FR2914660A1 - Flushing device useful in a system for purifying the consumed water, comprises a reservoir having an inlet and an outlet, a sealed seat surrounding the outlet, a floatable stopper moving vertically in the reservoir, and a floatable body - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne de façon générale le traitement des eauxThe present invention relates generally to water treatment
usées, et en particulier les systèmes d'épuration des eaux usées. Selon un procédé connu, des eaux usées à traiter sont déversées dans un milieu biologique d'épuration. Ce milieu comprend habituellement un premier étage d'un filtre constitué d'un lit de gravier, planté de roseaux. Un dispositif de siphon auto-amorçant, tel que celui décrit dans la demande de brevet FR-2 690 955 récupère en continu l'eau épurée par le milieu biologique. Un réservoir est vidangé automatiquement par ce siphon auto-amorçant et alimente séquentiellement un second étage de filtration, disposé en aval. Ce filtre est ainsi alimenté de façon homogène. Dans une variante du dispositif, les eaux sont stockées dans la couche drainante du premier étage du filtre, ce qui permet de réduire le dénivelé nécessaire entre les deux étages. Cependant, l'utilisation d'un siphon auto-amorçant, tel que celui décrit dans la demande de brevet FR-2 690 955 pour alimenter un second étage de traitement avec des eaux stockées dans la couche drainante du premier étage présente des inconvénients. En effet, les ouvrages qui doivent être construits pour loger ce siphon sont onéreux et leur intégration dans le filtre est compliquée à mettre en oeuvre, en particulier en ce qui concerne les joints d'étanchéité. L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients, tout en 20 .garantissant des vidanges séquentielles à la sortie. L'invention a ainsi pour objet un dispositif de chasse pour eaux usées, comprenant : - un réservoir présentant une entrée d'eaux usées, une sortie ménagée dans le fond du réservoir et un siège d'étanchéité entourant la sortie ; 25 -un bouchon flotteur mobile verticalement dans le réservoir entre une position en contact avec le siège et une position écartée du siège ; - un organe flotteur, mobile verticalement dans le réservoir, entraînant le bouchon flotteur durant sa course vers le haut. Selon une variante, 30 -le dispositif comprend un ressort déformé entre l'organe flotteur et le bouchon flotteur à partir d'une première position de l'organe flotteur durant sa course vers le haut ; - le bouchon flotteur comprend une butée entraînée par l'organe flotteur à partir d'une deuxième position de l'organe flotteur durant sa course vers le haut, la deuxième 35 position étant supérieure à la première. Selon encore une variante, le bouchon flotteur comprend un arbre s'étendant vers le haut, une butée supérieure s'étendant radialement par rapport à l'arbre, le ressort étant comprimé entre l'organe flotteur et la butée supérieure à partir de ladite première position. wastewater systems, and in particular sewage treatment systems. According to a known method, wastewater to be treated is discharged into a biological purification medium. This medium usually comprises a first stage of a filter consisting of a bed of gravel, planted with reeds. A self-priming siphon device, such as that described in the patent application FR-2,690,955, continuously recovers the purified water by the biological medium. A reservoir is drained automatically by this self-priming siphon and sequentially feeds a second filtration stage, disposed downstream. This filter is thus fed homogeneously. In a variant of the device, the water is stored in the draining layer of the first stage of the filter, which makes it possible to reduce the necessary difference in level between the two stages. However, the use of a self-priming siphon, such as that described in patent application FR-2,690,955 to supply a second treatment stage with water stored in the draining layer of the first stage has drawbacks. Indeed, the structures that must be built to accommodate the siphon are expensive and their integration in the filter is complicated to implement, particularly with regard to seals. The invention aims to solve one or more of these disadvantages, while guaranteeing sequential emptying at the exit. The invention thus relates to a flushing device for wastewater, comprising: - a tank having a wastewater inlet, an outlet formed in the bottom of the tank and a sealing seat surrounding the outlet; A floating float cap vertically in the reservoir between a position in contact with the seat and a position away from the seat; - A float member vertically movable in the tank, causing the float cap during its upward stroke. Alternatively, the device comprises a spring deformed between the float member and the float plug from a first position of the float member during its upward stroke; - The float cap comprises a stop driven by the float member from a second position of the float member during its upward stroke, the second position being greater than the first. According to another variant, the float plug comprises an upwardly extending shaft, an upper stop extending radially relative to the shaft, the spring being compressed between the float member and the upper stopper from said first position.
