided in the lower part of the filter, for example with almost complete dewatering of the filter bed during a filtration cycle or without dewatering of the filter bed during the filter cycle. washing.
  • the device for distributing and / or collecting the water passing through the filter comprises a network of four distribution and / or collecting channels 3 arranged parallel to one another at a regular spacing of approximately 2 meters and integrated into the base of the filter and longitudinal elements 5 of trapezoidal cross section arranged between these channels and projecting within the filter material.
  • a network of first aeration ramps 11 is provided at the base of the filter to supply the washing air or for total ventilation of the treatment air filter, and according to the invention, fixed to the longitudinal elements 5, and a network of second intermediate ventilation ramps 9 is provided in the middle zone of the filter material to allow a zone to be arranged anoxia or anaerobic in the lower part of the filter.
  • the longitudinal elements 5 having a cross section essentially in the shape of a trapezoid allow the fixing of the network of first ventilation ramps 11.
  • the ramps 11 are installed parallel to one another at a center distance of 333 mm (density equal to 3 per linear meter). They have orifices with a diameter of 4 mm spaced from each other by 250 mm according to a number of orifices per square meter of 12.
  • the longitudinal elements 5 each have an upper horizontal wall 5c and inclined side walls 5a, 5b. These longitudinal elements protrude into the filtering material, the first layers of which consist of rollers with a diameter between 50 and 100 mm (layer 2a), rollers with a diameter of 25 to 50 mm (layer 2b), rollers with a diameter of 10 to 20 mm (layer 2c).
  • the upper layers consist of pebbles with a diameter of 6 to 10 mm, then pozzolan (or expanded shale or expanded clay) with a particle size between 2.5 to 5 mm, then pozzolan (or expanded shale or expanded clay) of particle size between 1 and 3 mm.
  • the horizontal upper walls 5c allow the fixing of the ventilation ramps 11 while the inclined walls 5a and 5b allow a good flow of the water passing through the filter either when this water is the water to be treated and that it comes from channels 3, which then act as distribution channels, or even when this water is backwashing water (coming from the slice of water located between the chutes 10 and the last layer of the filter bed) and flows to the channels 3 which are then the subject of collection channels.
  • Such a configuration avoids the creation of dead zones within the non-irrigated filter bed.
  • the angle ⁇ formed by the inclined faces 5a and 5b of each longitudinal element 5 with the horizontal is approximately 45 ° and that the height H of these elements is 500 mm.
  • the ventilation ramps 11 are fixed firmly to the transverse elements 5 by means of fixing elements 7 including jumpers 8.
  • the channels 3 are each equipped with an assembly consisting of a grid 4 and a plate for equal distribution of the water flow coming from the channels 3.
  • the plates for equal distribution 6 are perforated multiple orifices whose diameter and positioning are calculated by those skilled in the art according to the flow rate and the nature of the water to be treated.
  • the perforated plates 6a show a plurality of modules 6b roughly in the form of funnels delimited by elements of trapezoidal section and making it possible to avoid deposits which can occur when such plates are planar.
  • FIGS. 8 and 9 a third embodiment is shown, in which the support of the filter bed and the equal distribution of the liquid to be distributed therein are ensured by a floor 4a provided with diffusion and equal distribution parts. 4b.
  • the filter described in the example above makes it possible to provide an anoxic or anaerobic zone below the network of aeration ramps and is particularly suitable for a configuration of nitrification - denitrification of the water to be treated making it possible to rid it of its nitrogen pollution.
  • the embodiment of the invention described here is not intended to reduce the scope thereof. Many modifications could therefore be made to it without going beyond its ambit.

