Brevet FR2324807A1 — publié le 19770415

ta présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de récupération de nappes de matière polluante flottant à la surface d'un plan d'eau. Il est connu actuellement d'employer pour récupérer le pétrole ou toute autre matière flottant en mince couche à la surface dtun plan d'eau des appareils utilisant un effet de tourbillon afin de séparer le pétrole de l'eau et constituer un noyau de matière pompable.Ces appareils sont utilisés soit en fonctionnement statique, montés sur flotteur, énergie de mise en rotation du liquide étant fournie par une hélice mue par un moteur électrique, soi en fonctionnement dynamique montés sur un bateau porteur, l'énergie de mise en rotation étant fournie par le déplacement du bateau, l'orifice admission du liquide étant disposé tangentiellement à la paroi cylindrique du cyclone, soit en combinant ces deux modes de fonctionnement Dans les trois cas, le produit polluant récupéré doit autre aspiré et transféré depuis la surface du plan d'eau où se trouve l'appareil jusque dans une citerne située sur un quai éloigné et surélevé, ou jusqu'aux pompes situées sur le pont du bateau qui le dirigent dans une citerne flottante prise en remorque Dans les deux cas, de fortes dénivellations et des pertes de charge dues à la grande longueur des tuyauteries nécessitent pour le transfert de débit important, l'utilisation de pompes à haute pression devant présenter des qualités telles (pompage de produit à forte viscosité, résistance à la corrosion marine et aux dépits de sel, auto-amorçage automatique, garantie de non émulsion des produits pompés, anti-déflagrance), qu'elles sont irréalisables économiquement dans l-létat actuel de la technique Il est connu également d'.utiliser pour le stockage et le transport, des citernes souples flottantes et pressurisées présentant des qualités marines exceptionnelles du point de vue de la stabilité à flot, de la faible trainée de remorquage et de l'aptitude à épouser la forme des vagues. Une telle citerne est décrite dans la demande de brevet nO 72 44 227 du 12 Décembre 1972 déposée au nom de la demanderesse. La présente invention a pour objet un procédé permettant à la fois la récupération, le stockage et le transport en réalisant un ensemble constitué d'une telle citerne avec des moyens de collecte et de séparation du produit à récupérer tels que décrits précédemment, de telle façon que le dispositif récupérateur et 1enceinte de stockage étant à proximité l'un de l'autre et au meme niveau d'immersion, le transfert du produit de leun à 1'autre puisse s'effectuer sous falble pression avec une dépense minimale d'énergie, rendant ainsi possible l'utilisation rationnelle pour ce faire d'un hydroéjecteur. Conformément à l'invention, on utilise un procédé dans lequel la matière polluante concentrée à l'intérieur de moyens de séparation portés par la citerne, est aspirée au moyen d'un hydro-éjecteur qui refoule ladite matière dans ladite citerne, le flux primaire moteur de l'hydro-éjeeteur étant produit par une pompe à eau utilisant en circuit fermé une réserve d'eau contenue dans ladite citerne. L'énergie nécessaire à l'aspiration et au transfert du produit est fournie par une pompe à eau pulsant un débit primaire à haute pression à travers la buse injectrice de I'hydro-éjecteur. Le mélange constitué par l'eau injectée et la matière polluante aspirée est envoyé dans la citerne, l'eau après décantation est repompée par la pompe en partie basse de la citerne pour servir à nouveau d'élément pulseur de llhydro- éjecteur et ainsi de suite en circuit fermé On voit ainsi tous les avantages de ce dispositif. La pompe ne véhicule qu'une partie du débit total et elle est de petite dimension. La pompe ne débitant que de l'eau, elle peut autre choisie dans la gamme courante des pompes centrifuges, et ceci constitue une solution économique par rapport à l'utilisation des pompes volumétriques que nécessifescat le transfert d'un mélange eau-matière poluante dcnt on voudrait éviter la transformation en émulsion particulièrement stable et difficilementdissocisble Suivant le procédé de l'invention, le produit pompé ne passe dans aucun rouet ou organe en mouvement et il n'est donc pas à craindre qu'il se produise une émulsion du produit, ni une