FR3085393A1 - Systeme de nettoyage d'un milieu aquatique, pour l'obtention d'un milieu aquatique depollue d'elements flottants - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de nettoyage (1) d'un milieu aquatique, pour la collecte d'un milieu aquatique pollué par des éléments flottants au niveau de sa surface et pour l'obtention d'un milieu aquatique dépollué desdits éléments flottants. Le système de nettoyage (1) comprend trois modules : (a) un module véhicule aquatique flottant (2), (b) un module d'extraction (3), destiné à recevoir ledit milieu aquatique pollué provenant dudit module véhicule aquatique flottant (2), et (c) un module de pompage (4), adapté à générer une circulation dudit milieu aquatique polluée / dépollué depuis ledit module véhicule aquatique flottant (2) jusqu'audit module d'extraction (3). Le système de nettoyage (1) comporte encore un réseau de canalisations (5) reliant lesdits modules (2, 3, 4), pour la circulation dudit milieu aquatique pollué entre lesdits modules (2, 3, 4).
Description
Domaine technique auquel se rapporte l'invention
La présente invention concerne de manière générale le domaine des systèmes pour le nettoyage des milieux aquatiques.
Elle concerne plus particulièrement un système de nettoyage pour la collecte d’un milieu aquatique pollué par des éléments flottants au niveau de sa surface (par exemple des végétaux aquatiques) et pour l’obtention d’un milieu aquatique dépollué desdits éléments flottants.
ARRIERE-PLAN technologique
Le littoral de diverses parties du monde est aujourd’hui touché par un phénomène dit de « marée d’algues », qui se manifeste par d’importants dépôts d’algues sur les côtes.
Une cause première de cet envahissement est l’importance des apports en nitrate par les fleuves et rivières, ainsi que par les eaux de ruissellement parfois chargées en nitrate, qui favorise le développement des végétaux aquatiques tels que les algues. La surpêche et le réchauffement des mers potentialisent encore ce phénomène.
Les conséquences sont de plusieurs natures : socioéconomiques (image, impact sur le tourisme), aménitaires (mauvaises odeurs, paysages dégradés), sanitaires (intoxications liées à l’alimentation, voire par l’air) et écologiques (dégradations des écosystèmes, effets éco-toxicologiques).
Pour réduire localement l’impact de ce phénomène, le littoral affecté est nettoyé méthodiquement, généralement par ramassage mécanique des végétaux échoués sur les côtes.
L’utilisation d’engins mécaniques terrestres pour effectuer ce ramassage est souvent complexe à mettre en oeuvre et présente de nombreux inconvénients :
- l’accès à la plage doit s’effectuer en dehors des heures de baignades (c’est-à-dire souvent à l’aurore),
- cet accès à la plage peut être difficile, voire impossible, et
- une telle intervention génère une pollution, notamment sonore,
- l’accès par ces engins mécaniques détériore les plages (avec les problèmes de zones de ponte pour les tortues).
Une autre solution de lutte consiste à collecter les végétaux aquatiques, avant qu’ils n’atteignent la côte.
Il convient pour cela d’utiliser des véhicules aquatiques flottants qui sont adaptés à collecter les végétaux flottant au niveau de la surface du milieu aquatique.
Mais les véhicules aquatiques flottants actuels ne sont pas adaptés aux quantités d’algues à collecter, en augmentation exponentielle.
De plus, ces mêmes véhicules aquatiques flottants sont utilisables seulement en pleine mer ; ils ne sont pas adaptés à collecter les végétaux aquatiques ayant déjà atteints la côte.
Il est également nécessaire de s’adapter aux conditions et aux sites géographiques, certaines côtes n’étant pas accessibles par la voie terrestre (les mangroves par exemple).
Le traitement global des zones touchées oblige alors à multiplier les équipements pour le ramassage des végétaux, en mer et sur la côte.
Il existe par conséquent un besoin de nouveaux systèmes de nettoyage qui pourraient faire face à l’évolution de ce phénomène, offrant en plus une polyvalence d’usage en mer et sur la côte.
Objet de l’invention
Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un système de nettoyage d’un milieu aquatique, pour la collecte d’un milieu aquatique pollué par des éléments flottants au niveau de sa surface (par exemple des végétaux aquatiques) et pour l’obtention d’un milieu aquatique dépollué desdits éléments flottants.
Ledit système de nettoyage comprend trois modules :
(a) un module véhicule aquatique flottant, comprenant une coque qui porte :
- des moyens pour la propulsion aquatique dudit module véhicule aquatique flottant,
- un circuit hydrique comprenant une bouche d’aspiration au niveau de laquelle ledit milieu aquatique pollué est destiné à être aspiré, (b) un module d’extraction, destiné à recevoir ledit milieu aquatique pollué provenant dudit module véhicule aquatique flottant, lequel module d’extraction comprend :
- des moyens pour l’extraction desdits éléments flottants depuis ledit milieu aquatique, et
- une sortie de refoulement dudit milieu aquatique dépollué, et (c) un module de pompage, adapté à générer une circulation dudit milieu aquatique polluée depuis ladite bouche d’aspiration dudit module véhicule aquatique flottant jusqu’audit module d’extraction, et lequel système de nettoyage comporte un réseau de canalisations reliant lesdits modules, pour la circulation dudit milieu aquatique pollué entre lesdits modules.