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Abstract

Dispositif de distribution et/ou de collecte d'une eau transitant dans un lit filtrant immergé (1) constitué d'au moins une couche (2a, 2b, 2c) d'un matériau de filtration granulaire, ledit dispositif étant destiné à être installé à la base du lit filtrant (1), caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de canaux de distribution (3) et/ou de collecte de l'eau, une pluralité d'élément support dudit le lit filtrant (1) recouvrant chacun des canaux (3), et des éléments (5) faisant saillie entre les canaux (3), les éléments (5) étant destinés à être en contact avec le lit filtrant (1) et ayant pour objet de faciliter l'écoulement de l'eau au sein de celui-ci. Un tel dispositif peut équiper tout type de filtre mais est particulièrement adapté aux filtres biologiques incluant des rampes d'aération qui peuvent être supportés par lesdits éléments transversaux (5).

Description

Dispositif de distribution et/ou de collecte d'une eau transitant dans un lit filtrant immergé et filtre biologique équipé d'un tel dispositif.
L'invention concerne le domaine du traitement de l'eau. Plus précisément, l'invention se rapporte à un dispositif de distribution et/ou de collecte de l'eau transitant dans un filtre comprenant un lit filtrant immergé constitué d'au moins une couche d'un matériau de filtration granulaire.
L'invention trouve particulièrement son application dans le domaine de la filtration des eaux, notamment de la filtration biologique des eaux usées. On notera que l'invention peut également être mise en oeuvre dans les filtres utilisés dans le domaine de la potabilisation de l'eau.
Les lits filtrants immergés sont classiquement utilisés dans le domaine du traitement de l'eau, tant en ce qui concerne le traitement des eaux residuaires en vue de leur épuration que le traitement de l'eau en vue de sa potabilisation. De tels lits filtrants sont constitués d'une ou plusieurs couches de matériaux granulaires de densité supérieure à celle de l'eau, tels que par exemple du sable ou du gravier, les matériaux utilisés pouvant présenter des granulometries variables en fonction du degré de filtration recherché.
Dans le domaine de la potabilisation, de tels filtres sont mis en oeuvre pour débarrasser l'eau des matières en suspension qu'elle contient et, le cas échéant, pour adsorber d'autres substances indésirables présentes dans celles-ci. Dans le cadre du traitement des eaux residuaires en vue de leur épuration, de tels lits filtrants immergés peuvent être mis en oeuvre en l'absence ou en présence d'une biomasse se développant à la surface des grains du matériau ou des matériaux constituant le filtre. Dans le premier cas, le filtre est utilisé pour effectuer une simple filtration physique avec rétention des matières en suspension tandis que dans l'autre cas le lit filtrant conjugue les effets d'une filtration physique et d'une épuration biologique résultant de l'activité de la biomasse présente à la surface des particules constituant le lit immergé. A titre d'exemple, on peut citer parmi les dispositifs de filtration à lit immergé connu de l'état de la technique, le filtre décrit dans le brevet européen EP - 265303 au nom de la Déposante dont le lit filtrant est constitué de plusieurs couches de matériaux granulaires
Selon les configurations de filtres, l'eau traitée dans ce type de dispositif peut connaître un mouvement ascendant ou un mouvement descendant. Dans tous les cas, il est nécessaire de prévoir des moyens permettant de laver périodiquement le lit afin de le décharger des impuretés qu'il a retenu. Un tel lavage est généralement effectué en utilisant de l'eau propre, de l'air ou un mélange de ces deux fluides. Le lavage à l'eau peut être effectué par distribution d'eau propre à partir des moyens de distribution utilisés pour les eaux à traiter ou encore par distribution d'eau propre à contre courant du courant de traitement (rétro-lavage).
Dans le cas de l'utilisation d'un rétro-lavage, le dispositif de distribution de l'eau en fonctionnement de filtration est utilisé pour collecter l'eau de rétro-lavage.
L'invention se rapporte plus précisément à un tel dispositif de distribution et/ou de collecte d'une eau transitant dans un lit filtrant immergé, préférentiellement selon un courant ascendant.
On connaît dans l'état de l'art, de nombreuses techniques pour distribuer (et éventuellement collecter) l'eau transitant dans un lit filtrant immergé.
