INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Cette eau usée chargée en boues, encore communément appelée « liqueur mixte », est ensuite traitée dans le clarificateur S4, dans lequel les boues sont séparées de l’eau épurée, soit par décantation au sein d’un bassin de décantation, soit inversement par flottation dans un bassin de flottation avec injection de bulles d’air ascendantes.
Lorsque la clarification est réalisée par flottation, la station d’épuration S peut comporter en amont de ce bassin de flottation un système d’injection d’agents chimiques permettant une coagulation-floculation de matières en suspension dans les eaux usées issues du bassin de traitement biologique S3.
Une partie importante (typiquement > 90%) des boues épuratrices traitées et récupérées est recyclée dans le bassin de traitement biologique S3 pour entretenir le processus épuratoire biologique par les bactéries
En sortie du clarificateur S4, l’eau traitée purifiée peut être au moins en partie réutilisée et/ou peut être rejetée dans le milieu naturel.
De préférence, mais de manière facultative, lorsqu’elle est destinée à être réutilisée, l’eau traitée purifiée en sortie du clarificateur S4 peut être soumise, dans une installation S5 optionnelle, à un ou plusieurs traitements de décontamination supplémentaires dits tertiaires, tel que par exemple, un traitement par rayonnement UV et/ou un traitement de chloration et/ou un traitement à l’ozone.
Système d’analyse 1 Le système d’analyse 1 comporte un système automatisé 10 de prélèvement et d’acquisition d’images et un dispositif 11 de traitement.
Système automatisé 10 de prélèvement et d’acquisition d’images
Le système automatisé 10 de prélèvement et d’acquisition d’images comporte : un dispositif de prélèvement hydraulique 100 un dispositif de captation d’images 101, et une unité de traitement 102 configurée pour commander de manière automatisée le dispositif de prélèvement hydraulique 100 et le dispositif de captation d’images 101.
De préférence, cette unité de traitement 102 peut également communiquer avec une interface homme-machine (IHM), afin de permettre à un opérateur d’entrer manuellement des commandes.
Plus particulièrement, le dispositif de prélèvement hydraulique 100 comporte une conduite amont 100a équipée d’une pompe 100b, un tube 100c vertical et transparent, qui forme une chambre 100d de mise au repos et d’observation d’un échantillon et une conduite aval 100e.
Lorsque le dispositif de prélèvement hydraulique 100 est en charge, la pompe 100b peut être supprimée et éventuellement peut par exemple être remplacée par une vanne, notamment une électrovanne.
De préférence, mais non nécessairement, le tube 100c a une section circulaire afin de faciliter l’écoulement de fluide en minimisant la salissure de la face interne de la paroi interne du tube 100c.
La conduite amont 100a est raccordée à son extrémité amont au bassin de traitement biologique S3 et à son extrémité aval à la chambre 100d de mise au repos et d’observation d’un échantillon, de préférence en étant raccordée à l’extrémité inférieure du tube 100c, afin de permettre un remplissage par le bas de ce tube.
La conduite aval 100e est raccordée à une extrémité à la chambre 100d de mise au repos et d’observation d’un échantillon, de préférence à l’extrémité supérieure du tube 100c, et à son autre extrémité au bassin de traitement biologique S3, afin de permettre un retour dans ce bassin S3 de l’échantillon prélevé.
Le dispositif de captation d’images 101 est de préférence un appareil photographique ou capteur photographique permettant à chaque commande d’acquisition de capturer une image numérique 2D unitaire. Le dispositif de captation d’images 110 peut également être une caméra numérique permettant de capturer un flux vidéo d’images numériques 2D.
Le dispositif de captation d’images 101 est placé en regard du tube 100c et à une distance permettant à l’optique de ce dispositif de couvrir au moins la totalité de la chambre 100d de mise au repos et d’observation d’un échantillon.
De préférence, la chambre 100d de mise au repos et d’observation d’un échantillon est éclairée et/ou rétroéclairée au moyen d’une source lumineuse, pour améliorer la qualité des images capturées.
La résolution du dispositif de captation d’image sera adaptée au cas par cas par l’homme du métier en fonction de la résolution souhaitée pour les images capturées.
Le dispositif de captation d’images 101 peut être adapté pour capturer des images numériques de l’échantillon en niveaux de gris ou en noir et blanc.
De préférence, le dispositif de captation d’images 101 permet de capturer des images numériques en couleurs.
L’unité de traitement 102 peut être implémentée avec des technologies variées et de préférence est une unité de traitement électronique programmable, par exemple de type microordinateur, automate programmable, carte électronique avec microprocesseur(s) ou microcontrôleur(s) ou carte électronique à circuit(s) électronique(s) programmable(s) de type FPGA.