Une telle structure en « modules >> du système de nettoyage selon l’invention a l’intérêt d’offrir une souplesse de transport et de mise en oeuvre (mer et mer / plage).
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du système de nettoyage conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- le module véhicule aquatique flottant est distinct du module d’extraction et du module de pompage et, de préférence encore, les trois modules sont distincts les uns des autres ;
- le module d’extraction et le module de pompage comportent un piètement, pour une pose sur le sol ou sur un véhicule (terrestre ou aquatique) ;
- le module de pompage est conditionné dans un conteneur ;
- le module de pompage consiste en un module pour l’aspiration en continu dudit milieu aquatique pollué ;
- le module de pompage consiste en un module pour l’aspiration par dépression ; le module de pompage comprend alors avantageusement au moins une pompe à vide, avantageusement un couple de pompes à vide ;
- le module d’extraction comprend un tapis séparateur qui comporte des ouvertures dimensionnées pour le passage du milieu aquatique et pour la retenue des éléments flottants ; de préférence, le module d’extraction comporte un bac s’ouvrant au niveau d’une ouverture supérieure et avantageusement équipé de moyens pour l’agitation du milieu aquatique pollué (de préférence des moyens de bullage), et le tapis séparateur comporte un brin supérieur incliné dont une partie amont s’étend dans ledit bac, et une partie aval s’étend en-dehors dudit bac ;
- le réseau de canalisations comprend une canalisation amont s’étendant entre une sortie de refoulement du module véhicule aquatique flottant et le module de pompage, laquelle canalisation amont comporte une paroi flottante pour assurer la flottabilité de ladite canalisation amont au niveau de la surface dudit milieu aquatique ;
- le réseau de canalisations comprend une canalisation intermédiaire, raccordée entre le module de pompage et le module d’extraction, et une canalisation aval, raccordée à la bouche de refoulement du module d’extraction ;
- le module véhicule aquatique flottant comporte encore des moyens de propulsion terrestre, formant un module véhicule amphibie ;
- le module véhicule aquatique flottant comprend une partie opérative comprenant au moins un actionneur hydraulique, et des moyens de commande pour le pilotage dudit au moins un actionneur hydraulique ; les moyens de commande comprennent un boîtier électronique de commande, pour le pilotage dudit au moins un actionneur hydraulique, et une interface utilisateur, pour le pilotage dudit au moins un actionneur hydraulique par l’intermédiaire dudit boîtier électronique de commande ; de préférence, le boîtier électronique de commande comporte un programme d’ordinateur comprenant des moyens de code de programme pour le pilotage dudit au moins un actionneur hydraulique, lorsque ledit programme d’ordinateur est exécuté par ledit boîtier électronique de commande ;
- ledit système de nettoyage comprend encore, en aval du module d’extraction, des moyens pour le broyage desdits éléments flottants et/ou des moyens pour le compactage desdits éléments flottants ;
- le système de nettoyage comporte des moyens pour le stockage desdits éléments flottants, en aval du module d’extraction, avantageusement intercalés entre les moyens de broyage et les moyens de compactage.
L’invention propose également un procédé de mise en oeuvre d’un système de nettoyage selon l’invention.
Ce procédé comprend :
(a) une phase d’installation dudit système de nettoyage, au cours de laquelle :
- le module de pompage et le module d’extraction sont implantés sur une berge dudit milieu aquatique pollué (solution « mer et plage ») ou sur un navire flottant sur ledit milieu aquatique pollué (solution « mer »), et
- le module véhicule aquatique flottant est mis à l’eau sur ledit milieu aquatique pollué, (b) une phase de collecte dudit milieu aquatique pollué, et d’obtention dudit milieu aquatique dépollué desdits éléments flottants.
Description detaillee d’un exemple de realisation
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 est une vue générale et schématique du système de nettoyage selon l’invention ;
- la figure 2 représente, en perspective, une forme de réalisation du module véhicule aquatique flottant sous la forme d’un module véhicule navire ;
- les figures 3 et 4 représentent, en perspective, une autre forme de réalisation du module véhicule aquatique flottant sous la forme d’un module véhicule amphibie ;
- la figure 5 représente schématiquement le circuit hydraulique équipant le module véhicule aquatique, associé à des moyens de commande ;
- la figure 6 représente schématiquement, en perspective, un module de pompage équipant le système de nettoyage selon l’invention ;
- les figures 7 et 8 représente schématiquement, en perspective, un module d’extraction équipant le système de nettoyage selon l’invention ;
- les figures 9 et 10 représentent schématiquement deux exemples de mise en oeuvre pour le système de nettoyage selon l’invention, respectivement une solution « mer >> et une solution « mer et plage >>.