déflagration au contact des zones de pompes portées à haute température.Les matières polluantes notamment les hydrocarbures véhiculés par les tuyauteries de transfert et la citerne contiennent en mélange provisoire une quantité suffisante d'eau de mer qui est un excellent électrolyte et interdit toute production et accumulation d'électricité statique sur les parois des tuyauteries et de la citerne garantissant la sécurité totale du stockage et permettant la récupération d'hydrocarbures très volatils et dangereux comme les fuels légers, les kérosènes ou m8me les supercarburants pour véhicules. Selon une autre caractéristique de l'invention, le niveau de flottaison est maintenu sensiblement constant à l'aide -dun système de régulation du niveau du liquide contenu dans la citerne obtenu en disposant une tuyauterie de mise à air libre plongeant dans la citerne, la hauteur de la colonne de liquide en charge au-dessus du niveau de remplissage choisi, équilibrant la pression de pressurisation de la citerne. Tout excédent de liquide tendant à accentuer l'immersion de la citerne se trouve ainsi automatiquement éjecté.Ainsi l'orifice dzentrée de l'appareil recupérateur et séparateur se trouve toujours à un degré d'immersion optimal par rapport à la surface de l'eau d'autant que, comme il a été indiqué, la citerne souple a une tendance natrelle à épouser la forme des vagues et ne subit aucun mouvement de tangage ou de roulis par rapport à la surface de la mer ce qui n'est pas le cas des bateaux sur lesquels étaient montés jusqu à présent ces appareils qui sous l'effet de la houle étaient tantôt trop immergés tantôt totalement émergés et donc inefficaces dans leur fonctionnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est une vue en plan de dessus de la citerne et du dispositif de récupération de matière polluante. - La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1 dans laquelle on a représenté de chaque côté de la citerne des organes séparateurs utilisant chacun un mode de fonctionnement différent. - La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne II=-IIT de la figure 1. Aux figures 1, 2 et 3, on a représenté un dispositif de récupération suivant l'invention qui est monté sur une citerne comprenant deux éléments de réservoir 1, la constitués par des corps de révolution prolongés d leurs extrémités par des parties coniques et solidarisés entre eux longitudinalement par des liaisons souples 2-, 2a, 2k, etc... Sur le dessus de la citerne 1; la est montée une poutre transversale 3 qui supporte de part et d'autre de la citerne flottante proprement dite deux séparateurs cyclones 4, 5 de type connu basés sur deux principes différents de fonctionnement, mais dbnt la fanion consiste esentiellement à récirer la mature polluante au moyen d'un orifice d'alimentation 19, 19a situé au niveau de la surface de l'eau 20 sur laquelle flotte une nappe de matière polluante 21, notamment liquide, lesdits orifices présentant un aubage directeur 22 spécialement incurvé, de manière à faire pénétrer. tangentiellement une tranche de liquide prélevé dans une enceinte de révolution 23 ou 24. La mise en rotation du liquide à traiter est ainsi assurée, dans le cas du séparateur 4 par le déplacement de la citerne et l'introduction tangentielle de l'eau captée par l'orifice 25 et dans le cas du séparateur 5 par l'action d'une hélice 26 entraînée en rotation par un moteur 27. Dans les deux cas, il se produite une concentration du produit le plus léger, en l'occurence le produit polluant de surface, sous forme d'un noyau central 28, 29. Il est évident que le dispositif suivant l'invention n'est pas limité à l'utilisation de ces deux types de séparateurs et que l'ensemble du dispositif garde son originalité si l'on utilise n'importe quel système visant à concentrer le polluant de surface pour le rendre pompable, que ce système soit basé sur le même principe de fonctionnement que celui des systèmes décrits qui est le mieux connu et le plus utilise aujourd'hui ou éventuellement sur un principe différent Chacun de ces séparateurs 4, 5 est surmonte d'un ensemble hydro-éjecteur 6, 6a constitue d'un injecteur 7 qui est disposé en regard d'un diffuseur de refoulement 8, l'orifice d'injection 9 étant situé à proximité d'une part, du col 10 du diffuseur 8 