FR2833000A1 - Ensemble technique pour epurer des liquides aqueux charges d'impuretes - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un ensemble technique de construction de forme conique (1) conçu pour épurer, stocker et distribuer, des eaux usées, des eaux de ruissellement, des eaux de mer, des eaux souterraines grâce à un procédé de construction qui utilise la terre et/ ou le sable, grâce à des techniques d'épurations physiques qui font appel à des parois poreuses qui, une fois chargées en matières en suspension et éléments solubles, sont dans tout les cas valorisées. La Tour offre une capacité de stockage interne (3) et souterraine (4), une grande surface extérieure (10) qui permet d'accéder aux rayons solaires utiles pour épurer les eaux peu chargées par photocatalyse ou photolyse ou laser ou alimenter des panneaux voltaïques ou autres techniques produisant de l'électricité utile pour monter l'eau en haut de la Tour ou alimenter les lampes "UV ". L'ensemble permet aux eaux épurées d'être en charge et d'alimenter les réseaux d'alimentation ou d'irrigation et de ne générer aucun élément polluant pour l'atmosphère et sans résidu ultime. Il trouve son application dans les villes et villages, les zones agricoles, dans les champs pétrolifères, les îles, les zones en aval des barrages. Pour certains pays la Tour pourra être métallique ou en composite.
Description
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Domaine technique
La présente invention concerne un ensemble technique de construction qui permet d'assurer les trois fonctions essentielles de la gestion de l'eau : stocker, purifier et distribuer l'ensemble de l'ouvrage permet d'économiser l'eau, de la purifier à faible coût et dans tous les cas, grâce à des parois poreuses, de valoriser son contenu énergétique. L'ensemble permet grâce à la mise en oeuvre du photovoltaïque et/ou de la photocatalyse ou de rayons lumineux, par exemple produit par un laser, d'éliminer les micropolluants et les germes pathogènes grâce à l'accès au rayonnement solaire et grâce, la nuit, à des lampes UV ou rayons alimentées par l'électricité produite par les panneaux photovoltaïques ou les autres techniques intégrées aux parois de la Tour pièce maîtresse de l'ensemble. La première opération produit, grâce aux parois poreuses des combustibles ou des structures fertilisantes ou des matériaux ou des aliments en garantissant une non-pollution de l'atmosphère.
La présente invention concerne un ensemble technique de construction qui permet d'assurer les trois fonctions essentielles de la gestion de l'eau : stocker, purifier et distribuer l'ensemble de l'ouvrage permet d'économiser l'eau, de la purifier à faible coût et dans tous les cas, grâce à des parois poreuses, de valoriser son contenu énergétique. L'ensemble permet grâce à la mise en oeuvre du photovoltaïque et/ou de la photocatalyse ou de rayons lumineux, par exemple produit par un laser, d'éliminer les micropolluants et les germes pathogènes grâce à l'accès au rayonnement solaire et grâce, la nuit, à des lampes UV ou rayons alimentées par l'électricité produite par les panneaux photovoltaïques ou les autres techniques intégrées aux parois de la Tour pièce maîtresse de l'ensemble. La première opération produit, grâce aux parois poreuses des combustibles ou des structures fertilisantes ou des matériaux ou des aliments en garantissant une non-pollution de l'atmosphère.
Elle trouve son application pour purifier les eaux de nombreuses industries, de l'habitat, des complexes liés à l'exploitation du pétrole, à l'exploitation de grandes zones agricoles les eaux transportées par pipeline, par les tankers, les eaux de barrages, les eaux saumâtres, les eaux de mer, les eaux de pluie, les eaux de grands fleuves.
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Etat de la technique antérieure La gestion de l'eau depuis le début de l'humanité à été une priorité pour trois types d'eau A-Les eaux naturelles comme les eaux de la mer ou les eaux des fleuves qui, à cause de leur mouvement se chargent en particules solides et en éléments minéraux et organiques solubles favorables au développement d'une flore bactérienne qui secrète des tensio-actifs pour donner in fine une suspension stable difficile à décanter. La décantation naturelle sur de grands espaces plans à été parmi les premières solutions. La tension de vapeur élevée de l'eau entraîne une perte en eau qui va à l'encontre du but recherché. En même temps que l'évaporation, la phase liquide se concentre en éléments minéraux responsable de l'amorce du phénomène de désertification. L'eau devient un poison pour le végétal. La matière organique indispensable pour la vie des sols disparaît sous forme de gaz responsables de l'effet de serre et de la désertification d'énormes espaces.
B-Les eaux usées des villes ou les eaux usées des activités de l'homme peuvent être traitées par des traitement biologiques qui présentent des inconvénients majeurs.
