Brevet FR2976282A1 — publié le 20121214

La présente invention concerne une installation de traitement d'eau. Une installation de traitement d'eau connue de l'état de la technique comporte un bassin contenant ladite eau. L'installation est équipée d'un dispositif d'insufflation d'air fluidiquement raccordé à un diffuseur immergé au sein du bassin. Le dispositif comprend par exemple au moins un compresseur, un turbo-compresseur ou un surpresseur à air En conditions d'utilisation, l'air insufflé par le dispositif présente une température de l'ordre de 100°C. Une telle température est bénéfique pour catalyser des réactions biologiques se produisant au sein du bassin. En revanche, cet air chaud engendre des contraintes mécaniques sur le diffuseur qu'il est souhaitable de limiter. D'autre part, en conditions d'utilisation le dispositif d'insufflation s'échauffe, par exemple par effet joule. Si ce dernier est logé au sein d'un local technique, il est nécessaire de réfrigérer le local de manière à éviter une dégradation des pièces constitutrices du dispositif par échauffement. Il est déjà connu d'équiper un local technique avec une machine frigorifique du type à compression mécanique. Un tel type de machine frigorifique engendre une consommation énergétique additionnelle qu'il est souhaitable de minimiser. L'invention vise à ainsi pallier ces inconvénients. L'invention concerne ainsi une installation de traitement d'eau comportant : - un bassin contenant ladite eau ; et - un dispositif d'insufflation d'air au sein dudit bassin ; caractérisée ce que l'installation est équipée d'une machine frigorifique à sorption comportant: - un concentrateur comprenant un premier circuit agencé pour capter les calories de l'air au refoulement du dispositif d'insufflation et céder ces calories à une composition comportant un sorbant et un fluide réfrigérant, de manière à entrainer la vaporisation d'une partie du fluide réfrigérant ; - un condenseur comprenant un deuxième circuit agencé pour capter des calories du fluide réfrigérant vaporisé, de manière à entrainer sa 35 liquéfaction, et dissiper ces calories, au moins en partie, au sein du bassin; - un évaporateur comprenant un troisième circuit agencé pour capter les calories de l'air à l'admission du dispositif d'insufflation et céder ces calories au fluide réfrigérant condensé de manière à entraîner sa vaporisation ; et - un absorbeur ou un adsorbeur contenant un sorbant pour absorber ou adsorber le fluide réfrigérant vaporisé. La machine frigorifique à sorption est agencée pour récupérer les calories de l'air au refoulement du dispositif, ce qui permet de réfrigérer l'air insufflé au sein du bassin. Ces calories récupérées apportent l'énergie nécessaire à la machine à sorption pour réfrigérer l'air à l'admission du dispositif d'insufflation. Ainsi, le risque de surchauffe du dispositif, et par la même le risque de dégradation des pièces constitutrices du dispositif par échauffement sont limités. En outre, les calories formées par la machine frigorifique sont dissipées au sein du bassin, et permettent de catalyser les réactions biologiques mises en oeuvre. Les calories dissipées par la machine à sorption sont valorisées. Ainsi, la machine frigorifique à sorption permet de valoriser l'ensemble des calories captées par les différents circuits. Enfin, la machine frigorifique à sorption présente une consommation énergétique quasi-nulle ce qui permet de minimiser la consommation énergétique de l'installation. L'installation selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Dans une forme d'exécution, l'installation comporte un local technique au sein duquel est logé le dispositif d'insufflation, et le troisième circuit est agencé pour réfrigérer ce local technique. Avantageusement, l'absorbeur ou l'adsorbeur comprend un quatrième circuit agencé pour capter des calories dégagées par l'absorption ou l'adsorption du fluide réfrigérant vaporisé, par l'absorbant ou l'adsorbant, et dissiper ces calories au sein du bassin de manière à chauffer ladite eau. L'absorption ou l'adsorption étant des réactions exothermiques, en dissipant les calories dégagées par ces réactions, le rendement de la machine frigorifique est amélioré tout en augmentant la quantité de calories dissipées au sein du bassin. De préférence, le quatrième circuit est fluidiquement raccordé au deuxième circuit. Suivant une caractéristique, le premier circuit comprend un premier échangeur thermique pour capter