En ce qui concerne les filtres utilisés dans le cadre des traitements de potabilisation de l'eau, une rétrospective de telles techniques est donnée dans la publication "Design Options for Water Filtration", par Robert D.G. Monk, Journal
AWWA, vol. 79, n°9, parue en septembre 1987.
Ainsi, certains filtres mettent en oeuvre une distribution d'eau directement au sein du matériau filtrant grâce à un réseau très dense de canalisations de distribution permettant l'obtention d'une bonne équirépartition de l'eau à traiter. Une telle technique présente toutefois l'inconvénient d'être coûteuse à mettre en oeuvre de par la densité des canalisations nécessaires et d'accroître les risques de colmatage de celles-ci. C'est la raison pour laquelle, la technique la plus utilisée consiste à amener l'eau dans la partie inférieure des filtres par des canaux prévus dans un faux-fond délimité dans sa partie supérieure par un caillebotis, ou un faux- fond crépine, supportant le matériau granulaire de filtration (sable, graviers, etc.). Enfin, une autre technique consiste à amener l'eau par des éléments creux longitudinaux disposés sur le plancher du filtre et présentant une section transversale essentiellement triangulaire, ces éléments étant pourvus sur leurs côtés d'une pluralité d'orifice permettant le passage de l'eau vers le matériau granulaire. En ce qui concerne les dispositifs de filtration utilisés dans le cadre du traitement des eaux usées en vue de leur épuration, l'article "Manual Nitrogen Control", US Environmental Agency, Septembre 1993 recense différents types de dispositifs de distribution et/ou de collectes utilisés dans ce cadre.
A ce sujet on notera que, dans le cadre du traitement des eaux usées, il n'est pas économiquement envisageable de distribuer directement les eaux à traiter au sein même du matériau filtrant par l'intermédiaire d'un réseau dense de canalisations compte tenu du risque trop important de colmatage de celles-ci résultant de la multiplication des points de distribution et de la nature même des eaux à traiter. A l'image des techniques utilisées dans le cadre de la potabilisation de l'eau, la technique la plus répandue consiste donc à mettre en oeuvre un faux-fond à la base du filtre et à amener l'eau à traiter dans le matériau filtrant par ce faux-fond, de façon à permettre son équirépartition au sein du matériau filtrant.
Bien qu'ils permettent généralement une bonne distribution de l'eau au sein du matériau filtrant, de tels faux-fonds présentent toutefois de nombreux inconvénients.
En premier lieu, pour autoriser une bonne distribution de l'eau et de l'air, tout en assurant le support du plancher par des poutres et des poteaux, de tels faux- fonds doivent présenter une profondeur suffisante. Il est ainsi classique de rencontrer des faux-fonds présentant une hauteur de l'ordre d'un mètre ou plus ce qui implique une augmentation substantielle des coûts de génie civil relatifs à la réalisation des installations incluant de tels dispositifs.
En second lieu, de tels faux-fonds présentent également l'inconvénient d'engendrer une diminution de l'efficacité des purges, résultant de la présence dans ces faux-fonds, de zones mortes dans lesquelles l'eau ne circule pas ou circule mal. Encore un autre inconvénient lié à l'utilisation de faux-fonds dans le cadre des filtres mettant en oeuvre des lits de filtration immergés est constitué par la nécessité d'utiliser de grandes quantités d'eau de lavage pour nettoyer ces lits, du fait du volume important d'eau polluée stocké dans de tels faux-fonds et devant être évacué lors de ces lavages. L'objectif de la présente invention est de proposer un dispositif de distribution et/ou de collecte d'une eau transitant dans un lit filtrant immergé ne présentant pas les inconvénients ci-dessus mentionnés de l'état de la technique.
Notamment, un objectif de l'invention est de proposer un tel dispositif pouvant être installé à la base d'un filtre et permettant d'augmenter la compacité de celui-ci en diminuant de façon notable le génie civil nécessaire à sa réalisation.