Elles impliquent une agitation mécanique consommatrice d'électricité. C'est une énergie perdue non récupérable productrice dans la majorité des cas de gaz carbonique. Les matières organiques, grâce aux bactéries sont dégradées et produisent du gaz carbonique, des mercaptans. de l'ammoniac responsables partiels de l'effet de serre et de la pollution par les nitrates. Les bactéries n'ont pas un rendement de 100%. Elles sont sélectives et des éléments polluants ne sont pas dégrades comme certains détergents ou hydrocarbures insecticides, fongicides, pesticides... La réaction se fait à l'air libre. La perte en eau par évaporation est significative. Les traitements se font dans des bassins en béton coûteux s'insérant mal dans le paysage et sources d'odeurs nauséabondes. Le développement de la flore bactérienne exige des éléments nutriants dont le contenu énergétique et le coût sont élevés. Le rendement global en énergie est négatif. On consomme de l'énergie haut niveau pour détruire des formes carbonées parfaitement valorisables en perdant de l'eau et en polluant l'atmosphère par rejet de gaz nocifs.
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C-Les eaux souterraines saumâtres et les eaux de mer sont en général très loin des spécifications nécessaires pour une valorisation directe. Leur traitement se fait par des distillations consommatrices d'énergie donc productrices de C02 et lourdes en investissement et en maintenance grâce à des procédés qui ne sont pas généralisables.
Pour ces trois catégories essentielles d'eau, les techniques de purification génèrent des pollutions.
D'autre part la gestion de l'eau implique un stockage qui était à ce jour aérien donc source de perte par évaporation et pouvant être contaminée par les bactéries de l'air. Ces stockages en acier ou béton sont coûteux et dissuasifs pour les stockages stratégiques et les transports par tankers ou pipe line.
La gestion de l'eau implique un transport à la fois des eaux usées ou des eaux de qualité.
La dispersion comme celle inhérente aux mégapoles entraîne la construction d'égouts, de canalisations de grande dimension sources de fuites donc polluantes et coûteuses en maintenance.
D'autre part il existe des anomalies. Il n'existe pas de techniques satisfaisantes pour traiter les eaux de barrage ou prolifèrent les micro algues. On ne peut pas utiliser ces eaux à cause de problème de goût pour la consommation humaine et pour l'irrigation automatique à cause de la dimension des particules solides et de leur nombre.
D'autre part les procédés et techniques existants répondent mal aux variations de composition de charge et à la variété de la nature des germes pathogènes bactéries et virus. Les additifs réactifs sont indispensables. Ils sont coûteux et peuvent être polluants pour certaines doses.
Les procédés existants ne sont pas adaptés aux terres arides caractérisés par une disparité géographique, l'absence de sources d'énergie et en général concernant des économies pauvres.
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Les procédés physiques par filtration membranaire exigent en amont une filtration rigoureuse pour protéger les membranes et ne garantissent pas l'élimination de germes pathogènes.
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Description de l'invention L'invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients. À cette fin elle propose un ensemble intégré de faible surface au sol permettant une grande capacité de stockage de traiter tous les types d'eau et de distribuer les eaux à grande distance. Elle propose un édifice conique ou pyramidal caractérisé en ce qu'il est constitué de matériaux pris sur place, qu'il offre une grande surface extérieure permettant de capter les rayons solaires, de recueillir les eaux naturelles et d'installer un chemin épuratoire ou l'eau circule par gravité. La réalisation dénommée"Tour Epuratrice"à une hauteur qui peut varier de 10 à 1000 mètres, une capacité qui peut varier de 4000 m/h pour une Tour de 500 mètres à 400 m3/h pour une Tour de 50 mètres. Elle est facilement extrapolable et adaptable pour des formes existantes comme les formes sphériques Selon une autre caractéristique de l'invention, le chemin qui sert à la construction de la Tour est aménage en couloir épuratoire et chemin d'entretien.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'eau brute à traiter subit une filtration sur une paroi poreuse composée de fibres chargée de poudre de récupération qui sont des consommables comme celles décrites dans les brevets FR. 2757078 et FR. 2757079.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi poreuse ayant retenue les matières solides ou solubles organiques polluants ou non est un combustible qui sert à alimenter une chaudière capable de générer de l'électricité utile pour monter l'eau en haut de la Tour ou produire du froid pour condenser les vapeurs d'eau déminéralisées ou produire de l'eau chaude.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi poreuse ayant retenu des matières organiques et/ou minérales sert à fabriquer des structures fertilisantes Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi poreuse ayant retenu des matières présentant un risque pour l'environnement est valorisée sous forme de matériaux, par exemple utiles pour les extensions.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi poreuse ayant retenu des matières protéiniques peut servir à l'alimentation humaine ou animale
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Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi poreuse ayant servi au procédé de photocatalyse, photolyse ou laser ou à des épurations chargées en métaux peut être dégradée thermiquement et permettre une récupération de métaux sous forme d'oxydes.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ces valorisations des parois poreuses se font dans des mini usines dépendantes de la Tour.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les eaux après traitement primaire et si elles contiennent peu d'impuretés sont relevées en haut de la Tour peuvent emprunter un chemin, un couloir ou l'eau circule par gravite sur une paroi poreuse ou elle est soumise aux effets des radiations solaires, le jour ou des radiations de lampes UV, la nuit et le jour alimentées par de l'électricité.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'eau pendant son trajet se vaporise. La vapeur d'eau se condense sur les parois de la galerie refroidie par les effets climatiques ou le froid produit par la centrale de la Tour.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'énergie complémentaire à l'énergie solaire est fournie par les panneaux photovoltaïques qui recouvrent les parois. Cette électricité sert soit à alimenter les lampes la nuit et/ou à alimenter les pompes utiles pour monter l'eau ou à alimenter une installation de rayons laser utile pour détruire certains pathogènes ou virus.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les eaux après traitement par filtration membranaire peut emprunter le couloir épuratoire pour garantir l'élimination de germes pathogènes non retenues par les membranes.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les eaux, après la filtration sur paroi poreuse, si elle est montée en haut de la Tour, peut être en charge sur des membranes installées au sol ou en souterrain.