Le système de nettoyage 1 selon l’invention, illustré de manière générale sur la figure 1, est adapté au nettoyage d’un milieu aquatique.
De manière générale, le système de nettoyage 1 est adapté à la collecte d’un milieu aquatique pollué par des éléments flottants au niveau de sa surface (par exemple des végétaux aquatiques) et à l’obtention d’un milieu aquatique dépollué desdits éléments flottants.
En particulier, ce système de nettoyage 1 selon l’invention est adapté à la collecte et à l’extraction de végétaux aquatiques (non représentés) qui flottent au niveau de la surface d’un milieu aquatique (mer, plan d’eau, rivière, etc.).
La notion de « végétaux aquatiques >> englobe en particulier les algues, avantageusement les algues qui sont à l’origine de phénomènes dits de « marée d’algues >>, c’est-à-dire par exemple la sargasse (ou Sargassum) et les algues de la famille Ulva (par exemple Ulva armoricana et Ulva rotundata).
Système de nettoyage
Le système de nettoyage 1 selon l’invention comprend pour cela trois modules :
(a) un module véhicule aquatique flottant 2, destiné à cheminer à la surface du milieu aquatique et à collecte ce milieu aquatique pollué par les éléments flottants, (b) un module d’extraction 3, destiné à recevoir le milieu aquatique pollué provenant du module véhicule aquatique flottant 2 et à extraire les éléments flottants pour produire / libérer le milieu aquatique dépollué, et (c) un module de pompage 4, adapté à générer une circulation du milieu aquatique polluée depuis le module véhicule aquatique flottant 2 jusqu’au module d’extraction 3.
Le module véhicule aquatique flottant 2 est distinct du module d’extraction 3 et du module de pompage 4. De préférence encore, les trois modules 2, 3 et 4 sont distincts les uns des autres.
Par « distinct », on entend en particulier qu’un premier module est séparé nettement d’un deuxième module, de sorte à être transportés / déplacés / implantés indépendamment l’un de l’autre.
Le système de nettoyage 1 comporte encore un réseau de canalisations 5 reliant les modules 2, 3 et 4, pour la circulation du milieu aquatique pollué entre les modules 2, 3 et 4 « distincts >> sous l’action du module de pompage 4.
Module véhicule aquatique flottant
Le module véhicule aquatique flottant 2 se présente avantageusement sous la forme d’un véhicule bateau (figure 2), voire d’un véhicule amphibie (figures 3 et 4), répondant aux conditions maritimes.
Ce module véhicule aquatique flottant 2 comprend une coque 21 qui porte :
- des moyens 22 pour la propulsion aquatique de ce module véhicule aquatique flottant 2,
- un circuit hydrique 23, pour la collecte et la circulation du milieu aquatique pollué en direction du module d’extraction 3, et
- avantageusement, une partie opérative 24 comprenant au moins un circuit hydraulique 241 comportant au moins un actionneur hydraulique (désigné de manière générale par le repère 242 sur la figure 5), et des moyens de commande 25 pour le pilotage dudit au moins un actionneur hydraulique 242.
La coque 21 de ce module véhicule aquatique flottant 2 consiste avantageusement en une coque à fond plat.
Cette coque à fond plat 21 comporte avantageusement des dimensions choisies parmi les couples suivants :
- une longueur de 4000 à 5000 mm, pour une largeur comprise entre 1500 et 2000 mm ;
- une longueur comprise entre 4000 et 5000 mm pour une largeur comprise entre 2250 et 2750 mm ; et
- une longueur comprise entre 4000 et 5000 m pour une largeur comprise entre 2200 et 2300 mm.
Les moyens de propulsion 22 sont ménagés au niveau de la partie arrière de la coque 21.
Ces moyens de propulsion 22 consistent ici en au moins une hélice 221 (une ou deux hélices) associées chacune à un moteur hydraulique 222 (figure 3).
Les hélices 221 consistent par exemple en des propulseurs dont le diamètre est compris entre 400 et 450 mm, avec deux à quatre pales ; ces propulseurs ont une vitesse maximale de rotation comprise entre 500 et 600 tours/minute.
Chaque hélice 221 est entraînée en rotation par le biais son moteur hydraulique 222, via une transmission mécanique appropriée.
Chaque hélice 221 est associée également à un actionneur hydraulique linéaire 223 permettant d’orienter le module véhicule aquatique flottant 2 au cours de son travail.
Cet actionneur hydraulique linéaire 223 est contrôlé par un orbitrole (dispositif de servocommande hydrostatique) qui est lui-même dirigé par une interface utilisateur des moyens de commande 25 (par exemple un volant).
Chaque hélice 221 peut être abaissée et relevée par le biais d’un actionneur hydraulique 224 (notamment figure 4) commandé également via une interface utilisateur des moyens de commande 25.
La course de ce dernier actionneur hydraulique 224 est par exemple comprise entre 250 et 350 mm.
Cette caractéristique a pour avantage de permettre un ajustement en hauteur des hélices 221, notamment en fonction de la profondeur d’eau disponible, de sorte à obtenir une propulsion optimale du module véhicule aquatique flottant 2.