Selon une autre variante, l'organe flotteur est monté coulissant verticalement par rapport au réservoir. Selon encore une autre variante, le réservoir présente deux guides verticaux disposés de part et d'autre du bouchon flotteur, guidant l'organe flotteur en coulissement 5 vertical. Selon une variante, le bouchon flotteur est monté coulissant par rapport à l'organe flotteur. L'invention concerne également un système d'épuration pour eaux usées, comprenant : 10 -un milieu d'épuration biologique alimenté en eaux usées ; - un dispositif de chasse tel que défini ci-dessus enfoncé dans le milieu d'épuration et dont l'entrée communique avec l'eau drainée par le premier milieu d'épuration ; - un organe de filtration alimenté par les eaux issues de la sortie du dispositif de chasse. Selon une variante, le système comprend une enceinte munie d'un fond étanche, 15 l'enceinte contenant le milieu d'épuration biologique. According to another variant, the float member is slidably mounted vertically relative to the reservoir. According to yet another variant, the reservoir has two vertical guides arranged on either side of the float cap, guiding the float member in vertical sliding. Alternatively, the float plug is slidably mounted relative to the float member. The invention also relates to a wastewater treatment system, comprising: a biological purification medium fed with wastewater; a flushing device as defined above driven into the purification medium and whose inlet communicates with the water drained by the first purification medium; - A filter member powered by water from the outlet of the flushing device. According to a variant, the system comprises an enclosure provided with a sealed bottom, the enclosure containing the biological purification medium.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 20 -la figure 1 représente en coupe un système de filtration dans lequel est implanté un dispositif de chasse pour eaux usées selon l'invention ; -la figure 2 représente en coupe un dispositif de chasse pour eaux usées fermé ; - la figure 3 représente en coupe un dispositif de chasse pour eaux usées au moment de son ouverture. 25 -la figure 4 représente en coupe un dispositif de chasse pour eaux usées ouvert. Other features and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended drawings, in which: FIG. filtration in which is implanted a flushing device for wastewater according to the invention; FIG. 2 is a sectional view of a closed wastewater flushing device; - Figure 3 shows in section a flushing device for wastewater at the time of its opening. FIG. 4 represents in section an open wastewater flushing device.
L'invention propose un dispositif de chasse comprenant un réservoir recevant des eaux usées. Un organe de flotteur est mobile verticalement dans le réservoir en fonction du niveau de l'eau et entraîne dans sa course un bouchon flotteur, obturant sélectivement 30 une sortie d'eaux ménagée dans le fond du réservoir. L'organe flotteur entraîne le bouchon flotteur en position d'ouverture lorsque celui-ci obture la sortie du fait de la pression hydrostatique de l'eau du réservoir. The invention provides a flushing device comprising a tank receiving wastewater. A float member is vertically movable in the tank depending on the water level and causes in its stroke a float plug, selectively closing a water outlet in the bottom of the tank. The float member drives the float plug in the open position when it closes the outlet due to the hydrostatic pressure of the water tank.
La figure 1 présente de façon schématique un système d'épuration pour eaux 35 usées, comprenant un dispositif de chasse 1 pour eaux usées. La flèche en traits discontinus illustre le trajet de l'eau dans le système. Le système comprend une alimentation en eaux usées 91 (telles que des eaux d'évacuation domestiques) se déversant sur un lit de gravier 92. Des végétaux 93, tels que des roseaux, sont enracinés dans le lit de gravier 92. Le lit de gravier 92 présente une granulométrie croissant avec la 40 profondeur : du grain fin est présent dans la partie supérieure, du grain grossier est présent dans la partie inférieure. Ces végétaux 93 sont destinés à favoriser le développement d'une flore microbienne permettant d'absorber et de dégrader des résidus polluants contenus dans l'eau. Du fait de cette absorption et du filtrage par le gravier 92, l'eau est progressivement épurée, puis collectée dans des tuyaux de drainage 94. Les tuyaux de drainage 94 sont disposés dans une couche de galets 96. Les tuyaux de drainage 94 débouchent sur des entrées d'un dispositif de chasse 1. La couche de galets 96 repose contre une paroi formant un fond étanche 95 empêchant l'eau collectée de se disséminer dans l'environnement. La paroi étanche 95 est disposée typiquement à 60 à 100 cm sous la surface du lit de gravier 92. Figure 1 schematically shows a wastewater treatment system comprising a flushing device 1 for wastewater. The arrow in broken lines illustrates the path of water in the system. The system includes a wastewater supply 91 (such as domestic wastewater) discharging on a bed of gravel 92. Plants 93, such as reeds, are rooted in the gravel bed 92. The gravel bed 92 has an increasing particle size with the depth: fine grain is present in the upper part, coarse grain is present in the lower part. These plants 93 are intended to promote the development of a microbial flora for absorbing and degrading polluting residues in the water. Due to this absorption and filtering by the gravel 92, the water is gradually purified and then collected in drainage pipes 94. The drainage pipes 94 are arranged in a layer of rollers 96. The drainage pipes 94 open on Inlets of a flushing device 1. The layer of rollers 96 rests against a wall forming a sealed bottom 95 preventing the collected water from spreading in the environment. The impervious wall 95 is typically disposed at 60 to 100 cm below the surface of the gravel bed 92.