Selon une autre technique de l'invention, la Tour épuratrice est climatisée naturellement. L'énergie solaire est captée et le matériau utilise est la terre ou le sable qui est un bon isolant. Dans la galerie épuratrice il y à un refroidissement du à l'évaporation de l'eau, à l'altitude [5 c pour une Tour de 500 m] à l'absence de
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rayonnement solaire la nuit, à. la traversée obligatoire de l'eau sur la face froide non exposée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le froid peut être facilement produit. Les cellules photovoltaïques produisent une électricité pour alimenter les lampes la nuit, le reste de la journée l'électricité peut produire du froid par effet Peltier ou entrâmer un moteur et un compresseur centrifuge. L'installation productrice de froid peut être alimentée par la vapeur produite par les capteurs à concentration ou la vapeur produite par la chaudière dont le combustible est la paroi poreuse dont le PCI est entre 4000 et 5000 kc/kg (1 cal = 4,18 joule). Pour certaines configurations on peut penser à des réfrigérateurs à absorption ou à éjection. Le froid sert également au stockage des productions agricoles, produits au voisinage de la Tour et au conditionnement de l'air pour le personnel habitant la Tour. Le combustible préféré est le gaz de petrole, le plus souvent excédentaire.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la forme de la Tour, le circuit de l'eau et la conception du chemin épuratoire est adapte au dessalement de l'eau de mer ou de l'eau saumâtre par la voie solaire et par l'énergie de rayonnement des lampes UV et des rayons Laser. Un des couloirs de la Tour peut être réservé à cet usage. L'évacuation de la saumure est possible à tout instant étant en charge sur des pompes qui doivent
l'évacuer. Les marches de l'escalier sont recouvertes d'une paroi poreuse noire captrice ., d'énergie et constituée de fibres naturelles ou artificielles chargées en poudre.
l'évacuer. Les marches de l'escalier sont recouvertes d'une paroi poreuse noire captrice ., d'énergie et constituée de fibres naturelles ou artificielles chargées en poudre.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'effet de serre entraîne l'échauffement de l'eau qui s'évapore pour se condenser sur la paroi et rejoindre les eaux de pluie ou les eaux de condensation de la Tour au point bas vers le pool des eaux ce qui entraîne une récupération maximale des eaux.
Selon une autre caractéristique de l'invention, pour faciliter la maintenance la paroi poreuse recouvre la totalité de la marche de l'escalier et de la contre marche.
Selon une autre caractéristique de l'invention, pour certains types d'eau, notamment les eaux très peu chargées, peuvent être traitées sur des parois poreuses verticales par
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exemple suspendues, ainsi elles bénéficient d'une irradiation maximale venant des lampes ou des rayons laser.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les papiers réfléchissants peuvent être installes le long de la paroi de la Tour sur les espaces libres non occupes par les panneaux voltaïques ou les appareils qui concentrent les rayons.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi poreuse peut recouvrir des surfaces sphériques.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la Tour épuratrice de forme conique permet une bonne résistance aux intempéries comme les vents de sable ou les tornades ou les inondations.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la Tour épuratrice peut être construite avec des matériaux métalliques, en composites lorsque le sable et la terre ne sont pas disponibles.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de l'exposé détaillé et à l'examen des schémas qui vont suivre.
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Exposé détaillé de l'invention L'invention à pour objet un ensemble construit en terre et/ou en sable destine à stocker, épurer et distribuer les eaux.