Encore un autre objectif de l'invention est de décrire un tel dispositif permettant d'assurer une bonne répartition et une bonne diffusion de l'eau à traiter au sein du matériau filtrant, sans création de zones "mortes" (zones non irriguées ou mal irriguées). Encore un objectif de l'invention, est de divulguer un tel dispositif permettant de supprimer les problèmes inhérents au dépôt d'impuretés dans les zones mortes prévues sous un plancher.
Encore un autre objectif de l'invention est de diminuer les quantités d'eau de lavage nécessaires pour débarrasser périodiquement le matériau filtrant de ses impuretés.
Enfin, encore un autre objectif de l'invention consiste à réserver une zone inférieure de filtration en amont de l'injection d'air de traitement, de manière à optimiser la rétention des matières en suspension et l'efficacité du rétrolavage.
Ces différents objectifs sont atteints grâce à l'invention qui concerne un dispositif de distribution et/ou de collecte d'une eau transitant dans un lit filtrant immergé constitué d'au moins une couche d'un matériau de filtration granulaire, ledit dispositif étant destiné à être installé à la base dudit lit filtrant, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de canaux de distribution et/ou de collecte de ladite eau disposés essentiellement parallèlement les uns aux autres, une pluralité d'éléments de support du lit filtrant recouvrant chacun desdits canaux et des éléments faisant saillie entre lesdits canaux destinés à être en contact avec ledit lit filtrant et ayant pour objet de faciliter l'écoulement de ladite eau au sein de celui-ci
Ainsi, l'invention propose un dispositif de distribution et/ou de collecte d'une eau transitant dans un lit filtrant ne mettant pas en oeuvre de faux-fond mais permettant au contraire d'amener ou de collecter l'eau dans le matériau filtrant par des canalisations et mettant en oeuvre des éléments faisant saillies entre ces canaux pour favoriser l'écoulement de l'eau sans création de zones mortes (non irriguées). Au sujet de ces éléments faisant saillie entre les canaux, on notera qu'il pourront être prévus dans le sens de la longueur du dispositif de filtration ou encore transversalement à celui-ci.
On comprendra que ce type de dispositif pourra être mis en oeuvre sur n'importe quel type de filtre à lit filtrant immergé, qu'il soit utilisé dans le cadre de l'épuration de l'eau ou dans le cadre de la potabilisation de l'eau. Toutefois, comme on l'expliquera ci-après, un tel dispositif trouvera tout particulièrement son application dans les filtres biologiques.
Avantageusement, lesdits canaux sont munis de moyens d' équirépartition du débit d'eau arrivant dans le filtre. De tels moyens permettent de distribuer de façon sensiblement uniforme l'eau selon toute la surface du filtre.
Selon un premier mode de réalisation préférentiel, lesdits éléments de support du lit filtrant sont constitués par des grilles, assurant la diffusion de l'eau dans le filtre et lesdits moyens d' équirépartition sont constitués par des plaques perforées installées sous lesdites grilles. Avantageusement, lesdites plaques perforées montrent alors une forme permettant d'éviter la rétention d'impuretés, par exemple en présentant une pluralité de modules grossièrement en forme d'entonnoirs.
Selon un autre mode de réalisation préférentiel, lesdits éléments de support sont constitués par un plancher et lesdits moyens d' équirépartition sont constitués par des pièces de diffusion et d' équirépartition insérées dans ledit plancher.
Les éléments faisant saillie entre les canaux de distribution/collecte pourront présenter des formes variées de façon à répondre à l'objectif recherché de faciliter l'écoulement de l'eau à traiter provenant des canalisations ou l'écoulement de l'eau de rétro-lavage vers celles-ci, en évitant l'apparition de zones non irriguées. A ce sujet, ils présenteront des surfaces extérieures positionnées de façon à remplir cet objectif. Ainsi, préférentiellement, lesdits éléments faisant saillie entre les canaux présentent une section transversale essentiellement triangulaire ou trapézoïdale délimitant deux parois latérales inclinées essentiellement en continuité avec les parois desdits canaux. De telles parois inclinées permettent en effet de favoriser l'écoulement de l'eau au sein du matériau filtrant granulaire. On notera que l'on pourra cependant envisager d'autres types de sections transversales telles que des sections courbes (en demi-cercle par exemple).
