Brevet FR2429755A1 — publié le 19800125

Problème posé. Le traitement des eaux, des lacs, lagunes, ou retenues d'eau quelle que soit leur profondeur, consiste à apporter de l'oxygène à cette eau lorsque les moyens naturels du processus d'oxygénation de l'eau (l'air et la lumière) ne suffisent plus. Les facteurs qui provoquent cette insuffisance demandent suivant la nature des polluants, l'étendue, la profondeur du milieu à traiter, l'application de procédés d'oxygénation connus et très différents suivant la profondeur du milieu, les couches limnologiques à traiter, suivant que l'eau est destinée ou non à l'alimentation, suivant que l'on veut respecter ou non la stratification thermique ou chimique qui s'établit lorsque le milieu présente une certaine profondeur. Etat de la technique antérieure et inconvénients. Les procédés connus (brevet français 2.235.088, demande de brevet français 2.331.519) consistent tous à apporter, de différentes manières, l'air ou l'oxygène dans la zone même à traiter, généralement par insufflation sous la pression voulue, directement au moyen de systèmes de diffusion connus, où à travers une enceinte immergée dans la zone meme, cette enceinte étant alors parcourue par les deux courants (croisés ou méthodiques) d'oxygène et d'eau à traiter. Si on veut traiter l'hypolimnion en profondeur, ces systèmes connus introduisent donc l'air ou l'oxygène à cette profondeur, pour y entretenir les transformations des matières organiques par voie aérobie. Si on veut traiter l'épilimnlon, par exemple dans les cas d'entrophisation on peut utiliser d'autres systèmes de soufflage d'air ou d'oxygène directement dans la zone de l'épilimnium ou utiliser des procédés également connus d'oxy génation, par agitation, pulvérisation, brassage (systèmes de turbines, pulvdrisateurs, etc...). Ces différents procédés ont l'inconvénient de consommer des quantités importantes d'oxygène de force motrice, et de nécessiter des appareillages couteux. Exposé de l'invention. La présente invention est destinée d remédier à ces inconvénients en résolvant le problème d'une tout autre manière en ne cherchant pas à traiter l'eau directement dans la zone et au niveau auquel l'oxygènation s'impose mais en la prélevant dans cette zone, au niveau choisi pour l'amener, par simple pression hydrostatique, dans un réservoir où elle est traitée. Plus précisément, le procédé de l'invention est caractérisé par le fait que l'on prélève l'eau en un endroit pour la placer dans une enceinte où elle est traitée, éventuellement avec un excès d'oxygène, puisqu'on peut la renvoyer en un autre endroit du lac ou étang. L'appareil permettant d'appliquer le procédé qui vient d'être défini est caractérisé par la combinaison, sur une structure flottante, - d'un réservoir, avec, à la partie inférieure, une conduite de communication avec l'eau du lac ou de l'étang et, un système d'admission et de refoulement de l'eau ainsi qu'un système d'injection d'oxygène, sous forme d'une rampe, et à la partie supérieure, dans un drome, une conduite d'évacuation du gaz contenu dans le réservoir, lors du remplissage de celui-ci, et une conduite d'amenée d'air de refoulement de l'eau. - d'une source d'oxygène, - d'un réseau de tuyauteries de liaison avec les vannes de manoeuvre et leur dispositif de commande, - d'une source d'air comprimé, telle qu'un compresseur, - d'une série d'organes d'entraînement et de manoeuvre de la structure flottante. La conduite de communication de la partie inférieure du réservoir avec l'extérieur est articulée et mobile et se termine par une crépine que l'on peut placer à volonté, à hauteur voulue, en la suspendant à un flotteur. Suivant une forme préférée de réalisation, la source d'oxygène est un réservoir mobile qui contient de l'oxy- gène liquide et qui est suivi d'un évaporateur à froid. Pour compléter la fonction de traitement de l'appareil de l'invention et ne rien perdre de l'énergie consom- mée, la conduite d'évacuation du gaz prend naissance à la base du dôme et est raccordé par une tuyauterie souple, à un dispositif éjecteur flottant, aspirant de l'eau à une certaine profondeur sous lui et la pulvérisant avec le gaz évacué, riche en oxygène, ledit dispositif éjecteur fonctionnant sur le principe de la trompe à eau. Pour refouler l'eau du réservoir, on utilise un compresseur d'air situé sur la structure flottante et raccordé par une conduite de refoulement sur le haut du dôme du réservoir. Avantage du procédé de l'appareil de l'invention. On remarque que l'eau est ainsi traitée sous pression supérieure à la pression hydrostatique à laquelle elle a été prélevée. Outre la différence essentielle soulignée dans ce qui précède, par rapport aux procédés déjà connus, on peut noter les avantages - de ivaction aecéléree de l'oxygène par la pression entretenue dans le réservoir, - du contrôle possible de son action en quantité et en temps, de même que le contrôle possible de produits d'addition qu'il serait facile d'incorporer dans le réservoir, éventuellement, - facilité de prévoir des prises pour prélèvements d'échantillons en gaz et eau, avant et en cours de traitement, - contrôle et réglages possibles de la pression de refoulement de l'eau traitée, - possibilité de respecter la stratification des couches limnologiques ou de provoquer leur brassage, - de respecter les zones éventuelles de prélèvement d'eau potable et de les traiter spécialement, - souplesse et mobilité du procédé, permettant des interventions rapides dans des zones critiques, (voisinage d'émissaires, etc...). Brève description des figures. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des cription ci-après qui en donne un exemple non limitatif de réalisation pratique qui est illustré par les dessins joints dans lesquels la figure 1 représente le départ du cycle réservoir 1 vide la figure 2 représente la position d'enfoncement de l'ensemble quand le réservoir 1 est rempli ; la figure 3 est une vue détaillée du système éjecteur de fluides déjà représenté aux figures 1 et 2. Description d'un mode de réalisation. On prélève l'eau, au niveau choisi pour l'amener par silaple pression hydrostatique dans un réservoir 1 qui, après fermeture des vannes qui commandent son accès, est ren du étanche. Ce réservoir, de capacité adaptée à l'importance et à la profondeur du milieu à traiter est disposé sous un ponton flottant 2 avec lequel il fait corps. Son immersion, évidemment variable suivant son degré d'emplissage, est limité par l'enfoncement des flotteurs 3 du ponton comme on le verra dans les figures 1 et 2 qui accompagnent la description. Le prélèvement de l'eau se fait par l'intermédiaire d'une vanne 4 et d'une tubulure souple 5 portant à son extrémité une crépine 18 maintenue au niveau choisi par un flotteur 6. Ce niveau de prélèvement est donc indépendant de la plus ou moins grande immersion du réservoir 1. Durant le remplissage par pression hydrostatique, l'air du réservoir est refoulé par une tubulure 7 portant une vanne 8. Ce refoulement se fait à la surface de l'eau par un système éjecteur de fluide 19 (figure 3), qui combine un effet de succion de l'eau par une tubulure 9, et un effet de pulvérisation ; par ce système ou tout système équivalent, on utilise ainsi l'air chassé pour aérer l'eau de l'épilimniun. Ce système 19 est maintenu à la surface de l'eau par un flotteur 10. Pour tenir compte de l'enfoncement variable du ponton (entre les figures 1 et 2), la tubulure de refoulement 7 se termine par une partie flexible 11. Ce remplissage du réservoir 1 est arrêté à un niveau ménageant un espace 12 susceptible d'emmagasiner un volume d'oxygène déterminé en fonction du volume du réservoir et de le la consommation d'oxygène quton peut déterminer et se fixer. L'arrêt du remplissage se fait automatiquement (voir figure 2), dès que le niveau dépasse l'orifice 20 plongeant de la tubulure 7 dans la partie intérieure au réservoir 1. La position de cet orifice peut être réglée en hauteur, suivant le volume recherché pour l'espace 12. Après remplissage, on ferme les vannes 4 et b d'admission d'eau et d'échappement d'air. Le réservoir 1 est alors complètement clos et peut être mis en pression par l'admission de l'air ou de l'oxygène sous pression de plusieurs bars (suivant la pression désirée) par ouverture de la vanne 13. L'introduction de l'oxygène dans l'eau se fait par une tubulure 14w qui se termine à la base du réservoir par une rampe de soufflage 17 complétée par l'adjonction de tout dispositif (grilles... etc) favorisant la dispersion et la diffusion à travers la masse liquide.Comme il est dit ci-dessus la pression peut être réglée et portée à plusieurs bars à partir de la source (non représenté) en amont de la tubulure 14, ce qui permet de dissoudre dans l'eau une quantité d'oxygène sensiblement supérieure à la quantité dissoute à la pression atmos phérique. Cette pression accélère également les processus de transformations métaboliques des produits organiques contenus dans l'eau traitée. Après ce traitement sous pression qu'on peut, en raison des rendements exposés ci-dessus, limiter dans le temps, on ferme la vanne 13 d'admission d'oxygène si on décide le refoulement à un autre endroit, on déplace le ponton 2 à lten- droit voulu et on ouvre la vanne 4 pour refouler l'eau traitée, dans une zone choisie, à un niveau déterminé par la position de la crépine 18 qui termine la tuyauterie souple 5 ; ou à volonté dans tout autre endroit par déplacement du ponton. Cette eau, refoulée dans un milieu de moindre pression libère immédiatement de l'oxygène, la vitesse avec laquelle l'eau traitée et l'oxygène libéré, se mélangent dans la nappe, assure une oxygénation de celle-ci dans les meilleures conditions de rendement. Pour économiser l'oxygène, la pression de refoulement est obtenue par injection d'air provenant d'un groupe moto compresseur (non représenté) porté par le ponton 2. Cet air comprimé est introduit par la tubulure 16 portant une vanne 