Brevet FR2463101A1 — publié le 19810220

l. 246 3101 La présente invention se rapporte à un procédé pour amener de l'oxygène dansune eau stagnante et à un récipient pour l'exécution de ce procédé. Avec la pollution chimique et bactériologique crois- sante d'une eau stagnante, sa teneur en oxygène dissous s'abaisse. Ceci conduit finalement à la rupture de l'équilibre entre la pollution et l'épuration naturelle, ce qui fait que l'eau "s'asphixie". Par suite du surengraissement de l'eau, par exemple avec des phosphates, la croissance de la végétation est fortement excitée. La mort.et le pourrissement de cette. végétation con- duisent par ailleurs à un accroissement de consommation d'oxygène jusqu'à ce que finalement, en particulier dans les zones les plus profondes de l'eau, il n'y ait pratiquement plus d'oxygène disponible. Dans les mois d'été apparait soudain ce que l'on appelle la stagnation estivale, qui se prolonge jusqu'à l'au- tomne et amène à ce que dans une telle eau stagnante, il n'y ait plus de circulation naturelle de l'eau. L'eau se forme par couches. En partie supérieure, il apparaît une couche d'eau relativement chaude de température supérieure, par exemple, à C et d'une épaisseur de 10 mètres, qui présente encore une teneur suffisante en oxygène. On l'appelle Epilimnion. Sous l'Epilimnion se trouve une couche d'eau dénommée Metalimnion qui s'étend depuis juste 10 mètres jusqu'à environ 17 mètres de profondeur. Dans le Metalimnion la température de l'eau s'abaisse de haut en bas pour atteindre environ 40C, et la teneur en oxygène s'abaisse fortement aussi. Sous le Metalimnion se trouve enfin une couche d'eau qui s'étend jusqu'au fond et que l'on appelle Hypolimnion. Dans l'Hypolimnion la température et la teneur en oxygène, trop faible en soi, ne décroissent tout d'abord que lentement jusqu'à des profondeurs plus impor- tantes qui peuvent aller jusque près de 40 mètres. Ensuite, la teneur en oxygène s'abaisse presque sans transition jusqu'à une valeur pratiquement nulle. Ce sont justement ces zones d'eau stagnante profonde o la végétation mourante et. pourrissante nécessiterait une teneur particulièrement forte en oxygène pour permettre le processus d'épuration naturelle de l'eau. On a donc déjà proposé d'aérer ces zones d'eau profonde 2 246314.1 en amenant en surface l'eau des profondeurs, en l'y aérant et en la laissant s'écouler à nouveau vers le haut. Mais ceci fait également remonter. les substances nutritives_ La crois- sance de la végétation en est accélérée,-ce qui conduit à noUveau à une multiplication des produits résultants de la mort de cette végétation, ce qui finalement nécessite à nouveau de l'oxygène. Pour limiter cet effet, on a déjà proposé aussi de renvoyer l'eau des profondeurs, amenée en surface, après son aération, sous le Métalimnion, dans les zones les plus hautes de l'Hypolimnion. Mais il subsiste une certaine perturbation apportée à l'équilibre des couches. Les installations de recirculation de l'eau des deux types mentionnés sont coûteuses en investissement, d'aspect peu agréable et causent des émissions de bruit et de mauvaises odeurs. On consomme beaucoup d'énergie pour un résultat bien faible. L'invention a pour objet d'éviter ces désavantages ainsi que d'autres désavantages du procédé connu d'aération des eaux stagnantes. Il faut amener de l'oxygène dans les zones des eaux stagnantes qui en ont besoin avec la dépense la plus faible possible d'énergie, avec le moins possible d'ins- tallations, ainsi qu'en évitant le plus possible les émissions et la pollution de l'environnement. On doit également éviter le plus possible de perturber la formation des couches d'eau. Pour atteindre cet objet, on propose un procédé caractérisé en ce qu'au moins on immerge dans cette eau stagnante un récipient contenant de l'oxygène liquide et que cet oxygène est libéré du récipient une fois immergé, et un récipient pour son exécution. On peut procéder en jetant manuellement dans l'eau à partir d'un bateau des récipients portables et en les laissant couler, la libération de l'oxygène pouvant se faire, par exemple, d'en haut au moyen d'un cordonnet-ou autre semblable ou grâce à une membrane de rupture qui serompt pour une montée en pression suf fisante sur le récipient. Il est très avantageux que cette libération se fasse grâce à-un moyen de fermeture soluble dans l'eau, qui ne se dissout que lentement du fait que les températures sont très basses. De cette façon l'oxy- gène n'est libéré qu'au fond de l'eau. 3 24631.0.1 Mais le récipient peut être également accéléré vers le fond sous l'effet d'un gaz agissant par réaction, cet entraî- nement pouvant également être mis en marche par un moyen de fermeture soluble dans l'eau, lorsque-le récipient s'est enfoncé suffisamment pour que cet essai d'entraînement ne perturbe pas les couches supérieures de l'eau. Cet entraînement peut être du type fusée, comme on le connaît à partir de la technique des torpilles et des fusées. Si l'on ne désire pas récupérer les récipients pour réemploi, on peut les fabriquer entièrement en matériau soluble dans l'eau ou dégradable dans l'eau. Des matériaux solubles dans l'eau qui conviennent sont, par exemple: l'alcool polyvinylique, la pyrrolidone polyvinylique, les dérivés de la cellulose, la caséine, la gélatine, l'alginate, l'acide poly- acrylique et autres semblables. On peut également utiliser certains sels. Les récipients peuvent également agir par l'intermé- diaire d'un isolant si l'on souhaite une libération particuliè- rement lente de l'oxygène. Comme produit de remplissage du récipient, viennent