Les moyens de propulsion 22 peuvent encore être associés à des actionneurs hydrauliques permettant leur basculement complet en hauteur (non représentés).
Cette caractéristique permet notamment de désengorger les moyens de propulsion 22 en cas de densité élevée en végétaux aquatiques, mais également d’accoster une berge par l’arrière ou éventuellement selon d’autres configurations.
Une telle structure de moyens de propulsion 22 a pour avantage de permettre une grande souplesse d’utilisation, notamment grâce à ses différents actionneurs hydrauliques associés.
Une telle structure présente aussi l’avantage de conférer un couple d’entraînement très intéressant au module véhicule aquatique flottant 2.
Selon un mode de réalisation particulier représenté sur les figures 3 et 4, le module véhicule aquatique flottant 2 peut encore comporter des moyens de propulsion terrestre 27, formant ainsi un module véhicule amphibie.
Les moyens de propulsion d’un tel module véhicule aquatique flottant 2 amphibie se composent ainsi :
- des moyens de propulsion terrestre 27, à savoir par exemple deux chenilles associées chacune à un jeu de roues, et
- des moyens de propulsion aquatique 22 tels que décrits ci-dessus en relation avec les figures 2 à 4, à savoir au moins une hélice 221.
Le véhicule amphibie 1 comporte ici plusieurs moteurs hydrauliques (non représentés) associés :
- pour les uns, aux moyens de propulsion aquatique 22, et
- pour les autres, aux moyens de propulsion terrestre 27, par l’intermédiaire de moyens de transmission appropriés.
Les moyens de propulsion terrestre 27 se situent avantageusement au niveau des parties latérales de la coque à fond plat 21.
Par ailleurs, le circuit hydrique 23 comprend :
- une bouche d’aspiration 231 (amont), ou bec d’aspiration, au niveau de laquelle le milieu aquatique pollué est destiné à être aspiré, et
- une sortie de refoulement 232 (aval), destinée à être raccordée au couple module d’extraction 3 / module de pompage 4.
La bouche d’aspiration 231 est destinée à être plongée dans le milieu aquatique et à cheminer au niveau de sa surface.
La bouche d’aspiration 231 consiste en un organe en forme générale d’entonnoir qui comporte un orifice avant d’entrée 2311 et un orifice arrière de sortie 2312.
L’orifice avant d’entrée 2311 a une forme générale rectangulaire (comme illustré sur les figures 2 et 4), avec par exemple une largeur comprise entre 500 et 4 000 mm et une hauteur comprise entre 50 et 500 mm.
L’orifice arrière de sortie 2312 est raccordé à la sortie de refoulement 232 par le biais de conduits.
Pour un positionnement optimal en surface, cette bouche d’aspiration 231 peut être équipée des moyens suivants (non représentés) :
- des moyens de flottaison, permettant le maintien en surface de cette bouche d’aspiration 231 et/ou
- des moyens pour ajuster l’inclinaison de cette bouche d’aspiration 231 par rapport à l’horizontal.
Les moyens de flottaison consistent par exemple en au moins un flotteur.
Par « maintien en surface », on englobe un maintien à environ 100 mm en-dessous de la surface de l’eau.
Les moyens d’ajustement d’inclinaison consistent par exemple en des moyens mécaniques classiques en soi.
En l’espèce, la bouche d’aspiration 231 est portée par la coque 21, par le biais de moyens de déploiement en porte-à-faux 235.
La partie opérative 24 de ce module véhicule aquatique flottant 2 comprend avantageusement un circuit hydraulique 241 comportant des actionneurs hydrauliques 242, notamment les moteurs et vérins équipant les moyens de propulsion 22 et 27 précités (figure 5).
Par « actionneur hydraulique », on entend un élément moteur pour transformer l’énergie hydraulique en énergie mécanique.
De tels actionneurs hydrauliques englobent notamment les vérins hydrauliques et les moteurs hydrauliques.
De préférence, ce module véhicule aquatique flottant 2 comporte deux circuits auxiliaires :
- un premier circuit auxiliaire connecté aux actionneurs hydrauliques 242 des moyens de propulsion 22 et 27, et
- un second circuit auxiliaire connecté avec les autres moyens de la partie opérative 24, notamment pour le pilotage de leurs actionneurs hydrauliques 242 respectifs.
De manière générale, le circuit hydraulique 241 est avantageusement du type dit à « centre fermé >> ou à « circuit fermé >>.
Un tel circuit, souvent appelé encore « système de détection de charge >> ou « load sensing », repose sur un distributeur commandé par la pression du circuit hydraulique 241 et monté entre le groupe motopompe et les distributeurs.
Il agit avantageusement sur un vérin d’inclinaison d’un plateau du groupe motopompe (pompe à cylindrée variable) et régule ainsi le débit de ce groupe motopompe en fonction de la pression du circuit.