L’unité de traitement 102 est configurée pour exécuter automatiquement un programme de prélèvement d’un échantillon et d’acquisition d’une pluralité d’images successives de cet échantillon.
Ce programme est par exemple stocké dans une mémoire électronique de l’unité de traitement 102.
Lorsqu’il est exécuté par l’unité de traitement 102, ce programme permet à l’unité de traitement 102 de commander la pompe 100b du système de prélèvement hydraulique 100 et le dispositif de captation d’images 101 de manière à réaliser automatiquement, à chaque prélèvement d’un échantillon, le cycle d’opérations successives suivant : l’unité de traitement 102 commande la mise en marche de la pompe 100b, de manière à prélever, dans le bassin de traitement biologique S3, du liquide chargé de manière homogène en matière en suspension et à remplir le tube 100c avec un échantillon de ce liquide chargé ; l’unité de traitement 102 commande le dispositif de captation d’images 101, de manière à capturer une pluralité (N) d’images numériques successives I i (I 1 , I 2 , I 3 ,… I N ) incluant l’échantillon au repos contenu dans le tube 100c, pendant une période de temps T suffisante pour observer une sédimentation des matières en suspension dans l’échantillon, et à des instants successifs avec un intervalle de temps ΔT [T=(N-1).ΔT]. Une fois la capture d’images terminée, l’unité de traitement 102 commande la pompe 100b pendant une durée donnée de manière à évacuer l’échantillon dans le bassin 3 et à faire circuler du liquide dans le tube 100c pour laver la face interne de ce tube, puis l’unité de traitement électronique 102 commande l’arrêt de la pompe 100b de manière à arrêter la circulation de liquide et à obtenir un tube 100c propre, qui est prêt pour le prélèvement suivant.
La période d’acquisition T est de préférence réglable et est choisie en pratique en fonction principalement de la nature du liquide et de la vitesse de sédimentation des matières en suspension.
De manière non limitative de l’invention, cette période d’acquisition T peut d’une manière générale être comprise entre 15 minutes et 5h.
Plus particulièrement pour un processus épuratoire d’eaux usées domestiques ayant typiquement une vitesse décantation moyenne de l’ordre de 60cm/h, cette période d’acquisition T sera par exemple réglée entre environ 30 minutes et 45 minutes. Pour un processus épuratoire d’eaux usées industrielles ayant typiquement une de vitesse décantation moyenne plus faible, cette période d’acquisition T sera par exemple réglée entre environ 1,5h et 5h.
Dans ce contexte, il est possible de prévoir deux seuils de pression ou de température différents, respectivement associés à l’une des deux joints. A titre d’exemple non limitatif de l’invention, ces valeurs seuils, au-delà duquel la zone de fragilisation prend une deuxième configuration permettant l’évacuation des gaz hors du pack-batterie, peuvent être de l’ordre de 200 mbar à 300mbar la première zone de fragilisation 18a du premier joint 14 et de l’ordre de 400 mbar et au-delà pour la deuxième zone de fragilisation 18b du deuxième joint 24.
Tel qu’elle vient d’être décrite, l’invention atteint bien les buts qu’elle s’est fixés, en proposant un dispositif d’évacuation de gaz à haute pression et/ou haute température, qui est destiné à éviter un risque d’explosion dans un pack-batterie en cas d’emballement thermique et qui ne nécessite pas d’ajout de vannes, couteuses et encombrantes, à un pack-batterie. Le dispositif d’évacuation selon l’invention modifie localement des propriétés du joint d’étanchéité prévu à l’origine sur le pack-batterie pour des fonctions classiques d’étanchéité, de sorte à intégrer une fonction d’évacuation des gaz à haute pression et/ou haute température dans une pièce déjà prévu. On gagne ainsi de la place et on diminue les coûts d’obtention de cette fonction, en formant dans le joint d’étanchéité une zone de fragilisation apte à céder ou être modifiée dans des conditions extrêmes, notamment en cas de choc violent subi par le véhicule et de risque d’explosion, permettant le passage des gaz vers l’extérieur du véhicule.
Pack-batterie comportant un fluide caloporteur apte à contenir l’emballement thermique des accumulateurs électrochimiques du pack-batterie L’invention se rapporte au domaine des batteries comportant des accumulateurs électrochimiques, notamment des accumulateurs à électrolyte liquide et/ou gélifiée. Elles sont composées par deux électrodes (cathode et anode) séparées par une membrane isolante (ou séparateur) et le tout plongé dans une électrolyte liquide ou gélifiée.