une première partie des calories de l'air au refoulement du dispositif d'insufflation ; et le troisième circuit comprend un second échangeur thermique, disposé en aval du premier échangeur thermique, pour capter une seconde partie des calories de l'air au refoulement du dispositif d'insufflation. Un tel agencement permet de minimiser la température de l'air 10 insufflé au sein du bassin. Avantageusement, le deuxième circuit ou le quatrième circuit est agencé pour dissiper une partie des calories captées au sein d'un local technique ou d'habitation de manière à le chauffer. Toujours de manière avantageuse, l'installation comprend un 15 dispositif de séchage thermique des boues, et le deuxième circuit ou le quatrième circuit est agencé pour dissiper une partie des calories captées au sein de ce dispositif de manière à sécher thermiquement lesdites boues. Ainsi, les calories dissipées par le deuxième ou le quatrième circuit sont valorisées. 20 Suivant une caractéristique, le bassin contient en outre un complexe bactérien pour la mise en oeuvre d'un traitement biologique de ladite eau. Suivant une autre caractéristique, les premier, deuxième et troisième circuits comprennent au moins une tubulure réalisée en un matériau 25 thermiquement conducteur, et un fluide caloporteur circulant au sein de cette tubulure. Enfin, dans sa forme d'exécution préférée la machine frigorifique est une machine frigorifique à absorption. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui 30 suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution d'une installation de traitement d'eau selon l'invention: Figure 1 en est une illustration schématique ; et Figure 2 est une illustration partielle d'une machine à absorption 35 équipant l'installation de la figure 1. La figure 1 illustre une installation 1 de traitement d'eau selon l'invention. Cette installation 1 comporte : - un bassin 2 contenant de l'eau et un complexe bactérien pour le traitement biologique de cette eau ; - un dispositif 4 d'insufflation d'air au sein du bassin 2 ; - un dispositif 6 de séchage thermique de boues ; et - une machine 8 frigorifique à absorption. Dans la forme d'exécution illustrée, le dispositif 4 est un compresseur à air est logé au sein d'un local technique 10. Ce dispositif 4 est raccordé à un conduit d'entrée 14 conduisant de l'air à l'admission du dispositif 4, et un conduit de sortie 16 conduisant l'air refoulé par le dispositif 4 à un diffuseur 12 immergé au sein du bassin 2. Le conduit de sortie 16 comprend une dérivation 18 et des vannes 20 pour interdire, et en alternance autoriser, la circulation de l'air refoulé au 15 sein de cette dérivation 18. La machine 8 comporte un concentrateur 22, un condenseur 24, un évaporateur 26, et un absorbeur. 28 Le concentrateur 22 contient une composition 30 d'un absorbant et d'un fluide réfrigérant. A titre d'exemple, l'absorbant comprend du bromure de 20 Lithium et le fluide réfrigérant comprend de l'eau. Le concentrateur 22 est fluidiquement raccordé au condenseur 24 par une canalisation 32, et à l'absorbeur 28 par une canalisation 34. Le concentrateur 22 comprend un premier circuit agencé pour capter une partie des calories de l'air au refoulement du dispositif 4 et céder 25 ces calories à la composition 30 de manière à entrainer la vaporisation d'une partie du fluide réfrigérant. A cet effet, le premier circuit 36 comprend : - un échangeur thermique 38 disposé au sein du conduit de sortie 16; 30 - une tubulure 40 en matériau thermiquement conducteur au sein duquel circule un fluide caloporteur ; - une pompe 42 pour entrainer ledit fluide caloporteur. Le condenseur 24 est fluidiquement raccordé à l'évaporateur 26 par une canalisation 44. Le condenseur 24 est maintenu à haute pression, 35 c'est-à-dire comprise entre 1 kPa et 1 OkPa. Le condenseur 24 comprend un deuxième circuit 46 agencé pour capter des calories du fluide réfrigérant vaporisé par le concentrateur 22, de manière à entrainer sa liquéfaction, et dissiper ces calories au sein du bassin 2, et du dispositif 6. A cet effet, le deuxième circuit 46 comprend : - des échangeurs thermiques 48, 50 disposés, respectivement, au sein du bassin 2 et au sein du dispositif 6 ; - une tubulure 52 en matériau thermiquement conducteur au sein duquel circule un fluide caloporteur ; et - une pompe 53 pour entrainer ledit fluide caloporteur. La tubulure 52 comprend une boucle principale raccordée à l'échangeur thermique 48 et une boucle de dérivation