Selon un mode de réalisation préféré représenté sur la figure 5, cette partie opérative 24 est associée à des moyens de commande 25 comprenant :
- un boîtier électronique de commande 251, pour le pilotage dudit au moins un actionneur hydraulique 242, et
- une interface utilisateur 252, pour le pilotage dudit au moins un actionneur hydraulique 242 par l’intermédiaire dudit boîtier électronique de commande 251.
Le boîtier électronique de commande 251 consiste avantageusement en un dispositif courant du genre calculateur numérique, conçu pour fonctionner sur les engins mobiles intégrant un circuit hydraulique et apte à résister aux vibrations comme aux variations de températures.
Ce boîtier électronique de commande 251, désigné encore « système embarqué >> ou « système enfoui >> ou « firmware », comprend des microprocesseurs à basse consommation d’énergie ou des microcontrôleurs, associés à une partie mémoire sur laquelle est enregistré un programme d’ordinateur.
La partie mémoire consiste généralement en une mémoire morte (ROM), EPROM, EEPROM, FLASH, etc.
Ce boîtier de commande 251 est avantageusement équipé encore :
- d’entrées analogiques ou d’entrées numériques, destinées à être connectées notamment à des capteurs et à l’interface utilisateur 252 ;
- de sorties puissance, permettant de piloter directement des distributeurs proportionnels ainsi que des servocommandes de pompes.
Le programme d’ordinateur enregistré au sein de ce boîtier électronique de commande 251 est programmé à façon.
Ce programme d’ordinateur comporte en particulier des moyens de code de programme pour le pilotage des différents actionneurs hydrauliques 252, lorsque ledit programme d’ordinateur est exécuté par ce boîtier électronique de commande 251.
En particulier, le programme d’ordinateur comporte des moyens de codes de programme pour la mise en oeuvre de rampes d’accélération et de décélération, lorsque ledit programme d’ordinateur est mis en oeuvre par le boîtier électronique de commande 251.
Ces rampes d’accélération et de décélération sont ajustées à façon pour chacun des actionneurs, de manière à optimiser la souplesse de fonctionnement selon notamment les attentes des utilisateurs et les contraintes de sécurité.
L’interface utilisateur 252, implantée au sein d’un poste de pilotage et connectée au boîtier électronique de commande 251, comprend des commandes électriques, à savoir par exemple :
- un volant de commande, et/ou
- au moins un levier de commande (synonyme de « joystick »), et/ou
- au moins un pédalier de commande, et/ou
- au moins un bouton de commande.
Cette interface utilisateur 252 permet le pilotage du circuit hydraulique 241 par le conducteur, via le boîtier électronique de commande 251.
Les moyens de commande 25 peuvent encore comporter des moyens 253 pour leur pilotage à distance par le biais d’une télécommande (non représentée), avantageusement du genre radiocommande par « onde hertzienne >> ou onde radio.
Pour cela, les moyens de pilotage à distance comportent avantageusement :
- au moins une antenne de réception et
- un module récepteur haute fréquence, implanté entre ladite antenne et le boîtier électronique de commande 251.
De son côté, la radiocommande comporte avantageusement :
- une interface utilisateur consistant en au moins un levier, une molette ou une gâchette,
- au moins une antenne d’émission,
- un module émetteur haute fréquence, implanté entre ladite antenne et ladite interface utilisateur, et
- une batterie.
Module de pompage
Le module de pompage 4 est avantageusement conditionné dans un conteneur 41 (par exemple un conteneur 40 pieds) pour faciliter son transport et sa mise en oeuvre (représenté de manière translucide sur la figure 6).
Plus généralement, ce module de pompage 4 comporte un piètement 411 pour une pose sur le sol ou sur un véhicule (terrestre ou aquatique), comme représenté sur les figures 9 et 10 décrites ci-après.
Encore de manière générale, le module de pompage 4 consiste avantageusement en un module pour l’aspiration en continu du milieu aquatique pollué.
Selon une forme de réalisation préférée, ce module de pompage 4 consiste en un module pour l’aspiration par dépression.
La force d’aspiration par dépression est par exemple une dépression de -0,5 à -1,5 bar, avec une vitesse du flux de 2 à 4 m/s.
La capacité de pompage est avantageusement comprise entre 100 et 1000 m3/h, de préférence encore entre 300 et 700 m3/h.
Pour cela, tel que représenté sur les figures 1 et 6, un tel module de pompage 4 comprend avantageusement un circuit hydrique 42, 43, 44 équipé de :
- au moins une pompe à vide 42,
- au moins une cuve de pompage 43, et
- des bouches entrée / sortie 44, avec au moins une bouche entrée 441 (amont - aspiration) destinée à être raccordée au module véhicule aquatique flottant 2 et au moins une bouche sortie 442 (aval - refoulement) destinée à être raccordée au module d’extraction 3 (figure 1).
La pompe à vide 42 comporte un moteur pour assurer son fonctionnement.
La mise en route de la pompe à vide 42 crée un vide en aspirant l’air de la cuve de pompage 43. La pression dans la cuve de pompage 43 devient inférieure à la pression atmosphérique, provoquant une dépression dans cette cuve de pompage 43 et une aspiration du milieu aqueux.