Les figures 2, 3 et 4 représentent un dispositif de chasse 1 respectivement en positions fermé, en cours d'ouverture et ouvert. Le dispositif 1 comprend un réservoir 11 destiné à recevoir et à stocker provisoirement des eaux usées. Le réservoir 11 présente des entrées 2, recevant par exemple de l'eau provenant de tuyaux de drainage. Le réservoir 11 présente une sortie délimitée par un conduit coudé 3. La sortie est ménagée dans le fond du réservoir 11. Le conduit 3 forme un siège d'étanchéité 31 entourant un orifice d'écoulement. Le dispositif 1 comprend un bouchon 4 flotteur. Le bouchon 4 et le siège 31 sont conformés pour obturer de façon étanche l'orifice d'écoulement lorsqu'ils sont en contact. Le bouchon 4 est mobile verticalement dans le réservoir 11 entre la position de fermeture illustrée à la figure 2 (où le bouchon 4 est en contact avec le siège 31) et une position d'ouverture illustrée à la figure 3 (où le bouchon 4 est écarté du siège 31). Le dispositif 1 comprend également un organe flotteur, mobile verticalement dans le réservoir. Dans l'exemple illustré, l'organe flotteur comprend deux flotteurs 5 solidarisés par un élément de liaison 6. Comme illustré à la figure 3, l'organe flotteur entraîne le bouchon 4 dans sa course vers le haut. L'organe flotteur et le bouchon 4 présentent une flottabilité positive par rapport à de l'eau. Les flotteurs 5 comprennent une enceinte étanche remplie d'air, dont le volume est déterminé pour garantir la flottabilité de l'ensemble de l'organe flotteur. De façon similaire, l'extrémité inférieure 43 du bouchon 4 présente une enceinte remplie d'air. Le volume de cette enceinte est déterminé pour garantir la flottabilité de l'ensemble du bouchon 4. Le principe de fonctionnement du dispositif de chasse 1 est le suivant : en absence d'eau à l'intérieur du réservoir 11, la gravité attire le bouchon 4 et l'organe flotteur vers le fond du réservoir. Le bouchon 4 obture ainsi l'orifice d'écoulement. Figures 2, 3 and 4 show a flushing device 1 respectively in closed positions, during opening and open. The device 1 comprises a reservoir 11 for receiving and temporarily storing wastewater. The tank 11 has inlets 2, for example receiving water from drainage pipes. The tank 11 has an outlet delimited by a bent duct 3. The outlet is formed in the bottom of the tank 11. The duct 3 forms a sealing seat 31 surrounding a flow orifice. The device 1 comprises a float cap 4. The plug 4 and the seat 31 are shaped to seal the flow orifice when in contact. The plug 4 is vertically movable in the tank 11 between the closed position illustrated in Figure 2 (where the cap 4 is in contact with the seat 31) and an open position illustrated in Figure 3 (where the cap 4 is away from seat 31). The device 1 also comprises a float member vertically movable in the tank. In the illustrated example, the float member comprises two floats 5 secured by a connecting member 6. As shown in Figure 3, the float member drives the cap 4 in its upward stroke. The float member and the plug 4 have a positive buoyancy with respect to water. The floats 5 comprise a sealed chamber filled with air, the volume of which is determined to guarantee the buoyancy of the whole of the float member. Similarly, the lower end 43 of the plug 4 has a chamber filled with air. The volume of this chamber is determined to ensure the buoyancy of the entire plug 4. The operating principle of the flushing device 1 is as follows: in the absence of water inside the tank 11, the gravity attracts the cap 4 and the float member towards the bottom of the tank. The plug 4 thus closes the flow orifice.