raccordée à l'échangeur thermique 50. L'évaporateur 26 est fluidiquement raccordé à l'absorbeur 28 par 15 une canalisation 55. L'évaporateur 26 est maintenu à basse pression, c'est à dire inférieure à 1 kPa. L'évaporateur 26 comprend un troisième circuit 54 agencé pour capter les calories de l'air au sein du local technique 10 et céder ces calories au fluide réfrigérant condensé par le condenseur 24, de manière à réfrigérer le 20 local technique 10. Le troisième circuit 54 est en outre agencé pour capter une partie des calories de l'air au refoulement du dispositif 4 et céder ces calories au fluide réfrigérant condensé par le condenseur 24, de manière à réfrigérer l'air au refoulement du dispositif 4. A cet effet, le troisième circuit 54 comprend : 25 - un échangeur thermique 56 disposé à l'intérieur du local 10 ; - un échangeur thermique 58 disposé au sein du conduit 16 en aval de l'échangeur thermique 38 ; - une tubulure 60 en matériau thermiquement conducteur au sein duquel circule un fluide caloporteur ; et 30 - des pompes 62, 64 pour entrainer ledit fluide caloporteur Ici, le terme « aval » est utilisé en référence au sens de circulation de l'air au sein du conduit 16. La tubulure 60 comprend une boucle principale raccordée à l'échangeur thermique 56 et une boucle de dérivation raccordée à l'échangeur 35 thermique 58. L'absorbeur 28 contient un absorbant, ici du bromure de Lithium, pour absorber le fluide réfrigérant vaporisé par l'évaporateur 26. L'absorbeur 28 comprend un quatrième circuit 66 agencé pour capter les calories dégagées par l'absorption du fluide réfrigérant vaporisé par l'évaporateur, par l'absorbant, et dissiper ces calories au sein du bassin 2, et du dispositif 6. Dans la forme d'exécution illustrée, le quatrième circuit 46 est fluidiquement raccordé en série avec le deuxième circuit 46 et est constitué par la tubulure 52, les échangeurs thermiques 48, 50 et la pompe 53. Le fonctionnement de l'installation 1 va maintenant être décrit. En conditions d'utilisation, l'air refoulé par le dispositif 4 présente une température de l'ordre de 100°C. Le premier circuit 36 capte une partie des calories de l'air refoulé, par l'échangeur thermique 38, et cède ces calories à la composition 30, par échange thermique avec la tubulure 40. En réponse, le fluide réfrigérant est en partie vaporisé. Le fluide réfrigérant vaporisé est conduit au sein du condenseur 24 par la canalisation 32. Le deuxième circuit 46 capte une partie des calories du fluide réfrigérant vaporisé, par échange thermique avec la tubulure 52. Sous l'effet de la haute pression, le fluide réfrigérant vaporisé se condense. Le deuxième circuit 46 dissipe les calories captées hors de la machine 8, par les échangeurs thermiques 48, 50. L'échangeur thermique 48 cède une première partie des calories à l'eau contenue dans le bassin 2. L'échangeur thermique 50 cède une seconde partie des calories aux boues du dispositif 6 pour les sécher thermiquement. Le fluide réfrigérant condensé par le condenseur 24 est conduit au 25 sein de l'évaporateur 26 par la canalisation 44. Le troisième circuit 54 cède les calories captées par les échangeurs thermiques 56 et 58 au fluide réfrigérant condensé, par échange thermique entre ledit fluide réfrigérant condensé et la tubulure 60. Sous l'effet de la basse pression, le fluide réfrigérant condensé est vaporisé. 30 De la sorte, la machine à absorption 8 consomme les calories de l'air au sein du local technique 10 et de l'air refoulé par le dispositif 4. Ainsi, l'air au sein du local technique 10 et l'air insufflé au sein du bassin 2 sont réfrigérés. Le fluide réfrigérant vaporisé par l'évaporateur 26 est conduit dans l'absorbeur 28 par la canalisation 55, et est absorbée par l'absorbant. La 35 composition 30 est régénérée. L'absorption est exothermique. Aussi, le quatrième circuit 66 capte une partie des calories dégagées par la réaction d'absorption et dissipe celles-ci au sein du bassin 2 et du dispositif 6. La composition 30 régénérée est conduite au concentrateur 22 par la canalisation 34. L'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de l'installation décrite ci-avant à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. En variante, le dispositif d'insufflation 4 peut être un turbo-compresseur ou encore un surpresseur. L'absorbant peut être de l'eau. Le fluide réfrigérant peut être de l'ammoniac. Le deuxième circuit 46 et/ou le quatrième circuit 66 peuvent être agencé pour dissiper