Brevet FR2784452A1 — publié le 20000414

L'invention proposée consiste à traiter en surface une eau de nappe aquifère polluée, puis de récupérer l'énergie de cette eau avant de la réinjecter, de la stocker ou de la distribuer. L'installation est composée : -d'un ensemble de forages repères 8,9,10 et 11, -d'une station de traitement d'eau repère 3, -d'un échangeur eau-eau repère 12 régulé par la vanne repère 2, -d'un générateur thermodynamique eau-eau repère 1, fournissant simultanément de 1'eau chaude et de 1'eau glacée, -de trois forages de rejet ou plus repères 9 à 11, -d'un bac de stockage tampon repère 4, -de vannes de régulation repères 5,6, et 7, Le fonctionnement de l'invention est le suivant : L'eau souterraine, polluée par hydrocarbures, nitrates, ordures ménagères ou toutes sortes de produits chimiques, est captée soit par un puits soit par un ou plusieurs forages puis dirigée vers une station spécifique de traitement type, selon la nature de la pollution à traiter tels : -Aérofiltration, adjonction d'amidon électrodialyse, osmose inverse pour les nitrates, -Solvants organiques, procédé biologiques, ultrafiltration, microfiltration, biodégradation pour les pollutions chimiques et d'hydrocarbures, -Ultrafiltration, ventilation pour les produits volatiles. Après traitement, 1'eau passe au travers d'un échangeur et cède l'énergie demandée par le générateur thermodynamique. Cette eau est ensuite stockée et distribuée ou réinjectee dans le sol dans la mme nappe aquifère par l'intermédiaire d'un ou plusieurs forages selon la nature du terrain. Les puits de rejet sont nettoyés régulièrement par pompages inverses, 1'eau sale est renvoyée à l'égout. Sa température varie entre +3 et +30 C selon que l'on prélève à l'eau des calories ou des frigories. La centrale thermodynamique eaueau à compression ou absorption produit, simultanément de 1'eau glacée à +3 C minimum et de 1'eau chaude à +80 C. Avec les valeurs de température annoncées 1 kWh consommé restitue en énergie 2,5 kWh d'eau glacée et 3,5 kW d'eau chaude. Les installations antérieures à l'invention, permettaient de traiter la pollution et la récupération d'énergie avec des procédés divers séparément mais pas simultanément. Dans une installation de récupération d'énergie, le captage et le rejet d'eau sont onéreux et parfois réglementés. Dans certains projets de dépollution de nappes, ils sont obligatoires et nécessaires à l'environnement. L'invention permet donc de faire d'une pierre 2 coups avec le mme budget de prélèvement et de rejet d'eau. Ces installations ne sont pas techniquement limitées. Elles peuvent traiter quelques m3/h et produire peu de kWh ou à l'inverse dépolluer des milliers de m3/h en multipliant les captages et rejets d'eau et produire plusieurs milliers de kWh. Les productions peuvent tre dissociées. Il est possible de produire de l'énergie sans dépolluer 1'eau ou de dépolluer 1'eau sans produire de l'énergie. Ces productions d'énergie (eau chaude ou eau glacée) et la dépollution peuvent tre modulables séparément et adaptées aux besoins ou contraintes. La température de 1'eau de rejet est limitée à 30 C pour des raisons de prolifération bactérienne dans le sol mais peut atteindre 60 C dans certains cas pour augmenter la puissance produite d'énergie récupérée. L'invention est particulièrement adaptée, dans son utilisation thermique, au chauffage et à la climatisation de locaux d'habitation (traitement de lotissements entiers) avec possibilité de distribution d'eau brute pour l'arrosage par exemple. Elle est également bien adaptée aux locaux tertiaires ou industriels ayant des besoins de chauffage et de climatisation. Fonctionnement de base : L'eau est pompée dans le captage repère 8 par une pompe immergée. Elle est ensuite dirigée vers la station de traitement repère 3, puis vers le circuit primaire de l'échangeur repère 12 où elle cède son énergie, sous forme d'abaissement ou d'augmentation de température selon les besoins de l'installation de production d'énergie du secondaire de l'échangeur 12. Cette eau, propre, à une température de 3 à 30 C est : -stockée avant distribution dans le bac repère 4, -réinjectée dans les puits repère 9 à 11, -stockée et réinjectée simultanément. Tous les forages peuvent capter ou rejeter 1'eau. Les forages de rejet doivent tre nettoyés plus ou moins régulièrement en fonction de la nature des terrains rencontrés, en particulier dans les couches calcaires. Ce nettoyage se fait par inversion de cycle (pompage) avec rejet ponctuel à l'égout d'une durée variable. La commande du nettoyage a pour origine une élévation de niveau dans le puits détectée par le contacteur de niveau N qui commande pour le nettoyage du puits PI : -L'ouverture des vannes V1 et V3 -La fermeture des vannes V2 ET V6 -La commande des pompes PI et P2 -La position ouverte entre les voies 1 et 3 de la vanne V5. Les autres puits continuent à fonctionner et à alimenter les installations aval. La durée du nettoyage est pilotée par l'horloge H (schéma 2). Nettoyage du puits P2 : -ouverture vannes V2 et V3 -fermeture vannes V1, V4 et V7 -commande de la pompe P2 et P1 -position ouverte entre les voies 1 et 3 de la vanne V5. Nettoyage du puits P1' : -ouverture vannes V1'et V3' -fermeture vannes V2', V4 et V6' -commande de la pompe P1'et P2' -position ouverte entre les voies 1 et 2 de la vanne V5. Nettoyage du puits P2' : -ouverture des vannes V2', V3'et V4 -fermeture de la vanne V1'et V7' -commande de la pompe P2'et P1' -position ouverte entre les voies 1 et 2 de la vanne V5. Générateur thermodynamique L'eau à 12 C issue du circuit secondaire de l'échangeur 12 est dirigée vers l'évaporateur et ressort à + 5 C. Cette eau est distribuée en circuit fermé à 5 C de T C départ et 12 C de T C retour. L'énergie récupérée à l'échangeur est transférée au condenseur par un cycle thermodynamique à compression. L'eau du circuit fermé entre dans le condenseur à 45 C et en ressort à 50 C. Le circuit inverse est également possible lorsque l'eau chaude est dirigée vers l'échangeur par inversion du cycle, par les vannes 5,6 et 7. Nota : Les T C indiquées peuvent varier en fonction des régimes de fonctionnement choisis et du fluide frigorigène utilisé. REVENDICATIONS 1 ) Système caractérisé par l'utilisation d'une ressource aquifère polluée composée de puits de captage et de rejet pour produire de 1'énergie au travers d'une centrale thermodynamique, et de dépolluer par une unité adaptée à la pollution du site 1'eau captée avant de la renvoyer dans son milieu naturel. 2 ) Système selon la revendication 1 caractérisé par la création d'un ensemble de forage à débit quelconque avec pompes immergées nettoyable automatiquement ou manuellement. 3 ) Système selon la revendication 2 caractérisé par l'équipement de pompes dans les forages permettant de capter, rejeter ou nettoyer chaque forage. 4 ) Système selon les revendications 1,2 et 3 caractérisé par la possibilité technique : -de dépolluer la nappe sans produire d'énergie, -de produire de l'énergie sans dépolluer la nappe, -d'utiliser de façon modulable les 2 possibilités, -de moduler les productions d'énergie chaud ou froid en puissance et température en dépolluant 1'eau de nappe ou non.