Lorsque de l'eau est versée dans le réservoir 1l, il se trouve progressivement immergé. Cependant, seules les surfaces latérales et supérieures de l'extrémité 43 du bouchon sont en contact avec l'eau, la surface inférieure de l'extrémité du bouchon 43 étant en contact avec de l'air présent dans le conduit 3. Ainsi, le poids du bouchon 4 et la pression de l'eau sur les surface supérieures et latérales de l'extrémité 43 maintiennent celle-ci en contact avec le siège 31 pendant le remplissage. A la fin du remplissage, à un niveau déterminé par les dispositions constructives, la montée continue du niveau de l'eau entraîne l'organe flotteur vers le haut. Durant sa course vers le haut, l'organe flotteur entraîne le bouchon 4. Dès que l'extrémité 43 du bouchon est écartée du siège 31, l'eau peut pénétrer dans le conduit 3. L'eau pénétrant dans le conduit 3 exerce alors une pression sur la surface inférieure de l'extrémité 43. Dès lors, comme le bouchon 4 présente une flottabilité positive, l'eau exerce sur celui-ci une force dirigée vers le haut. Lorsque le niveau de l'eau dans le réservoir devient trop faible pour permettre la flottaison du bouchon 4, l'extrémité 43 revient en contact avec le siège 31 pour obturer l'orifice d'évacuation. Ainsi, avec un mécanisme simple et économique, le dispositif 1 garantit des vidanges automatiques et séquentielles de son réservoir 11. When water is poured into the tank 11, it is gradually immersed. However, only the lateral and upper surfaces of the end 43 of the plug are in contact with the water, the lower surface of the end of the plug 43 being in contact with the air present in the conduit 3. Thus, the the weight of the plug 4 and the pressure of the water on the upper and lateral surfaces of the end 43 maintain it in contact with the seat 31 during filling. At the end of the filling, at a level determined by the constructive arrangements, the continuous rise in the water level causes the float member to rise. During its upward stroke, the float member drives the cap 4. As soon as the end 43 of the cap is spaced from the seat 31, the water can enter the conduit 3. The water entering the conduit 3 then exerts a pressure on the lower surface of the end 43. Therefore, as the plug 4 has a positive buoyancy, the water exerts on it a force directed upwards. When the level of the water in the reservoir becomes too low to allow the floatation of the plug 4, the end 43 comes into contact with the seat 31 to close the discharge orifice. Thus, with a simple and economical mechanism, the device 1 ensures automatic and sequential emptying of its reservoir 11.
Le débit d'eau nominal d'un tel dispositif de chasse 1 sera généralement compris entre 2 et 200 mètres cubes par heure. Avantageusement, le dispositif 1 illustré aux figures 2, 3 et 4 comprend un mécanisme permettant d'accélérer le mouvement d'ouverture du bouchon 4, de sorte que le débit d'eau atteint rapidement une valeur permettant une pression sur la surface inférieure de l'extrémité 43 suffisante pour assurer la flottabilité du bouchon. . A cet effet, le bouchon 4 comprend un arbre 45 solidaire de l'extrémité 43 et s'étendant vers le haut. L'arbre 45 présente une butée supérieure 41 et une butée intermédiaire 42. Les butées 41 et 42 sont formées d'épaulements s'étendant radialement par rapport à l'arbre 45. Un ressort de compression 8 est disposé entre la butée supérieure 41 et l'élément de liaison 6. Ainsi, lorsque l'organe flotteur est entraîné vers le haut par la montée des eaux, le ressort 8 est comprimé et stocke de l'énergie. La force de réaction exercée par le ressort 8 sur la butée 41 est cependant insuffisante pour vaincre la pression hydrostatique qui maintient l'extrémité 43 du bouchon sur son siège 31. Durant la suite de la course de l'organe flotteur vers le haut, l'élément de liaison 6 vient en contact avec la butée intermédiaire 42. A partir d'un seuil de niveau d'eau, la force exercée par l'organe flotteur sur la butée 42 est suffisante pour que l'extrémité 43 soit écartée du siège 31. Dès lors, le ressort 8 libère l'énergie stockée et entraîne le bouchon 4 vers le haut. La vitesse de montée du bouchon 4 est ainsi accrue et permet un dégagement franc de son siège même si la vitesse de montée des eaux dans le réservoir est lente. The nominal water flow rate of such a flushing device 1 will generally be between 2 and 200 cubic meters per hour. Advantageously, the device 1 illustrated in Figures 2, 3 and 4 comprises a mechanism for accelerating the opening movement of the cap 4, so that the water flow quickly reaches a value allowing pressure on the lower surface of the end 43 sufficient to ensure the buoyancy of the cap. . For this purpose, the plug 4 comprises a shaft 45 integral with the end 43 and extending upwards. The shaft 45 has an upper stop 41 and an intermediate stop 42. The stops 41 and 42 are formed of shoulders extending radially relative to the shaft 45. A compression spring 8 is disposed between the upper stop 41 and the connecting element 6. Thus, when the float member is driven upwards by the rising water, the spring 8 is compressed and stores energy. The reaction force exerted by the spring 8 on the abutment 41 is, however, insufficient to overcome the hydrostatic pressure which holds the end 43 of the cap on its seat 31. During the course of the stroke of the float member upwards, the connecting element 6 comes into contact with the intermediate stop 42. From a water level threshold, the force exerted by the float member on the stop 42 is sufficient for the end 43 to be separated from the seat 31. As a result, the spring 8 releases the stored energy and drives the plug 4 upwards. The climbing speed of the plug 4 is thus increased and allows a free clearance of its seat even if the rate of rise of water in the tank is slow.