Les composés chimiques utilisés sont multiples pour obtenir des accumulateurs à forte capacité. Le composé le plus couramment utilisé actuellement, est associé à la famille de technologie dite Lithium-Ion, et des sous-familles existent utilisant d’autres associations de matériaux chimiques tels que le Lithium Fer Phosphate (LFP), le Lithium-Cobalt-Oxyde (LCO), le Lithium Nickel Cobalt Aluminium (NCA) et le Lithium Nickel Manganèse Cobalt (NMC). A ces sous-familles d’autres associations sont à l’étude avec des composés de Lithium solide et de Lithium-Air. Une autre famille émerge pour palier au problème d’approvisionnement du lithium, il s’agit de la technologie Sodium-Ion.
Ces accumulateurs embarquent de fortes capacités énergétiques pour répondre aux besoins des applications. Une forte capacité énergétique est notamment utile dans le domaine des transports. Ces accumulateurs sont assemblés dans des packs batteries pour intégrer dans des systèmes propulsifs, qui sont dits tout électrique lorsque la batterie (ou pack-batterie) est l’unique source d’énergie ou dit hybridé lorsque le pack-batterie partage l’apport en énergie avec une autre source d’énergie. Ces accumulateurs sont aussi utilisés pour constituer des pack-batteries de forte capacité pour répondre à un besoin de stockage d’énergie dit stationnaire tel que le stockage d’énergies renouvelables sur les réseaux électriques. Les domaines d‘application sont vastes et ne se limitent pas au domaine du transport terrestre et aéronautique, et des réseaux électriques. Aussi, l’application de la présente invention concerne tous les domaines qui peuvent utiliser des accumulateurs électrochimiques de forte capacité sujets à partir en emballement thermique en cas d’usages abusifs.
L’origine de l’emballement thermique peut être liée à des altérations internes de l’accumulateur (dégradation des matériaux de l’accumulateur générant un court-circuit interne, telle qu’une perforation d’un séparateur par l’apparition de dendrites). La illustre de manière schématique une perforation P d’un séparateur S d’un accumulateur entre une anode A et une cathode C. L’emballement thermique peut également être lié à des conditions externes abusives environnementales (température, vibrations, chocs) et/ou fonctionnelles à la charge ou décharge des accumulateurs.
Ces altérations internes ou conditions abusives d’emploi génèrent des échauffements thermiques au sein des accumulateurs élémentaires qui conduisent à l’emballement thermique de ces derniers et peuvent être à l’origine de départ de fumées/gaz voire de feu.
A titre d’illustration, à chaud, un accumulateur électrochimique doit fonctionner dans une plage de température définie, généralement inférieure à 70°C à sa surface extérieure. Au-delà de la plage de température définie, des dégradations sur les matériaux constituant l’accumulateur se produisent et sont à l’origine de l’emballement thermique dans l’accumulateur. L’emballement thermique se maintient dans l’accumulateur lorsque l’énergie dégagée par les réactions exothermiques qui surviennent à l’intérieur de celui-ci, excède la capacité à la dissiper à l’extérieur ainsi que lorsque l’accumulateur défectueux ne peut pas être isolé pour le refroidir.
En outre, dans ce type de batteries, l’emballement thermique peut démarrer dans un accumulateur et se propager à un ou plusieurs accumulateurs voisins, voire à l’ensemble de la batterie.
Il est donc nécessaire de contenir l’emballement thermique des accumulateurs de batteries.
Des solutions pour refroidir les batteries existent. On connait par exemple le document DE 122013017396A1 qui divulgue une batterie comprenant un boîtier dans lequel sont disposées des cellules/accumulateurs. Les cellules sont baignées dans un fluide contenu dans le boîtier afin de contrôler leur température.
L’invention vise à améliorer cette solution non seulement en refroidissant les accumulateurs mais surtout en circonscrivant, en cas d’emballement thermique démarrant dans un accumulateur, l’emballement thermique à l’accumulateur concerné uniquement.
L’invention propose à cet effet une batterie comportant : - au moins un accumulateur électrochimique comprenant une partie active et une enveloppe renfermant ladite partie active ; - un boîtier logeant ledit au moins un accumulateur ; et - un fluide caloporteur contenu dans le boîtier, l’enveloppe comprenant une zone fragilisée configurée pour s’ouvrir sous l’effet d’une surpression dans l’accumulateur et pour évacuer des gaz produits par la partie active de l’accumulateur à l’origine de la surpression. Lors de la surpression dans ledit au moins un accumulateur, ledit fluide caloporteur entre en contact avec les gaz produits par l’accumulateur de sorte à contenir lesdits gaz et refroidir l’accumulateur.