15. Lorsque toute l'eau du réservoir est refoulée on est dans la position représentée à la figure 1, on laisse subsister la pression d'air quelques instants pour assurer un balayage de l'oxygène restant mélangé-d l'air comprimé, ce balayage ne peut que compléter l'oxygénation du milieu. Après ce balayage et après avoir fermé la vanne 15 et ouvert la vanne 8 de refoulement d'air, on recommence un nouveau cycle ; la vanne 4 étant laissée ouverte pour l'admission d'eau. On est évidemment dans la position d'ensemble de la figure 1. Pour la source d'oxygène, il est fait appel à des moyens connus (bouteilles en grappes ou en cadres ou mieux réservoir d'oxygène liquide avec évaporateur à froid donnant une pression de sortie variable). Ces sources d'oxygène sont portées par le ponton flottant, de même que le groupe moto compresseur, les commandes des différents organes, des attaches des flotteurs 6 et 10, la commande de vannes etc... qui ne sont pas représentés sur les figures 1 et 2, et dont les manoeuvres de service se font à partir de la plate forme du ponton. Les trous d'homme du réservoir 1, les passerelles et échelles d'accès ne sont pas représentés. Le volume du réservoir 1 est fixé en rapport avec l'importance et la profondeur de la nappe d'eau à traiter. Ce volume étant fixé, il en résulte un poids global (ponton, réservoir 1, flotteurs 3, appareils divers portés par le Be Ce poids global~ le volume du réservoir 1 et le volume de l'ensemble des flotteurs 3 (quatre flotteurs 3 à titre purement indicatif) ont des valeurs relatives faciles à déterminer pour obtenir par rapport au plan d'eau a) la position d'ensemble de la figure 1 avec le réservoir 1 vide, immergé jusqu'à ml-hauteur. b) la position d'ensemble de la figure 2 avec le réservoir 1 plein et enfoncé totalement, avec enfoncement partiel des flotteurs 3 laissant une large garantie de flottabilité. REVENDICATIONS 1 / Procédé de traitement de l'eau polluée de lacs ou étangs, par oxygénation, c a r a c t é r i s é par le fait que lton prél#ve l'eau en un endroit pour la placer dans une enceinte fermée que l'on immerge, où elle est traitée sous pression par un gaz oxydant avec un excès d'oxygène dissout (loi de Henry), puis qu'on la renvoie au meme endroit ou à un autre endroit du lac ou étang, ceci aprs déplacement de l'ensemble de l'appareil, l'expulsion de l'eau traitée de enceinte se faisant par chasse à l'air comprimé qui est ensuite utilisé au moment du remplissage de l'enceinte pour traiter l'eau au voisinage de l'appareil dans un dispositif secondaire fonctionnant à l'air libre. 20/ Appareil destiné à appliquer le procédé suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é par la combinaison, sur une structure flottante, - d'un réservoir fermé, avec, à la partie inférieure, une conduite de communication avec l'eau du lac ou de l'étang et un système d'admission et de refoulement de l'eau ainsi qu'un système d'injection sous pression de gaz oxydant ou d'oxygene, sous forme d'une rampe, et, à la partie supérieure, dans un dôme, une conduite d'évacuation du gaz contenu dans le réservoir, lors du remplissage de celui-ci, et une conduite d'amenée d'air de refoulement de l'eau, - d'une source d'oxygène, - d'un réseau de tuyauteries de liaison avec les vannes de manoeuvre et leur dispositif de commande, - d'une source d'air comprimé, telle qu'un compresseur, - d'une série d'organes d'entralnement et de manoeuvre de la structure flottante, - d'une conduite d'évacuation du gaz prenant naissance à la base du dôme et raccordée par une tuyauterie souple à un dispositif éjecteur flottant, aspirant de l'eau à une certaine profondeur sous lui et la pulvérisant avec le gaz évacué, riche en oxygène, ledit dispositif éjecteur fonctionnant sur le principe de la trompe à eau. ) / Appareil, tel que défini dans la revendication 2, c a r a c t é r i s é par le fait que la conduite de communication de la partie inférieure du réservoir avec l'extérieur est articulée et mobile et se termine par une crépine que l'on peut placer à volonté à hauteur voulue en la suspendant à un flotteur. 40/ Appareil, tel que défini dans l'une ou l'autre des revendications 2 ou 3, prise isolément, c a r a c t é r i s é par le fait que la source d'oxygène est un réservoir amovible. 50/ Appareil, tel que défini dans la revendication 4, c a r a c t é r i s é par le fait que le réservoir amovible contient de l'oxygène liquide et qu'il est suivi d'un évaporateur à froid. 60/ Appareil, tel que défini dans l'une ou l'autre des revendications 2 à 5, prise isolément, c a r a c t é r i s é par le fait que la conduite de refoulement de liteau du réservoir est alimentée par un compresseur d'air situé sur la structure flottante et aboutit en haut du dôme. 70/ Appareil, tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes, prise isolément, c a r a c t é r i s é par l'adjonction de prises permettant l'introduction éventuelle de produits d'addition et permettant des prélvements d'eau et de gaz.