et, d'autre part, d'un orifice d'aspiration 11. Chaque injecteur 7 est relié par une tuyauterie souple 14, 14a à l'orifice de refoulement d'une pompe à eau 12 du type centrifuge, entrainée de préférence par un moteur 13. Chaque pompe 12, 12a, montée de préféfence sur le dessus des éléments 1, la de la citerne, est équipée côté aspiration d'un conduit plongeur 15 débouchant à son extrémité inférieure dans un puisard 16 fixé à la partie inférieure sous la citerne dans la zone où se concentre après décantation le liquide le plus lourd, c'est-à-dire, l'eau. Le diffuseur 8 de chaque hydro-éjecteur 7, 7a est relié par une tuyauterie de préférence souple 17, 17a et un coude 18, 18a, à la partie supérieure de ehaque élément correspondant 1, 1a de la citerne. Dans le cas où la citerne est tractée, elle est munie à l'extrémité avant des éléments 1, la anneaux de remorquage 32, 32a qui sont reliés par une patte d'oie 34 et une barre d'accouplement 35 à un cable de remorquage 33. Pour reprendre la trainée supplémentaire due aux ensembles séparateurs 4 et 5 montés sur la citerne et entraînés dans son déplacement par celle-ci, on a fixé sur lesdits séparateurs des anneaux 36, 36a qui sont reliés par l'intermédaire de cribles ou sangles 37, 37a à des anneaux 38, 38a solidaires des extrémités de la barre d'accouplement 35. Ainsl la poutre transversale 3 n'a pas à transmettre les efforts de traînée dans la paroi de la citerne, et peut être montée de la façon suivante sur les éléments 1, la de la citerne. Comme représente à la figure 2, une virole 39 solidaire de la poutre transversale 3 est munie d'une bride ou embase 40 par laquelle elle est fixée par boulonnage à la partie supérieure de l'un des deux éléments I de la citerne. La fixation est réalisée au travers de la paroi souple de la citerne qui est pincée entre ladite embase 40 et une contre-embase 41 disposée en regard. Au droit de l'autre élément la, sont montées swr la poutre transversale 3 de façon articulée autour d'axes 52 fixés sur ladite poutre, une série de roues 42, 42a, 42b munies de bandages pneumatiques, dont la bande de roulement 43 est maintenue en contact contre l'enveloppe gonflée dudit élément la au moyen d'au moins une sangle 44 fixée sur celle-ci-par collage et accrochée sur la poutre 3 par l'intermédiaire d'une chape 51. La virole 39 permet en outre, soit la fixation de la pompe à eau 12, 12a et l'introduction à l'intérieur des éléments -1, la de la citerne du tuyau plongeur débouchant dans un puisard à la partie inférieure de la citerne comme il a été décrit cidessus et représenté à la figure 3, soit la fixation et l'introduction d::un conduit dZéqu1librage 45 (figure 2) qui à l'intérieur de la citerne débouche également dans un puisard 46 fixé sous la citerne à sa partie inférieure la plus basse, et se prolonge verticalement au-dessus de la citerne pour déboucher à l'atmoss phère par un orifice 47 de mise à lDair libre situé à une hauteur suffisante au-dessus du niveau du liquide dans la citerne pour que la masse de la colonne d'eau qu'elle peut contenir provoque une mise en pression du liquide dans la citerne qui équilibre la pression d'air engendré dans la citerne pour maintenir sa géométrie. La pression d'air dans la citerne est assurée par un motocompresseur 48 qui est relié par des conduits 49, 49a à la partie supérieure des éiéments 1, la de la citerne. Le dispositif de récupération suivant l'invention fonctionne de la manière suivante Les éléments 1, la de la citerne à vide sont pressurisés au moyen du surpresseur 48 par les conduits 49, 49a. La citerne flotte alors sur l'eau comme un canot pneumatique. On introduit ensuite dans les éléments 1, la une quantité d'eau suffisante pour amener le niveau de flottaison à une cote qui permet une immersion nouvelle adéquate des orifices d'entrée 19, 19a des séparateurs 4 ou 5, le volume a'air initial chassé pwr l'arrivée d'eau est évacué par le clapet taré 50. Lorsque le niveau d'immersion requis est atteint, on ferme la communication entre la citerne et 1'air libre au niveau du clapet 50 et il s'établit une colonne d'eau dans le conduit 45 jusqu'S l'orifice de mise à l'air libre 47. Tout excédent de remplissage se traduit alors par un rejet de liquide par orifice 47. Pour récupérer la matière polluante de surface 20 