La figure (1) montre une Tour en coupe L'ensemble comprend . Une Tour (1) * Les locaux techniques y compris maintenance (2)
Les stockages internes (3) 'Les stockages souterrains (4) * Les stockages à l'air libre (5)
* L'habitat du personnel charge du fonctionnement (6) 'Les usines associées au fonctionnement (7) * Les zones agricoles et serres (8) 'Le local de gestion de la Tour (9) . Le chemin de construction, d'épuration, de maintenance (10) Cet ensemble intégré ainsi obtenu permet une épuration des eaux de qualité, un stockage préservé, une possibilité de distribution à grande distance, pour un prix réduit, sans sous produits capables de polluer l'atmosphère. Ce résultat est illustre par les schémas et tableau suivant Les eaux brutes à traiter sont, par exemple, celles décrites dans le TABLEAU 1
Les stockages internes (3) 'Les stockages souterrains (4) * Les stockages à l'air libre (5)
* L'habitat du personnel charge du fonctionnement (6) 'Les usines associées au fonctionnement (7) * Les zones agricoles et serres (8) 'Le local de gestion de la Tour (9) . Le chemin de construction, d'épuration, de maintenance (10) Cet ensemble intégré ainsi obtenu permet une épuration des eaux de qualité, un stockage préservé, une possibilité de distribution à grande distance, pour un prix réduit, sans sous produits capables de polluer l'atmosphère. Ce résultat est illustre par les schémas et tableau suivant Les eaux brutes à traiter sont, par exemple, celles décrites dans le TABLEAU 1
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TABLEAU !
Capacité de production Tour de 50 mètres
Capacité de production Tour de 50 mètres
<tb>
<tb> Nature <SEP> de <SEP> l'eau <SEP> m3/jour <SEP> Procédé
<tb> Eaux <SEP> + <SEP> micropolluants <SEP> 5400 <SEP> Photolyse <SEP> Photocatalyse <SEP> Laser
<tb> Eaux <SEP> usées <SEP> ville <SEP> 2400 <SEP> Fibre <SEP> charge <SEP> en <SEP> poudres
<tb> Eau <SEP> de <SEP> mer <SEP> 240 <SEP> Papier <SEP> réfléchissant <SEP> +
<tb> Eaux <SEP> saumâtres <SEP> 480 <SEP> capteurs <SEP> plans
<tb> Eaux <SEP> de <SEP> pluie, <SEP> 480 <SEP> Fibre <SEP> chargée <SEP> en <SEP> poudres
<tb> Condensation, <SEP> divers
<tb> Total <SEP> ordre <SEP> de <SEP> grandeur <SEP> 9000
<tb>
La figure (2) montre le trajet des effluents dans l'ensemble.
<tb> Nature <SEP> de <SEP> l'eau <SEP> m3/jour <SEP> Procédé
<tb> Eaux <SEP> + <SEP> micropolluants <SEP> 5400 <SEP> Photolyse <SEP> Photocatalyse <SEP> Laser
<tb> Eaux <SEP> usées <SEP> ville <SEP> 2400 <SEP> Fibre <SEP> charge <SEP> en <SEP> poudres
<tb> Eau <SEP> de <SEP> mer <SEP> 240 <SEP> Papier <SEP> réfléchissant <SEP> +
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<tb> Eaux <SEP> de <SEP> pluie, <SEP> 480 <SEP> Fibre <SEP> chargée <SEP> en <SEP> poudres
<tb> Condensation, <SEP> divers
<tb> Total <SEP> ordre <SEP> de <SEP> grandeur <SEP> 9000
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La figure (2) montre le trajet des effluents dans l'ensemble.
Les eaux brutes chargées, comme les eaux usées des villes ou certaines eaux saumâtres chargées en hydrocarbures (11) traversent une paroi poreuse faite de fibres associées à des poudres (12) dans un filtre à déroulement de papier (13) fonctionnement sous légère pression fournie grâce à la Tour ou sous un léger vide. La paroi poreuse chargée des matières en suspension (14) est valorisée soit sous forme de combustible (15) qui alimente une chaudière ou un gazéifieur (16) qui produit de l'électricité (17). Si la matière en suspension est riche en protéines, le media peut servir à fabriquer des aliments (18). Si les matières fixées présentent un risque vis à vis de l'environnement la paroi poreuse chargées sert à fabriquer des matériaux (20b}. Si les matières en suspension sont riches en carbone et en éléments fertilisants, la paroi poreuse sert à fabriquer des engrais organo minéraux (19) qui peuvent déboucher sur des structures fertilisantes (20). L'énergie consommée par cette étape est faible car les vitesses sont élevées, entre 1 à 5mVnm'/h. L'énergie principale est celle nécessaire à la fabrication du consommable c'est à dire la paroi poreuse. Elle est faible puisqu'elle est fabriquée à
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partir de sous-produits disponibles papiers recyclés, poudres à partir de sciures ou sousproduits de polymères j. L'eau qui sort de ce traitement (21), à des teneurs faibles en matières en suspension de faibles dimensions ( < 4 à 5 microns), peut être utilisée et valorisée directement. C'est le cas de la récupération assistée du pétrole (22) ou de l'irrigation fertilisante (23) ou d'eaux industrielles (24) ou recyclées dans un process (25).