La solution apportée par l’invention permet ainsi de contenir le départ d’un emballement thermique causant une surpression dans l’accumulateur défectueux en contenant directement les gaz produits par l’accumulateur. L’ouverture de la zone fragilisée de l’enveloppe de l’accumulateur défectueux permet au fluide d’accéder rapidement aux gaz produits par l’accumulateur, et ainsi de circonscrire l’emballement thermique au plus près de son origine et éviter sa progression au cœur de l’accumulateur.
L’invention réduit le risque de propagation d’un emballement thermique aux cellules adjacentes en refroidissant directement et rapidement l’accumulateur défectueux.
Des caractéristiques préférées particulières commodes de la batterie selon l’invention sont présentées ci-dessous.
On a également déjà proposé dans la demande de brevet chinois CN 111796552 une solution technique d’analyse automatique des caractéristiques de sédimentation d’un liquide contenant des matières en suspension, tel que des eaux usées traitées dans un processus épuratoire biologique. Cette solution technique est basée sur un traitement d‘images successives d’un échantillon de liquide au repos, qui a été prélevé dans un tube d’observation vertical transparent raccordé au bassin de traitement. Ce traitement d’image repose sur un module d’analyse de chaque image qui a été développé spécifiquement dans un environnement de programmation Matlab.
Présentation de l’invention L’invention a pour objectif de proposer une nouvelle solution technique d’analyse d’un échantillon de liquide contenant des matières (solides et/ou colloïdales) en suspension.
Cette nouvelle solution technique peut plus spécifiquement et principalement être utilisée dans le domaine du traitement des eaux usées domestiques ou industrielles, pour analyser un échantillon d’eau chargée en matières en suspension qui a été prélevé dans une station d’épuration, notamment une station d’épuration biologique.
Cette nouvelle solution technique peut également être utilisée dans le domaine des eaux potables pour analyser un liquide chargé en matières en suspension et prélevé dans un procédé de potabilisation, notamment un procédé de potabilisation d’eaux de surface (ESU), ou peut également être utilisée pour analyser un effluent d’un liquide de process, qui est utilisé lors de la mise en œuvre d’un procédé industriel et qui se charge en matières en suspension au cours de son utilisation.
L’invention ainsi pour premier objet un procédé d’analyse d’un échantillon de liquide contenant des matières en suspension, ledit procédé étant mis en œuvre automatiquement au moyen d’une unité de traitement, à partir d’une pluralité d’images numériques dudit échantillon au repos qui ont été capturées au moyen d’un dispositif de captation d’images, sur une période de temps (T) et à des instants successifs avec un intervalle de temps (ΔT) entre deux images numériques successives, ledit procédé comprenant (a ) la découpe numérique dans chaque image numérique (I i ) d’une fenêtre d’analyse (F) de l’échantillon, sous la forme d’une bandelette (B i ) ayant une hauteur (H) et une largeur (L) et (b) la construction automatique d’une image numérique finale, en alignant et en juxtaposant chronologiquement la pluralité de bandelettes dans la direction de leur largeur.
La période de temps (T) est plus particulièrement suffisante pour observer au moins un début de sédimentation, et de préférence une sédimentation complète, des matières en suspension dans l’échantillon.
L’image numérique construite automatiquement par l’unité de traitement permet avantageusement une visualisation rapide et synthétique d’un profil de sédimentation dans le temps des matières en suspension dans l’échantillon qui été prélevé.
La construction automatique de cette image par l’unité de traitement est simple à mettre en œuvre et ne nécessite pas de puissance de calcul importante,
Chaque image numérique construite peut être utilisée, telle quelle, pour contrôler visuellement et rapidement l’évolution dans le temps de la sédimentation dans l’échantillon prélevé. Dans ce cas, chaque image numérique construite est par exemple affichée sur un écran de contrôle ou est imprimée in situ sur le site où le prélèvement de l’échantillon a été effectué de préférence de manière automatisée, ou peut être télétransmise pour sa visualisation vers un site distant et/ou vers un appareil de communication mobile, tel qu’un téléphone portable ou équivalent.
Lorsque l’échantillon a été prélevé dans une station d’épuration d’eaux usées industrielles ou domestiques, ce contrôle visuel permet par exemple au gestionnaire et/ou exploitant de cette station d’épuration de contrôler ponctuellement ou surveiller dans le temps le bon déroulement du processus épuratoire et de détecter le cas échéant un dysfonctionnement.
Chaque image numérique finale peut également être traitée de manière automatique par un programme informatique de traitement d’image spécifique.