une partie des calories captées au sein d'un local technique ou d'habitation de manière à le chauffer. En variante, la machine à absorption peut être remplacée par une machine à adsorption. Dans ce cas, la composition 30 est remplacée par une composition comprenant un adsorbant et un fluide réfrigérant. L'absorbeur est remplacé par un adsorbeur contenant un adsorbant pour adsorber le fluide réfrigérant vaporisé par l'évaporateur. De façon connue en soi, l'adsorbant étant solide, il est impossible de conduire, par la canalisation 34, la composition régénérée au sein de l'adsorbeur vers le concentrateur. Aussi, la canalisation 34 peut être omise. Dans ce cas, la composition contenue dans l'adsorbeur et la composition contenu dans le concentrateur sont interchangés cycliquement lorsque la composition contenue dans l'adsorbeur est saturée en fluide réfrigérant. REVENDICATIONS1. Installation (1) de traitement d'eau comportant : - un bassin (2) contenant ladite eau ; et - un dispositif (4) d'insufflation d'air au sein dudit bassin (2) ; caractérisée en ce que l'installation (1) est équipée d'une machine frigorifique à sorption (8) comportant : - un concentrateur (22) comprenant un premier circuit (36) agencé pour capter les calories de l'air au refoulement du dispositif d'insufflation (4) et céder ces calories à une composition (30) comportant un sorbant et un fluide réfrigérant, de manière à entrainer la vaporisation d'une partie du fluide réfrigérant ; - un condenseur (24) comprenant un deuxième circuit 46) agencé pour capter des calories du fluide réfrigérant vaporisé, de manière à entrainer 15 sa liquéfaction, et dissiper ces calories, au moins en partie, au sein du bassin (2) ; - un évaporateur (26) comprenant un troisième circuit (54) agencé pour capter les calories de l'air à l'admission du dispositif d'insufflation (4) et céder ces calories au fluide réfrigérant condensé de manière à entrainer 20 sa vaporisation ; et - un absorbeur (28) ou un adsorbeur contenant un sorbant pour absorber ou adsorber le fluide réfrigérant vaporisé. 2. Installation (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle 25 comporte un local technique (10) au sein duquel est logé le dispositif d'insufflation (4), et en ce que le troisième circuit (54) est agencé pour réfrigérer ce local technique (10). 3. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, 30 caractérisée en ce que l'absorbeur (28) ou l'adsorbeur comprend un quatrième circuit (66) agencé pour capter des calories dégagées par l'absorption ou l'adsorption du fluide réfrigérant vaporisé, par l'absorbant ou l'adsorbant, et dissiper ces calories au sein du bassin (2) de manière à chauffer ladite eau. 35 4. Installation (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le quatrième circuit (66) est fluidiquement raccordé au deuxième circuit (46). . Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que : - le premier circuit (36) comprend un premier échangeur thermique 5 (38) pour capter une première partie des calories de l'air au refoulement du dispositif d'insufflation (4) ; et - le troisième circuit (54) comprend un second échangeur thermique (58), disposé en aval du premier échangeur thermique (38), pour capter une seconde partie des calories de l'air au refoulement du dispositif d'insufflation (4). 6. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le deuxième circuit (46) ou le quatrième circuit (66) est agencé pour dissiper une partie des calories captées au sein d'un local technique ou d'habitation de manière à le chauffer. 7. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'installation (1) comprend un dispositif (6) de séchage thermique des boues, et en ce que le deuxième circuit (46) ou le quatrième circuit (66) est agencé pour dissiper une partie des calories captées au sein de ce dispositif (6) de manière à sécher thermiquement lesdites boues. 8. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le bassin (2) contient en outre un complexe bactérien 25 pour la mise en oeuvre d'un traitement biologique de ladite eau. 9. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les premier, deuxième et troisième circuits (36, 46, 66) comprennent au moins une tubulure (40, 52, 60) réalisée en un matériau 30 thermiquement conducteur, et un fluide caloporteur circulant au sein de cette tubulure (40, 52, 60). 10. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la machine frigorifique (8) est une machine frigorifique à 35 absorption.