En l’espèce, le module de pompage 4 comprend deux couples pompe à vide 42 / cuve de pompage 43, de manière à obtenir une aspiration continue (ou au moins sensiblement continue) au niveau de la bouche d’aspiration 231.
Cette aspiration continue permet d’éviter une fragmentation de la nappe de végétaux aquatiques (contrairement à une aspiration discontinue qui aurait tendance à générer des à-coups sur la nappe et à générer une séparation des algues entrelacées). Ainsi, lorsqu’une partie de la nappe d’algues est captée par la bouche d’aspiration 231, celle-ci tend à entrainer le reste de la nappe.
Pour son fonctionnement, ce module de pompage 4 peut être associé à un groupe générateur 45, électrique ou thermique hydraulique (figure 1).
Module d’extraction
Deux formes de réalisation du module d’extraction 3, similaires l’une par rapport à l’autre, sont représentées sur les figures 7 et 8.
Le module d’extraction 3 comprend un châssis 31 équipé de différents moyens :
- des moyens 32 pour l’extraction des éléments flottants depuis le milieu aquatique,
- une bouche d’entrée 33, pour l’alimentation des moyens d’extraction 32 avec le milieu aquatique pollué (figure 1), et
- une sortie de refoulement 34, pour l’évacuation du milieu aquatique dépollué, avantageusement pour son renvoi vers la mer (figure 1).
Le châssis 31 de ce module d’extraction 3 comporte un piètement 311 pour une pose sur le sol ou sur un véhicule (terrestre ou aquatique) comme représenté sur les figures 9 et 10.
Les moyens d’extraction 32 comprennent avantageusement :
- un bac 321, destiné à recevoir le mélange éléments flottants / eau qui est issu du module de pompage 4, et
- un tapis séparateur 322, destiné à extraire les végétaux aquatiques par rapport au milieu aquatique.
Le bac 321 consiste ici en un bac inox, comportant notamment une ouverture supérieure 3211 (ouverte vers le haut).
Ce bac 321 comporte la bouche d’entrée 33 et la sortie de refoulement 34 précitées.
La bouche d’entrée 33 de ce module d’extraction 3 est raccordée au module véhicule aquatique flottant 2 via le module de pompage 4.
Cette bouche d’entrée 33 se situe avantageusement au niveau haut de bac 321, via un amortisseur de flux.
La sortie de refoulement 34 se présente avantageusement sous la forme de plusieurs sorties sous la forme de trop plein ; des sorties basses (sous le tapis séparateur 322) peuvent également être prévues pour évacuer le sable par une ouverture régulière formant chasse d’eau.
Ce bac 321 est avantageusement équipé de moyens pour l’agitation du milieu aquatique pollué (de préférence des moyens de bullage).
Le tapis séparateur 322 consiste quant à lui en un tapis sans fin ajouré qui comporte une pluralité d’ouvertures adaptées au passage de l’eau tout en retenant les végétaux aquatiques.
Ce tapis séparateur 322 comporte en particulier un brin supérieur 3221 incliné, s’étendant de part et d’autre de l’ouverture supérieure 3211 du bac 321 et avec une pente ascendante.
Ce tapis séparateur 322 (et en particulier son brin supérieur incliné) comporte ainsi deux parties, qui s’étendent de part et d’autre de l’ouverture supérieure 3211 du bac 321 :
- une partie amont 322a qui s’étend dans le bac 321, sous la surface de l’eau présente dans ce bac 321, pour la collecter des éléments flottants, et
- une partie aval 322b qui s’étend en-dehors dudit bac 321, pour le relargage de ces éléments flottants.
Le tapis séparateur 322 est associé à un actionneur hydraulique (non représenté) pour le cheminement de son brin supérieur incliné 3221, par exemple un moteur hydraulique associé à l’un de ses tambours d’extrémité.
Le brin supérieur 3221 est ainsi destiné à cheminer dans un sens ascendant, depuis la partie amont 322a vers la partie aval 322b.
Réseau de canalisations
Le réseau de canalisations 5 relie les modules 2, 3 et 4, pour la circulation du milieu aquatique pollué entre lesdits modules 2, 3 et 4 sous l’action de module de pompage 4.
En l’espèce, le réseau de canalisations 5 comprend une canalisation amont 51 s’étendant entre la sortie de refoulement 232 du module véhicule aquatique flottant 2 et la bouche entrée 441 du module de pompage 4.
Cette canalisation amont 51 comporte avantageusement une paroi flottante 511 pour assurer la flottabilité de cette canalisation amont 51 au niveau de la surface du milieu aquatique.
Par exemple, cette paroi flottante 511 comporte des parties flottantes annulaires, rapportées sur la paroi flottante 511, réalisées par exemple en polyéthylène.