Cette eau prétraitée peut contenir des micropolluants organiques, des bactéries, des virus. Elle peut avoir une DCO voisine de 200 mg/litre Elle subit grâce à la Tour un traitement secondaire simple en s'écoulant par gravite dans la Tour (1) dans un couloir (31) dont les marches d'escalier (10) sont recouvertes d'un media poreux blanc traité à l'oxyde de titane pour la photocatalyse. L'effet du traitement par UV et par les photons du Laser est de détruire les micropolluants ou germes pathogènes en produisant du C02 et de l'H20 (28) qui peut être recycle par un simple ventilateur vers des serres ou des bains de production d'algues (8). L'eau épurée est stockée soit dans la Tour (3) soit dans des stockages souterrains (4). Les solutions riches en sels pompables sont ou réinjectées en couche profonde ou recyclées dans la mer ou valorisées. L'eau épurée débarrassée de colloïde peut être consommée (26). Le traitement tertiaire est facultatif L'eau épurée peut servir également aux ablutions dans les Mosquées (29).
La figure (3) montre comment circulent les effluents aqueux et gazeux dans la Tour.
Pendant le temps de la descente du liquide sur la pente (10) une fraction de l'eau s'évapore Les condensats (30) sont collectes en même temps que les eaux pluviales. Les eaux déminéralisées servent à ajuster la teneur en sels minéraux du pool des eaux. Ce couloir épuratoire (31) est équipé d'une couverture en matériau translucide (33) qui laisse traverser les rayons solaires (34) pour atteindre l'eau à épurer qui s'écoule. La nuit les rayons UV utiles pour la photocatalyse sont fournis par des lampes électriques fournissant le rayon UV (35). Une même piste (39) peut comporter plusieurs couloirs (36 37 38). Chaque piste pouvant traiter une eau spécifique. Le chemin (39) doit être fait à partir d'un matériau étanche comme par exemple un composite asphaltique. Le long de la paroi de la galerie ou à proximité sont fixes des panneaux réflecteurs (40)
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destinés à améliorer le rendement de l'irradiation et des effets rayonnants du soleil et des lampes UV La figure (4) montre le trajet des vapeurs et de leurs condensats dans la Tour. L'air humide sature d'H20 avec le C02 emprunte la galerie épuratrice (28). La condensation de la vapeur d'eau est facilite par le passage, à chaque spirale, par la face exposée, opposée au soleil plus froide que l'autre face comme le montre la figure (5), par la différence de température entre le sommet et le bas de la Tour de 5 c pour une Tour de 500 mètres, par un condenseur (44) équipé d'évent dont le circuit froid est alimente par la centrale d'utilités (32). Les eaux condensées (41) déminéralisées rejoignent au bac de stockage souterrain les eaux pluviales (42) et les eaux de condensation (43) qui se déposent sur la paroi de la Tour. Le C02 produit par la photocatalyse ou les rayons Laser, plus le C02 produit par la centrale d'utilité avec l'air sature pourront servir à alimenter des serres ou des bassins ou seront cultives des végétaux
x La Tour présente des cavités (3), son volume est représenté (figure 1) par l'épiderme périphérique faite de terre et/ou du sable (45) armes qui est une zone isolante vis à vis
,'v' de la chaleur et des écarts de température, par la galerie technique centrale dont une cheminée-et les ascenseurs (46) et par des réservoirs internes étanches (3) qui pourront être en relation avec des réservoirs souterrains (4), eux aussi à l'abri des intempéries et
dont le prix de revient est diminue puisque le matériau déplace à servi à construire la ',/ Tour. Un lac à l'air libre (5) peut servir de stockage tampon pour les eaux traitées ou à traiter. L'intérêt des stockages internes à la Tour est qu'il sont en charge par rapport au niveau du sol et peuvent ainsi distribuer l'eau vers les zones de consommation La Tour épuratrice devient distributrice à l'image du château d'eau La figure (6) montre les différentes surfaces qui sont conçues pour capter les rayons lumineux en même temps que les eaux pluviales ou les eaux condensées.