De façon préférée entre toutes, lesdits éléments faisant saillie présentent une section transversale essentiellement trapézoïdale délimitant deux parois latérales inclinées essentiellement en continuité avec les parois desdits canaux et une paroi supérieure horizontale. Egalement, préférentiellement, lesdites parois latérales inclinées forment un angle α avec l'horizontale compris entre 40° et 60° et la hauteur H desdits éléments longitudinaux est comprise entre 0,20 m et 1,50 m.
Egalement avantageusement, lesdits éléments faisant saillie sont prévus selon un entraxe compris entre 0,80 et 3 mètres. Comme déjà précisé, le dispositif décrit ci-dessus pourra être utilisé pour n'importe quel type de filtres (biologique ou non biologique, dans le cadre du traitement des eaux usées ou dans celui de l'épuration de l'eau). Toutefois, l'invention concerne plus précisément également un filtre biologique ascendant pour le traitement des eaux residuaires incluant un lit filtrant immergé constitué d'au moins une couche d'un matériau de filtration granulaire ensemencé par une biomasse, un dispositif de distribution des eaux à traiter prévu dans la partie inférieure du filtre, des moyens d'évacuation des eaux filtrées prévus dans la partie supérieure du filtre, et des moyens d'aération d'au moins une partie dudit lit filtrant caractérisé en ce que ledit dispositif de distribution des eaux est un dispositif tel que décrit ci-dessus et en ce que lesdits moyens d'aération incluent une pluralité de premières rampes d'aération.
Les premières rampes d'aération seront préférentiellement fixées à ou reposeront directement ou indirectement sur lesdits éléments faisant saillie du dispositif de distribution des eaux et installés essentiellement perpendiculairement à ceux-ci. On notera toutefois que l'on pourra aussi faire supporter ce réseau de première rampes d'aération par d'autres moyens, par exemple sur une ou plusieurs poutres séparées. Ces rampes d'aération seront alors fixées à l'aide de pièces indépendantes desdits éléments longitudinaux. Lorsque les éléments faisant saillie auront, de façon préférée entre toutes comme indiqué ci-dessus, une section transversale trapézoïdale, les rampes d'aération pourront être fixées aux et/ou reposées directement ou indirectement sur les surfaces supérieures planes de ces éléments. De telles rampes d'aération seront mises en oeuvre pour dispenser de l'air de lavage du lit filtrant mais pourront également être utilisées pour distribuer de l'air utilisé par la biomasse fixée sur la partie du lit filtrant prévue au-dessus d'elles (air procédé).
La densité des rampes sera adaptée à la capacité de diffusion du matériau granulaire environnant. A titre indicatif, une telle densité sera généralement comprise entre 2 à 6 rampes par mètre linéaire pour un matériau granulaire environnant ces rampes présentant une granulometrie comprise entre 3 et 20 mm.
Le diamètre des orifices de ces rampes (perçage) sera lui aussi adapté au matériau et au diamètre inférieur au diamètre des grains et préférentiellement compris entre 20 % et 80 % de la granulometrie dio de celui-ci. Il sera de plus adapté aux effluents traités pour prévenir tout colmatage Selon une variante de l'invention, un tel filtre pourra inclure également une pluralité de secondes rampes d'aération installée au sein du matériau filtrant, sensiblement dans la partie médiane de celui-ci.
Egalement selon une variante particulièrement intéressante de l'invention, ledit lit filtrant est constitué d'une pluralité de couches de matériaux de filtration granulaires de granulometries décroissantes dans le sens de filtration et est pourvu de moyens de rétrolavage dudit lit filtrant. Le filtre selon l'invention pourra ainsi avantageusement comprendre au moins deux et préférentiellement six couches de matériaux de filtration granulaires dont les granulometries varient dans le sens de filtration de 100 à 1 mm environ, le rapport des granulometries de deux couches successives étant avantageusement compris entre 1,5 et 3.