Selon un mode de réalisation préféré, le réseau de canalisations 5 comprend encore :
- une canalisation intermédiaire 52, raccordée entre la bouche sortie 442 du module de pompage 4 et la bouche d’entrée 33 du module d’extraction 3, avantageusement flottante, et
- une canalisation aval 53, raccordée à la sortie de refoulement 34 du module d’extraction 3.
Moyens additionnels pour le traitement des éléments flottants
Le système de nettoyage 1 peut encore comprendre, en aval du module d’extraction 3, des moyens additionnels 6 (avantageusement sous la forme de modules distincts) qui sont utiles au traitement des éléments flottants collectés (représentés très schématiquement sur la figure 1).
A cet égard, ces moyens additionnels 6 sont par exemple choisis parmi :
- des moyens 61 pour le broyage des éléments flottants, et/ou
- des moyens 62 pour le compactage des éléments flottants.
Ce système de nettoyage 1 peut également comporter des moyens 63 pour le stockage des éléments flottants, en aval du module d’extraction 3, avantageusement intercalés entre les moyens de broyage 61 et les moyens de compactage 62.
Les moyens de broyage 61 consistent par exemple en des moyens pour broyer les algues de façon à obtenir une matière apte à être pompée par une pompe conventionnelle.
Les moyens de compactage 62 consistent par exemple en des moyens de compactage avec système de vis sans fin dans un tamis.
Ces moyens de compactage 62 assurent avantageusement une réduction d’au moins 50% du broyât, principalement par extraction de l’eau qui est rejetée dans le milieu aquatique.
La présence des moyens de stockage 63 est en particulier intéressante en tant que « tampon >>, dans le cas d’une différence de rendement entre les moyens de broyage 61 et les moyens de compactage 62 (en particulier un rendement supérieur des moyens de broyage 61 par rapport aux moyens de compactage 62).
La capacité des moyens de stockage 63 est avantageusement comprise entre 20 et 300 m3.
De manière alternative, les moyens de stockage 63 peuvent être implantés directement en aval du module d’extraction 3 (comme illustré schématiquement en relation avec la figure 7), en vue d’une valorisation ultérieure.
Procédé de mise en œuvre du système de nettoyage
La mise en œuvre du système de nettoyage 1 selon l’invention commence avantageusement par une phase d’installation de ce système de nettoyage 1.
Cette phase d’installation comprend avantageusement deux étapes :
- une première étape au cours de laquelle le module de pompage 4 et le module d’extraction 3 sont implantés soit sur un navire N flottant sur le milieu aquatique pollué M (solution « mer >>), tel que représentée sur la figure 9, soit sur une berge B du milieu aquatique pollué M (solution « mer et plage >>), tel que représenté sur la figure 10, puis
- une seconde étape au cours de laquelle le module véhicule aquatique flottant 2 est mis à l’eau sur ce milieu aquatique pollué M.
Dans le cas d’un navire N, on utilise avantageusement un navire du type barge, prévu pour le transport de charges, avec un pont éventuellement équipé d’au moins une grue.
Le module de pompage 4 et le module d’extraction 3 sont alors agencés sur le pont de ce navire N.
La mise en œuvre est poursuivie par une phase de collecte du milieu aquatique pollué, et d’obtention du milieu aquatique dépollué de ces éléments flottants F.
Lors de cette phase de collecte, un opérateur intervient sur l’interface utilisateur 252 du module véhicule aquatique flottant 2, provoquant un pilotage des différents actionneurs hydrauliques 241 précités par l’intermédiaire du boîtier électronique de commande 251.
Le module véhicule aquatique flottant 2 est ainsi amené par l’opérateur à proximité des éléments flottants F qui sont regroupés au niveau de la surface de l’eau (par exemple un banc de végétaux aquatiques), par un pilotage adapté des moyens de propulsion aquatique 22 (voire des moyens de propulsion terrestre 27).
La bouche d’aspiration 231 est alors déployée et agencée en regard des éléments flottants F à collecter.
Le module de pompage 4 est alors mis en marche pour générer la circulation du milieu aquatique polluée (y compris des éléments flottants F en présence) depuis le module véhicule aquatique flottant 2 jusqu’au module d’extraction 3, via le réseau de canalisations 5.
Lors de cette circulation, les éléments flottants, en suspension dans l’eau, passent par le module de pompage 4 et ressortent au niveau du bac 321 du module d’extraction 3.
Dans ce module d’extraction 3, les moyens d’extraction 32 extraient alors les éléments flottants en présence dans le milieu aquatique, de sorte à relarguer le milieu aquatique dépollué par la sortie de refoulement 34.
Pour assurer cette extraction, le brin supérieur incliné 3221 du tapis séparateur 322 chemine en continu, et dans un même sens, pour extraire et entraîner les éléments flottants hors du bac 321.
Les éléments flottants circulent ainsi jusqu’à l’extrémité aval du tapis séparateur 322 où ils peuvent chuter au sein des moyens additionnels 6 pour le stockage / traitement.
Par exemple, les éléments flottants peuvent être broyés par les moyens de broyage 61, puis peuvent subir un traitement de compactage au sein des moyens de compactage 62.