x La Tour présente des cavités (3), son volume est représenté (figure 1) par l'épiderme périphérique faite de terre et/ou du sable (45) armes qui est une zone isolante vis à vis
,'v' de la chaleur et des écarts de température, par la galerie technique centrale dont une cheminée-et les ascenseurs (46) et par des réservoirs internes étanches (3) qui pourront être en relation avec des réservoirs souterrains (4), eux aussi à l'abri des intempéries et
dont le prix de revient est diminue puisque le matériau déplace à servi à construire la ',/ Tour. Un lac à l'air libre (5) peut servir de stockage tampon pour les eaux traitées ou à traiter. L'intérêt des stockages internes à la Tour est qu'il sont en charge par rapport au niveau du sol et peuvent ainsi distribuer l'eau vers les zones de consommation La Tour épuratrice devient distributrice à l'image du château d'eau La figure (6) montre les différentes surfaces qui sont conçues pour capter les rayons lumineux en même temps que les eaux pluviales ou les eaux condensées.
L'eau brute après le traitement primaire subit le traitement secondaire en ruisselant par gravite sur le papier traite sur la paroi à l'oxyde de titane qui repose soit sur un plan incline (48) à base de terre (49) sur une surface quelconque (50) sur une sphère (51) sur un plan incline (52) sur un cylindre (53) soit dans un labyrinthe (54) soit sur un hélicoïde (55) soit sur une forme pyramidale (56).
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La figure (7) montre une réalisation ou l'eau circule par gravite le long d'un média poreux vertical irradie par des lampes placées le long d'un axe.
La figure (8) montre les différentes étapes de l'évolution de la Tour. La construction qui nécessite un chemin de 6m pour une Tour de 500m pour amener le sable et les tiges utiles pour le stabiliser (57). La création du chemin d'eau (59) de 3m qui nécessite une marche inclinée de 4cm et une pente de 2% pour recueillir les eaux pluviales.
L'aménagement de la piste avec l'installation des parois translucides (33) et l'aménagement des supports de papier 936) et l'aménagement des papiers traites à l'oxyde de titane (39) l'aménagement des papiers réflecteurs (40) l'aménagement des panneaux photovoltaïques (61) l'aménagement électrique avec l'installation des lampes électriques de 40 watts 935) et leur générateur (62) et de leur pompe (63) Une inclinaison de 20 est souhaitée pour l'accrochage des panneaux voltaïques La dernière phase est l'installation du chemin d'entretien (65). Le chemin d'eau occupe la moitie de la superficie du chemin total.
Une particularité importante de l'invention est que la Tour fonctionne en continu le jour et la nuit. Le jour, les rayons solaires (34) traversent la paroi translucide (33). Les photons, dans une bande élargie, font leur action destructives dans l'eau qui circule sur le papier traite par photocatalyse (36) mais aussi les autres par simple photolyse. Ces eaux subissent l'action de jour des lampes ultraviolet (35) alimentées par l'électricité produites par les panneaux photovoltaïques installes le long de la paroi (61). Une partie de l'énergie est stockée dans des batteries qui permettent une alimentation des lampes lorsque le soleil est cache ou la nuit. Si on dispose d'électricité les lampes peuvent être en fonctionnement le jour ou la nuit uniquement. La Tour épuratrice est un élément du paysage de jour comme de nuit. Elle peut être verte ou bleue. Ce dispositif que l'on peut compléter par un traitement au Laser permet de garantir une destruction des germes sans additifs polluants. Il est fiable quelles que soient les configurations.
Une autre particularité importante de la Tour est qu'on peut fonctionnaliser les étages, ainsi la partie supérieure (66) peut être affectée au traitement des eaux peu chargées, la partie médiane peut être affectée au traitement des eaux moyennement chargées (67), la partie inférieure peut être choisie pour le traitement des eaux très chargées (68). On peut
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aussi fonctionnaliser chaque Tour. La Tour (69) peut traiter les eaux de mer, la Tour (70) peut traiter les eaux transportées dans les tankers, la Tour (71) peut traiter les eaux saumâtres, les Tours (72) traiter les eaux usées. Dans tous les cas de figure la Tour produit une eau dépourvue de germes pathogènes ce qui est indispensable pour gérer le pool des eaux en vue de potabilisation.
Une autre particularité est la salubrité et l'absence d'odeur En même temps que le liquide. La photocatalyse et/ou le Laser présent le long de la galerie détruit les micropolluants et les mercaptans légers et lourds tel que l'H2S responsable des odeurs.
Ainsi on peut donner à la Tour d'autres fonctions que l'épuration. Celle d'un lieu de visite, celle d'un lieu d'habitat au moins pour le personnel travaillant à la Tour. Elle peut être équipée d'un hôtel et d'un restaurant. Elle peut servir de relais pour la transmission d'ondes, de station météorologie. Elle peut abriter un hôpital, un lieu de culte.