Enfin, également préférentiellement, un tel filtre comprendra des moyens de rétrolavage du matériau filtrant.
L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente, seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre d'un mode non limitatif de réalisation de celle-ci en référence aux dessins, dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue en coupe d'un filtre biologique équipé d'un dispositif de distribution et/ou de collecte d'eau selon la présente invention ;
- la figure 2 représente une vue agrandie d'une partie du dispositif de distribution et/ou de collecte montré à la figure 1 ; - la figure 3 représente le mode de fixation des rampes d'aération aux éléments longitudinaux 5 du dispositif de distribution et/ou de collecte ;
- la figure 4 montre une vue en coupe transversale d'un ensemble constitué par un canal, une grille et une plaque d' équirépartition utilisé pour le filtre biologique montrés à la figure 1 ; - la figure 5 représente une vue supérieure d'une partie de la plaque d' équirépartition de l'ensemble montré à la figure 4 ;
- la figure 6 montre une vue en coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation préférentielle d'un ensemble constitué par un canal une grille et une plaque d' équirépartition ; - la figure 7 représente une vue supérieure d'une partie de la plaque d' équirépartition de l'ensemble montré à la figure 6 ;
- la figure 8 montre une vue en coupe transversale d'un troisième mode de réalisation d'un ensemble constitué par un canal recouvert d'un élément de plancher crépine; et, - la figure 9 représente une vue supérieure d'une partie de l'élément de plancher crépine montré à la figure 8.
En référence à la figure 1, le filtre selon l'invention comprend un lit filtrant immergé 1 et, à la base de ce lit, un dispositif de distribution et/ou de collecte de l'eau transitant dans le filtre selon l'invention. Le lit filtrant 1 est constitué d'une pluralité de couches de matériaux minéraux granulaires présentant des granulometries décroissantes selon le sens ascendant de filtration, servant de support à une biomasse (ces différentes couches ne sont pas représentées sur la figure 1 mais on peut voir les couches inférieures 2a, 2b, 2c sur la figure 2).
Le filtre représenté comprend par ailleurs dans sa partie supérieure deux goulottes 10 destinées à récupérer et à évacuer l'eau filtrée. On notera qu'une zone
12 prévue au-dessus du lit filtrant 1 permet de maintenir dans le filtre une partie de l'eau filtrée. Cette eau filtrée peut servir d'eau de rétro-lavage pour purger le lit filtrant du plus gros des impuretés qu'il retient. De tels rétrolavages sont mis en oeuvre grâce à une vanne (non représentée) prévue dans la partie inférieure du filtre, par exemple avec dénoyage presque complet du lit filtrant lors d'un cycle de filtration ou sans dénoyage du lit filtrant au cours du cycle de lavage.
Selon l'invention, le dispositif de distribution et/ou de collecte de l'eau transitant dans le filtre comprend un réseau de quatre canaux de distribution et/ou de collecte 3 disposés parallèlement entre eux selon un espacement régulier d'environ 2 mètres et intégré à la base du filtre et des éléments longitudinaux 5 de section transversale trapézoïdale disposés entre ces canaux et faisant saillie au sein du matériau filtrant.
Enfin, s' agissant d'un filtre utilisé pour le cas du traitement biologique d'une eau en vue de son épuration, un réseau de premières rampes d'aération 11 est prévu à la base du filtre pour fournir l'air de lavage ou pour une aération totale du filtre en air de traitement, et selon l'invention, fixé aux éléments longitudinaux 5, et un réseau de seconde rampes d'aération intermédiaire 9 est prévu dans la zone médiane du matériau filtrant pour permettre d'aménager une zone anoxie ou anaérobie en partie basse du filtre. Les éléments longitudinaux 5 présentant une section transversale essentiellement en forme de trapèze permettent la fixation du réseau de premières rampes d'aération 11. Dans le cadre du présent mode de réalisation, les rampes 11 sont installées parallèlement les unes aux autres selon un entraxe de 333 mm (densité égale à 3 par mètre linéaire). Elles présentent des orifices d'un diamètre de 4 mm écartés les uns des autres de 250 mm selon un nombre d'orifices par mètre carré de 12.