Les images numériques successivement construites peuvent également être avantageusement stockées dans une mémoire électronique, par exemple dans une mémoire d’un serveur informatique afin de conserver un historique de fonctionnement de l’installation de traitement, par exemple une station d’épuration des eaux usées industrielles ou domestiques, dans laquelle chaque échantillon a été prélevé de préférence de manière automatisée.
Plus particulièrement, le procédé d’analyse de l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles et optionnelles suivantes, chaque caractéristique additionnelle et optionnelle pouvant être combinée avec l’une quelconque des autres caractéristiques additionnelles et optionnelles : Le procédé comprend la capture automatisée de la pluralité d’images numériques dudit échantillon au repos au moyen du dispositif de captation d’images. Les images numériques sont en couleurs. Le procédé comprend le prélèvement, de préférence automatisé, et la mise au repos de l’échantillon à analyser. L’échantillon est prélevé et mis au repos dans un tube au moins en partie transparent, et de préférence dans un tube à section circulaire. La période de temps (T) est comprise entre 15 minutes et 5h, et/ou peut être réglable. L’intervalle de temps (ΔT) est préférentiellement compris entre 10s et 60s, et/ou peut être réglable. L’échantillon liquide contenant des matières en suspension a été prélevé dans un procédé d’épuration du liquide comportant au moins une étape d’épuration biologique à boues activées au cours de laquelle le liquide se charge en matières en suspension et/ou dans un procédé d’épuration du liquide au cours duquel on réalise par voie physique et/ou chimique une floculation et/ou une coagulation de matières en suspension contenues dans le liquide. L’échantillon liquide contenant des matières en suspension a été prélevé dans un bassin d’épuration biologique à boues activées d’une station d’épuration ou en sortie de ce bassin ou dans un bassin de coagulation et/ou floculation ou en sortie de ce bassin ou plus particulièrement dans un bassin d’anoxie ou en sortie de ce bassin. Le liquide chargé en matières en suspension est de l’eau usée domestique ou industrielle. Le liquide chargé en matières en suspension est prélevé dans un procédé de potabilisation, notamment un procédé de potabilisation d’eaux de surface (ESU). le liquide chargé en matières en suspension est un effluent d’un liquide de process qui est utilisé lors de la mise en œuvre d’un procédé industriel.
L’invention a pour deuxième objet un procédé de contrôle ou surveillance d’un procédé d’épuration d’un liquide comportant au moins une étape de traitement au cours de laquelle le liquide se charge en matières en suspension, de préférence une étape d’épuration biologique à boues activées et/ou comportant au moins une étape de traitement au cours de laquelle on réalise par voie physique et/ou chimique une floculation et/ou coagulation de matières en suspension contenues dans le liquide. De manière caractéristique, on prélève un échantillon de liquide contenant des matières en suspension et on met au repos cet échantillon et on analyse ledit échantillon au repos en mettant en œuvre le procédé d’analyse susvisé.
L’invention a pour troisième objet un système d’analyse d’un liquide chargé en matières en suspension, ledit système comportant un système de prélèvement et d’acquisition et un dispositif de traitement d’images ; le système de prélèvement et d’acquisition est adapté pour prélever automatiquement un échantillon de liquide contenant des matières en suspension et pour mettre au repos cet échantillon et pour réaliser une capture automatisée d’une pluralité d’images numériques successives de l’échantillon prélevé, sur une période de temps (T) et à des instants successifs avec un intervalle de temps (ΔT) entre deux images numériques successives ; le dispositif de traitement d’images est adapté pour construire automatiquement une image finale, à partir de la pluralité d’images numériques successives de l’échantillon prélevé et en mettant en œuvre le procédé d’analyse susvisé.
L’invention a pour quatrième objet un dispositif de traitement d’images comportant une mémoire dans lequel sont stockées une pluralité d’images numériques d’un échantillon de liquide au repos contenant des matières en suspension, lesquelles images numériques ont été capturées sur une période de temps (T) et à des instants successifs avec un intervalle de temps (ΔT) entre deux images numériques successives ; le dispositif est configuré, et de préférence programmé, pour construire automatiquement une image finale, à partir de la pluralité d’images numériques successives de l’échantillon et en mettant en œuvre le procédé d’analyse susvisé.
Ce type de capteur gravimétrique repose également sur un oscillateur mécanique, mis en vibration à une fréquence de vibration F_nems, et dépourvu de canal fluidique.
Il comporte ainsi une partie fixe 20 et une partie suspendue 21 reliée à sa partie fixe et capable de vibrer par rapport à la partie fixe 20 lorsqu'elle est excitée.