et la transférer dans la citerne 1, la, on utilise les séparateurs 4 ou~5. Dans- le cas où le dispositif comprend des séparateurs 5, on actionne I"hélice 26 qui provoque la formation du noyau 31 de matière polluée Dans le cas de séparateurs 4, il est néces--- saire de remorquer la citerne pour provoquer un déplacement relatif du séparateur par rapport à l'eau afin d'obtenir une introduction tangentielle du mélange constitué de la matière polluante et de l'eau en vue de leur séparation. Ensuite, on assure l'entraînement des pompes 12, 12a qui puisent l'eau à la partie inférieure de la citerne dans le puisard 16 et la refoulent par l'injecteur 7 dans le diffuseur 8, ce qui produit une dépression au niveau du col 10 de I'hydroéjecteur 6 et par suite une aspiration de la matière polluante concentrée, soit en 28 à la partie supérieure du séparateur 4, soit dans le bol 31 du séparateur 5. L'ensemble constitué de matière polluante et d'eau éjectée est transféré par le diffuseur 8 et les tuyauteries 17, 17a dans les éléments 1, la de la citerne, de préférence à la partie supérieure. Par décantation naturelle, la matière polluante plus légère se sépare de l'eau et surnage à la surface L'excédent d'eau résultant de l'arrivée de la matière polluante1 est, soit chassé par le conduit 45 et l'orifice 47, sans que la pression interne de la citerne en soit modifiée, soit repompé dans le puisard 16 par la pompe 12 en circuit fermé. Lorsque la majeure partie de l'eau contenue dans la citerne est chassée et remplacée par la matière polluante, le dispositif peut être arrêté et la citerne peut être remorquée pour acheminer les produits ainsi récupérés depuis la zone polluée jusqu'au lieu de stockage et de traitement. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de part aux dispositifs ou procédés qui viennent dartre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS li Procédé de récupération de nappes de matière polluante flottant à la surface d'un plan eau, en vue du transfert et du stockage de ladite matière dans une citerne flottante, caractérisé en ce que la matière polluante concentrée à l'intérieur de moyens de séparation portés par la citerne, est aspirée au moyen d'un hydro-éjecteur qui refoule ladite matiere dans ladite citerne, le flux primaire moteur de l'hydro- éjecteur étant produit par une pompe à eau utilisant en circuit fermé une réserve d'eau contenue dans ladite citerne. 2) Procédé de récupération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le niveau de flottaison de la citerne est maintenu sensiblement constant dans toutes les phases d'utilisa- tion par régulation du niveau de remplissage obtenu par équilibrage de la pressurisation interne de la citerne au moyen d'une colonne de liquide en charge contenue dans un conduit vertical fixé sur la citerne et dont la partie inférieure débouche dans un puisard situé à la partie inférieure de la citerne, et la partie supérieure débouche à l'air libre à l'extérieur de la citerne à une hauteur adéquate. 3) Dispositif de récupération de nappes de matière polluante suivant le procédé des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une citerne constituée d'au moins deux éléments de révolution accolés longitudinalement, réalisés en matériau souple et maintenus en forme par une pressurisation interne, lesdits éléments portant à leur partie supérieure une poutre transversale supportant de part et d'autre de la citerne au moins deux s é p a t e u r s d e t e 1 1 e sorte que leur orifice de collecte de la matibre polluante se trouve constamment à un niveau convenable d'immersion partielle. 4) Dispositif de récupération suivant les revendications I et 3, caractérisé en ce que les séparateurs cycloniques sont équipés à leur partie supérieure au-dessus de l'endroit où se concentre le noyau d'hydrocarbure en rotation, d'un ensemble hydro-éjecteur d'aspiration comprenant un diffuseur relié à l'un des éléments delaciterne par une tuyauterie souple et un injecteur placé à proximité du col du diffuseur qui est relié par une tuyauterie souple à une pompe à eau montée à la partie supérieure de l'un des éléments de la citerne, ladite pompe étant munie d'un conduit plongeant verticalement à travers la citerne et débouchant dans un puisard disposé à la partie inférieur de celle-ci.