En référence aux figures 2 et 3, les éléments longitudinaux 5 présentent chacun une paroi horizontale supérieure 5c et des parois latérales inclinées 5a, 5b. Ces éléments longitudinaux font saillie dans le matériaux filtrant, dont les premières couches sont constituées de galets d'un diamètre compris entre 50 et 100 mm (couche 2a), de galets d'un diamètre de 25 à 50 mm (couche 2b), de galets d'un diamètre de 10 à 20 mm (couche 2c). Les couches supérieures (non représentées) sont constitués de galets de diamètre 6 à 10 mm puis de pouzzolane (ou schiste expansé ou argile expansé) de granulometrie comprise entre 2,5 à 5 mm puis de pouzzolane (ou schiste expansé ou argile expansé) de granulometrie comprise entre 1 et 3 mm. Comme il sera décrit ci-après plus précisément en référence à la figure 3, les parois supérieures horizontales 5c permettent la fixation des rampes d'aération 11 tandis que les parois inclinées 5a et 5b permettent un bon écoulement de l'eau transitant dans le filtre soit lorsque cette eau est l'eau à traiter et qu'elle provient des canaux 3, qui font alors office de canaux de distribution, ou encore lorsque cette eau est de l'eau de rétrolavage (provenant de la tranche d'eau située entre les goulottes 10 et la dernière couche du lit filtrant) et s'écoule vers les canaux 3 qui font alors objet de canaux de collecte. Une telle configuration permet d'éviter la création de zones mortes au sein du lit filtrant non irriguées. Toujours en référence à la figure 2, on notera que dans ce but l'angle α formé par les faces inclinées 5a et 5b de chaque élément longitudinal 5 avec l'horizontale est d'environ 45° et que la hauteur H de ces éléments est de 500 mm.
En référence à la figure 3, les rampes 11 d'aération sont fixées solidement aux éléments transversaux 5 grâce à des éléments de fixation 7 incluant des cavaliers 8. En référence aux figures 4 et 5, les canaux 3 sont chacun équipés d'un ensemble constitué d'une grille 4 et d'une plaque d' équirépartition du débit d'eau provenant des canaux 3. Les plaques d' équirépartition 6 sont perforées de multiples orifices dont le diamètre et le positionnement sont calculés par l'homme de l'art en fonction du débit et de la nature des eaux à traiter.
En référence aux figures 6 et 7 un autre mode de réalisation (mode de réalisation préférentiel) des plaques perforées assurant l' équirépartition de l'eau à distribuer est représenté. Selon ce mode de réalisation, les plaques perforées 6a montrent une pluralité de modules 6b grossièrement en forme d'entonnoirs délimités par des éléments de section trapézoïdale et permettant d'éviter les dépôts qui peuvent se produire lorsque de telles plaques sont planes.
En référence aux figures 8 et 9, un troisième mode de réalisation est représenté, dans lequel le support du lit filtrant et l' équirépartition du liquide à distribuer dans celui-ci sont assurés par un plancher 4a pourvu de pièces de diffusion et d'équirépartition 4b.
Le filtre décrit dans l'exemple ci-dessus permet de ménager une zone anoxie ou anaérobie au dessous du réseau de rampes d'aération et est particulièrement adapté pour une configuration de nitrification - dénitrification des eaux à traiter permettant de débarrasser celles-ci de leur pollution azotée. Le mode de réalisation de l'invention ici décrit n'a pas pour objet de réduire la portée de celle-ci. Il pourrait donc y être apporté de nombreuses modifications sans sortir de son cadre. En particulier, on notera que l'on pourra utiliser d'autres types de moyens d'aération que ceux décrits, il pourra également être envisagé d'utiliser des éléments longitudinaux présentant une section différente de celle indiquée, notamment une section triangulaire.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de distribution et/ou de collecte d'une eau transitant dans un lit filtrant immergé (1) constitué d'au moins une couche (2a, 2b, 2c) d'un matériau de filtration granulaire, ledit dispositif étant destiné à être installé à la base dudit lit filtrant (1), caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de canaux de distribution et/ou de collecte (3) de ladite eau disposés essentiellement parallèlement les uns aux autres, une pluralité d'éléments de support du lit filtrant recouvrant chacun desdits canaux (3) et des éléments (5) faisant saillie entre lesdits canaux (3) destinés à être en contact avec ledit lit filtrant (1) et ayant pour objet de faciliter l'écoulement de ladite eau au sein de celui-ci.