Une autre particularité est la simplicité de l'extrapolation. La capacité épuratoire de stockage et de distribution est fonction de la hauteur de la Tour et il est possible de bâtir des Tours de 20 mètres (73) 50 mètres (74) 500 mètres (75) voire 1000 mètres (76).
Une autre particularité est que la Tour peut être le centre d'une vie active productrice telle que des cultures gravitaires (8) ou des plateaux industriels (7). Dans ce cas les centrales d'utilité affectées à la Tour épuratrice peuvent distribuer les fluides aux industriels.
Une autre particularité est que la Tour peut fonctionner avec une eau en charge naturellement, ce qui ne coûte pas de consommation d'énergie. La figure (10) montre une coupe de terrain qui contient des eaux de puits artésiens qui peuvent être polluées par des MES ou des phytosanitaires (77) Une autre particularité est que la Tour peut fonctionner avec une eau en charge parce que l'eau à traiter est au-dessus du niveau de la Tour. La figure (11) montre en coupe le cas fréquent des zones en dépression (78).
Une autre particularité est que la Tour peut fonctionner en charge à partir d'un barrage (79) La figure (14) montre le cas ou l'eau épurée peut être valorisée en eau potable et
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alimenter en aval une zone agricole de grande dimension sans avoir à consommer d'énergie pour monter l'eau.
Une autre particularité est que la Tour peut s'intégrer dans une ville urbaine de petite dimension ou de grande taille (80) comme le montre la figure (15).
Une autre particularité est que la Tour peut servir à l'épuration des eaux sur une île (81) ou elle peut traiter les eaux souterraines (82) ou les eaux de mer (83) comme le montre la figure (16).
Une autre particularité est que la Tour est adaptée à l'exploitation des gisements de pétrole (84). La figure (12) montre que la Tour peut s'installer au centre de gravite d'un gisement de pétrole pour purifier une eau qui peut être réinjectée pour améliorer la récupération assistée de l'huile ou traiter les eaux associées à l'huile. Apres la première étape de séparation sur paroi poreuse et séparation de l'eau, de l'huile et des sédiments, l'eau est purifiée (22) grâce à la Tour, avec des MES inférieurs à trois microns et réinjectée en couche profonde. L'énergie, au voisinage des champs est fournie grâce au gaz de pétrole.
Une autre particularité de l'invention est que la Tour peut être le coeur d'un aménagement d'une zone aride traversée par un fleuve charge de boues (85). La figure (13) montre une application ou l'eau épurée entre 10 et 20 microns en charge permet d'alimenter des espaces par irrigation automatique (86) sur des distances comprises entre 500 mètres et 50 kilomètres.
Une autre particularité de l'invention est que la Tour peut être construite sur un site qui ne dispose pas de sable ou de terre. La figure (17) montre une Tour dont la structure est en métal acier ou aluminium, en alliage ou composite et dont la forme peut être conique (a) ou cylindrique (b).
Claims (10)
1) Ensemble pour épurer des eaux chargées d'impuretés, les stocker après épuration puis les distribuer à grande distance, caractérisé en ce que toutes les fonctions nécessaires généralement dispersées sont regroupées au moyen d'une Tour de forme conique (1) caractérisée par l'utilisation de terre et de sable ou de terre pris sur place (45), ce qui justifie le faible coût de construction et qui lui permet d'atteindre des hauteurs importantes mettant l'édifice à l'abri de désordre climatique. Ce dispositif comporte une grande surface utile pour collecter le maximum d'eaux pluviales et condensées naturelles (33). Ce dispositif rend aisé la mise en oeuvre des deux étapes d'épuration nécessaire pour garantir la qualité des eaux. Les eaux les plus chargées d'impuretés sont partiellement épurées en traversant une paroi poreuse dans une installation au sol (12). Le filtrat rejoint les eaux peu chargées à traiter comme les eaux de mer ou les eaux saumâtres et sont relevées en haut de l'ensemble et empruntent une galerie technique (31), chemin épuratoire où l'eau circule par gravité jusqu'au niveau du sol où elle atteint les normes de qualité, après avoir subi quelques réactions. Les polluants liquides ou gazeux sont détruits grâce aux actions des UV produits par le soleil et/ou par des lampes (35) alimentées par l'énergie électrique. Le chemin épuratoire est revêtu d'une paroi faite de fibres traitées à l'oxyde de titane (36) qui autorisent une photocatalyse qui améliore le rendement et la consommation d'énergie.