naturellement aussi en question, à côté de l'oxygène liquide plus ou moins pur, l'air liquide ou un autre gaz qui puisse passer à l'état convenable. De plus, le récipient peut également contenir d'autres produits de traitement de l'eau, par exemple des ions fer agissant comme agglomérant des phosphates. La structure d'un récipient et son remplissage peuvent s'adapter à l'eau dans de larges limites. Les bases en sont données par les résultats obtenus lors de l'analyse de l'eau. L'invention permet d'obtenir en particulier les avantages suivants: - Aucune installation coûteuse n'est nécessaire, puis- que l'on peut jeter les récipients à la main ou avec un moyen de levage depuis la rive, depuis des quais et des ponts ou depuis de simples bateaux. Il en résulte qu'il n'y a pas d'installations qui puissent perturber et qu'il n'y a donc pas de nuisances obligées pour l'environnement. Par conséquent, on n'est pas non plus lié localement, c'est-à-dire que le procédé peut se mettre en oeuvre prati- quement partout et sans délai. 4 246310.1 L'utilisation locale visée est possible, facile à diriger au point de vue quantitatif et facile à interrompre. On peut obtenir un rendement très élevé. - La formation des couches d'eau n'est. pratiquement pas perturbée. - Il n'est pas porté atteinte de façon abusive aux températures des couches. - Il n'apparaît pour ainsi dire pas d'émission. - Les coûts ne sont qu'à-peine supérieurs aux coûts d'exploitation des installations traditionnelles mais sans la dépense d'investissement. - La consommation d'oxygène est relativement faible. On va maintenant expliquer plus en détail le procédé selon l'invention à l'aide d'exemples. Exemples On doit apporter de l'oxygène, selon l'invention,-a de l'eau non courante d'un volume total d'environ 160. 106 m3 dont un hypolimnion d'environ 120. 106 m 3(environ 75 % du volume total). -20 On part des conditions suivantes existant dans l'Hypolimnion: la teneur en oxygène au début de la stagnation est d'environ 7 mg/litre. En 60 jours environ, cette teneur en oxygène s'abaisse à 1 mg/litre, de sorte qu'il s'établit un déficit de 6 mg/litre. Ceci correspond à un déficit de 100 mg/m 3/jour. Pour couvrir ce déficit, un apport journalier d'oxygène de 100 mg/m3. 120. 1o6 m3 = 12 000 kg est nécessaire. Dans les procédés connus d'aération, ceci nécessiterait en plus des conduites d'air, environ 24 ventilateurs et 6 com- presseurs. Si l'on utilise de l'oxygène liquide selon l'invention, il faut immerger par exemple chaque jour 240 récipients contenant chacun 50 kg d'oxygène. Cette immersion peut se faire en agissant avec précision. On peut s'adapter exactement aux conditions respectives (comme pollution, profondeur, etc.). De plus, selon l'invention on peut faire varier en un délai court (au con- traire des procédés connus), la quantité mise en oeuvre et le lieu de mise en oeuvre. On peut tenir compte de la période du jour, de la période de l'année, du rendement, de la tempé- rature de l'eau, du besoin en oxygène, de la production l 24 6 310.1 d'oxygène biogénique et de nombreux autres facteurs. Ceci permet d'optimiser l'apport d'oxygène et donc également son rendement. La figure unique représente schématiquement une bouteille 1, remplie d'oxygène liquide ou d'air liquide, dans une enveloppe isolante 2 dont on peut l'extraire. Dès qu'un réchauffement se produit, le bouchon 3, qui est placé sans serrage, se soulève au moins partiellement, de sorte qu'il ne se produit pas de surpression. La bouteille 1 est avantageusement fabriquée en un matériau organique convenable comme le verre, l'argile et autres semblables. Si on utilise une argile poreuse comme matériau pour la bouteille, on peut obtenir son étanchéité au moyen d'un verre soluble dans l'eau qui se dissout dans l'eau et libère les pores. Ce n'est que la bouteille L mais non l'enveloppe iso- lante 2 que l'on immerge dans l'eau. Par la forme en buse du col de la bouteille 20, on peut provoquer une certaine accélération vers le bas lorsque le gaz liquide contenant de l'oxygène se détend. 6 24 10.1 REVEND ICAT IONS 1) Procédé pour amener de l'oxygène dans de l'eau stagnante, caractérisé en ce qu'on immerge dans cette eau stagnante au moins un récipient contenant de l'oxygène liquide et que cet oxygène est libéré du récipient une fois immergé. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on immerge au moins un récipient contenant un gaz qui contient de l'oxygène liquide. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on immerge au moins un récipient qui contient de l'air liquide. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'en dehors de l'oxygène on libère également au moins un autre produit de traitement de l'eau comme un agglomérant des phosphates. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on utilise un récipient fabriqué au moins partiellement en un matériau soluble dans l'eau. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le récipient, dont il y a au moins un exemplaire, est accéléré vers le bas sous l'effet de la réaction du gaz qui le libère. 7) Récipient pour l'exécution du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est au moins partiellement fabriqué en un matériau soluble dans l'eau. 8) Récipient selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il présente une ouverture en forme de buse dont la fermeture se dissout dans l'eau plus rapidement que le reste du récipient, le récipient étant alors accéléré dans l'eau vers le bas, une fois immergé dans l'eau, son ouverture étant ouverte et sous l'effet du gaz qui s'échappe de cette ouverture.