2 . Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits canaux (3) sont munis de moyens d'équirépartition du débit d'eau.
3 . Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits éléments de support du lit filtrant sont constitués par des grilles (4) et en ce que lesdits moyens d'équirépartition sont constitués par des plaques perforées (6, 6a) installés sous lesdites grilles (4).
4 . Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que lesdites plaques perforées (6a) montrent une forme permettant d'éviter la rétention d'impuretés.
5 . Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits éléments de support sont constitués par un plancher (4a) et en ce que lesdits moyens d'équirépartition sont constitués par des pièces de diffusion et d'équirépartition (4b) insérées dans ledit plancher (4a).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que lesdits éléments (5) faisant saillie entre les canaux (3) présentent une section transversale essentiellement triangulaire ou trapézoïdale délimitant deux parois latérales inclinées essentiellement en continuité avec les parois desdits canaux (3).
7 . Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que lesdits éléments (5) faisant saillie présentent une section transversale essentiellement trapézoïdale délimitant deux parois latérales (5a, 5b) inclinées essentiellement en continuité avec les parois (3a,3b) desdits canaux (3) et une paroi supérieure horizontale (5c).
8 . Dispositif selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que lesdites parois latérales (5a,5b) inclinées forme un angle α avec l'horizontale compris entre 40° et
60°.
9 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la hauteur H desdits éléments longitudinaux (5) est comprise entre 0,20 m et
1,50 m.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que lesdits éléments longitudinaux (5) sont prévus selon un entraxe compris entre 0,8 m et 3 m.
1 1. Filtre biologique ascendant pour le traitement des eaux residuaires incluant un lit filtrant immergé (1) constitué d'au moins une couche (2a,2b,2c.) d'un matériau de filtration granulaire ensemencé par une biomasse, un dispositif de distribution des eaux à traiter prévu dans la partie inférieure du filtre, des moyens d'évacuation des eaux filtrées (10) prévus dans la partie supérieure du filtre, et des moyens d'aération d'au moins une partie dudit lit filtrant caractérisé en ce que ledit dispositif de distribution des eaux est un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 et en ce que lesdits moyens d'aération incluent une pluralité de premières rampes d'aération (11).
12. Filtre biologique selon la revendication 11 caractérisé en ce que lesdites rampes d'aération (11) sont fixées à ou reposent directement ou indirectement sur lesdits éléments longitudinaux (5) du dispositif de distribution des eaux.
13. Filtre biologique selon la revendication 11 caractérisé en ce que lesdites rampes d'aération (11) sont fixées à l'aide de pièces indépendantes desdits éléments longitudinaux.
14. Filtre biologique selon l'une des revendications 11 à 13 caractérisé en ce que lesdites premières rampes d'aération (11) sont installés selon une densité comprise entre 2 à 6 rampes par mètre linéaire.
15. Filtre biologique selon l'une quelconque des revendications 11 à 14 caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de secondes rampes d'aération installée au sein du matériau filtrant, sensiblement dans la partie médiane de celui-ci.
16. Filtre biologique selon l'une des revendications 11 à 15 caractérisé en ce que ledit lit filtrant est constitué d'une pluralité de couches de matériaux de filtration granulaires (2a,2b,2c.) de granulometries décroissantes dans le sens de filtration et en ce qu'il est pourvu de moyens de rétrolavage dudit lit filtrant.
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