Les produits gazeux de décomposition des polluants re montent naturellement en haut de la Tour (28). Ils peuvent être renvoyés dans l'atmosphère au moyen d'un évent ou aspirés à terre pour alimenter des serres. Cette Tour de forme conique est recouverte de panneaux solaires, photovoltaïques (61), concentrateur qui produisent de l'énergie, par exemple électrique qui peut servir aux transferts d'eau dans la Tour et à l'alimentation de lampes UV ou de rayons laser. Le dispositif constitué par la galerie technique (31) permet à l'eau de s'évaporer sous l'effet des rayons solaires et des rayonnements des lampes UV. Les vapeurs condensées sur les parois sont collectées en bas de la Tour. L'eau déminéralisée et déodorisée permet un ajustement de la salinité du pool général des eaux. Le dispositif comprend des unités devant valoriser les parois
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poreuses chargées. Le dispositif couplé photovoltaïque photocatalyse permet un fonctionnement continu, jour et nuit, automatique qui rend l'ensemble peu consommateur d'énergie et fiable pour la destruction des pathogènes.
2) Ensemble selon la revendication (1) caracterise en ce qui comporte des parois poreuses (12) permettant la première étape de traitement des eaux chargées, grâce à une séparation active à partir de fibres naturelles ou artificielles chargées en poudres organiques ou minérales qui permettent après avoir fixé des matières en suspension et/ou des polluants de valoriser le contenu énergétique des eaux à traiter en limitant la production d'éléments polluants de l'atmosphère tels que le gaz carbonique, l'hydrogène sulfure, l'ammoniac.
3) Ensemble selon la revendication (1) caractérisé en ce que pour réaliser la deuxième étape de purification (31) il comporte un chemin épuratoire (31) qui descend du haut de la Tour qui permet à l'eau en charge de bénéficier des effets des UV des rayons solaires (34) ou ceux produits par des lampes (35) alimentées par de l'électricité ou de rayons laser qui garantissent la destruction de micropolluants tels que pesticides fongicides insecticides ou chimiques dangereux ou des éléments pathogènes bactéries et virus grâce à un cheminement hydrodynamique adapté circulant par exemple sur une paroi traitée à l'oxyde de titane (36) (37) (38) alors que le liquide descend, les composés organiques volatiles polluants remontent (28) la galerie épuratoire et sont à leur tour décomposés par le même effet de photocatalyse ce qui garantit en fin de parcours une déodorisation du liquide.
4) Ensemble selon la revendication (1) et (3) caractérisé en ce que pendant la descente du liquide en cours de dépollution des moyens permettent qu'une fraction de l'eau s'évapore. Ce sont des papiers noirs capteurs irradiés par le soleil et c'est l'énergie de rayonnement des lampes. La vapeur d'eau se condense sur les parois translucides de la galerie (33) et notamment sur la face non exposée au soleil (34) ou dans un condenseur pour produire de l'eau déminéralisée (34).
5) Ensemble selon la revendication (1) (3) (4) caractérisé par les moyens permettant que les traitements successifs garantissent la destruction des larves des bactéries des virus contenus dans l'eau qui descend et dans l'air qui monte dans la galerie. Les moyens sont la séparation des éléments, larves, bactéries et poussières sur paroi poreuse. La destruction des germes, bactéries restantes et virus se faisant grâce à la photolyse, la photocatalyse, le traitement au rayon laser, grâce aux rayons solaires (34) naturels ou ceux produits grâce à l'électricité (35).
6) Ensemble selon la revendication (1) caractérisé en ce que la Tour comporte in situ un volume pour stocker les eaux à l'abri des pollutions (3) et protégé des excès de températures
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dus au climat et dont la hauteur permet une distribution d'eau adaptée à tout usage, à l'image d'un chateau d'eau.
7) Ensemble selon la revendication (1) caractérisé en ce que la Tour possède les unités qui permettent une autonomie énergétique pour monter l'eau et dépolluer grâce aux photons. Les unités sont la chaudière, dont le combustible est la paroi poreuse chargée et les panneaux photovoltaïques (61) et les concentrateurs de rayons solaires. Les unités peuvent produire de l'électricité et la stocker.
8) Ensemble selon les revendications (de 1 à 7) qui permet une gestion de l'eau sur gisement (figure 12) de pétrole ou à proximité caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de séparation et de purification d'huile et d'eau et de purification d'eaux permettant une réinjection d'eau dans le gisement (84) et de production d'énergie à partir de gaz de pétrole excédentaire pouvant être couplé avec l'énergie solaire.
9) L'ensemble selon l'une des revendications (de 1 à 9) caractérisé en ce qu'il est adapté à des architectures existantes en forme de sphère (51), partie de coupoles sphériques ou cône ou pyramide ou cylindre, châteaux d'eau, mosquées, pylônes.
10) Ensemble selon les revendications (de 1 à 9) mais construit avec une structure, cylindrique ou pyramidale (figure 17 a et17 b).
Annexes (figures)
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