Dans l'exemple illustré, l'organe flotteur est monté en coulissement vertical par rapport au réservoir 11. A cet effet, deux barres verticales de guidage 7 sont disposées de par et d'autre du bouchon flotteur 4. Ces barres 7 sont solidarisées par leur extrémité supérieure à un élément de fixation 12 solidaire de la partie supérieure du réservoir 11. Ces barres 7 sont solidarisées par leur extrémité inférieure à une plaque de fixation 13 solidaire du fond du réservoir 11. L'élément de liaison 6 présente deux portées cylindriques coulissant sur les barres 7. Ainsi, l'arc-boutement de l'organe flotteur peut être évité durant sa course verticale. In the example illustrated, the float member is mounted vertically sliding relative to the tank 11. For this purpose, two vertical guide bars 7 are arranged on either side of the float plug 4. These bars 7 are secured by their upper end to a fastening element 12 secured to the upper part of the tank 11. These bars 7 are secured by their lower end to a fastening plate 13 secured to the bottom of the tank 11. The connecting element 6 has two cylindrical spans sliding on the bars 7. Thus, the bracing of the float member can be avoided during its vertical stroke.
Le guidage en translation verticale du bouchon 4 dans le réservoir 11 est assuré par l'élément de liaison 6. L'élément 6 présente un alésage guidant l'arbre 45. The guide in vertical translation of the plug 4 in the tank 11 is provided by the connecting element 6. The element 6 has a bore guiding the shaft 45.
Avantageusement, l'arbre 45 présente une butée inférieure 44. Cette butée 44 est disposée de sorte que l'organe flotteur exerce son poids sur le bouchon 4 lorsque le niveau d'eau est très faible, ce qui garantit que l'extrémité 43 vienne bien au contact du siège 31. L'homme du métier saura déterminer des matériaux adéquats pour les différents composants présents dans le réservoir, afin que ceux-ci résistent aux milieux agressifs. Des matériaux tels que l'INOX A340, de l'aluminium, du PEHD ou du PVC peuvent notamment être utilisés. Advantageously, the shaft 45 has a bottom stop 44. This stop 44 is arranged so that the float member exerts its weight on the plug 4 when the water level is very low, which ensures that the end 43 comes in contact with the seat 31. The skilled person will determine adequate materials for the various components in the tank, so that they resist aggressive media. Materials such as INOX A340, aluminum, HDPE or PVC can be used in particular.
10 Le dispositif de chasse permet d'alimenter d'une manière séquentielle un second étage de traitement à partir des eaux stockées dans la couche drainante du premier étage de traitement. Pour une telle application, les entrées d'eau à traiter sont de préférence aménagées dans la partie basse du réservoir.The flushing device sequentially feeds a second treatment stage from the water stored in the draining layer of the first treatment stage. For such an application, the water inlets to be treated are preferably arranged in the lower part of the tank.
15 Dans une variante, l'invention permet également d'alimenter, à partir d'un réservoir, un premier étage de filtration des eaux, plantés de roseaux ou non, avec des eaux usées décantées ou ayant subies un dégrillage. L'avantage de l'innovation est ici son coût assez peu élevé par rapport à des produits existant sur le marché, et le fait que l'invention permet de vider intégralement le réservoir de stockage. 20In a variant, the invention also makes it possible to supply, from a reservoir, a first filtration stage of water, planted with reeds or not, with decanted or screened wastewater. The advantage of innovation here is its relatively low cost compared to existing products on the market, and the fact that the invention allows to completely empty the storage tank. 20
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