Au moins une partie de ces éléments flottants broyés peut être stockée temporairement dans les moyens de stockage 63, notamment de manière à tenir compte de la différence de vitesse de traitement entre les moyens de broyage 61 et les moyens de compactage 62.
Les éléments flottants broyés et compactés, issus des moyens de compactage 62, peuvent être stockés dans des contenants, par exemple dans de grands récipients vrac souples (GRVS) ou « big-bag >>.
De tels récipients sont avantageusement réalisés en textile technique résistant (souvent en polypropylène épais) revêtu ou non, muni de sangle(s) pour permettre la manutention au moyen par exemple d’un chariot élévateur ou d’un crochet de grue ; leur capacité unitaire avoisine avantageusement mille litres.
De manière alternative, les éléments flottants circulent jusqu’à l’extrémité aval du tapis séparateur 322 où ils peuvent chuter au sein de moyens de stockage 63 (par exemple en bennes) en vue d’un traitement ultérieur (par exemple broyage et/ou compactage).
De manière générale, la structure en « modules >> du système de nettoyage selon l’invention a l’intérêt d’offrir une souplesse de transport et de mise en œuvre (mer et mer / plage).
En ce sens, le module de pompage 4 et le module d’extraction 3 sont avantageusement implantés sur un navire N (solution « mer ») pour collecter les éléments flottants avant qu’ils n’atteignent la côte.
Le module véhicule aquatique flottant 2 a l’intérêt d’être maniable pour atteindre efficacement les éléments flottants. Un faible tirant d’eau lui permet également de venir au plus près de la côte.
Pour collecter les éléments flottants ayant atteints la côte, le module de pompage 4 et le module d’extraction 3 peuvent également être implantés sur la berge B du milieu aquatique pollué M (solution « mer et plage ») au moyen d’un véhicule terrestre de transport.
Le module véhicule aquatique flottant 2 peut ensuite sillonner la côte pour collecter les éléments flottants à destination du module d’extraction 3.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Système de nettoyage d’un milieu aquatique, pour la collecte d’un milieu aquatique pollué par des éléments flottants au niveau de sa surface et pour l’obtention d’un milieu aquatique dépollué desdits éléments flottants, caractérisé en ce que ledit système de nettoyage comprend trois modules :(a) un module véhicule aquatique flottant (2), comprenant une coque (21) qui porte :- des moyens (22) pour la propulsion aquatique dudit module véhicule aquatique flottant (2),- un circuit hydrique (23) comprenant une bouche d’aspiration (231) au niveau de laquelle ledit milieu aquatique pollué est destiné à être aspiré, (b) un module d’extraction (3), destiné à recevoir ledit milieu aquatique pollué provenant dudit module véhicule aquatique flottant (2), lequel module d’extraction (3) comprend :- des moyens (32) pour l’extraction desdits éléments flottants depuis ledit milieu aquatique, et- une sortie de refoulement (34) dudit milieu aquatique dépollué, et (c) un module de pompage (4), adapté à générer une circulation dudit milieu aquatique polluée depuis ladite bouche d’aspiration (231) dudit module véhicule aquatique flottant (2) jusqu’audit module d’extraction (3), et lequel système de nettoyage comporte un réseau de canalisations (5) reliant lesdits modules (2, 3, 4), pour la circulation dudit milieu aquatique pollué entre lesdits modules (2, 3, 4).
- 2. Système de nettoyage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module véhicule aquatique flottant (2) est distinct du module d’extraction (3) et du module de pompage (4) et, de préférence encore, les trois modules (2, 3, 4) sont distincts les uns des autres.
- 3. Système de nettoyage selon l’une quelconque des revendications 1 ou2, caractérisé en ce que le module d’extraction (3) et le module de pompage (4) comportent un piètement (311,411 ), pour une pose sur le sol ou sur un véhicule.
- 4. Système de nettoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à3, caractérisé en ce que le module de pompage (4) est conditionné dans un conteneur (41).
- 5. Système de nettoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le module de pompage (4) consiste en un module pour l’aspiration par dépression.
- 6. Système de nettoyage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le module de pompage (4) comprend au moins une pompe à vide (42), avantageusement un couple de pompes à vide (42).
- 7. Système de nettoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à6, caractérisé en ce que le module d’extraction (3) comprend un tapis séparateur (322) qui comporte des ouvertures dimensionnées pour le passage du milieu aquatique et pour la retenue des éléments flottants.
- 8. Système de nettoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à7, caractérisé en ce que le réseau de canalisations (5) comprend une canalisation amont (51) s’étendant entre une sortie de refoulement (232) du module véhicule aquatique flottant (2) et le module de pompage (4), laquelle canalisation amont (51) comporte une paroi flottante (511) pour assurer la flottabilité de ladite canalisation amont (51) au niveau de la surface dudit milieu aquatique.
- 9. Système de nettoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à8, caractérisé en ce que le réseau de canalisations (5) comprend :- une canalisation intermédiaire (52), raccordée entre le module de pompage (4) et le module d’extraction (3), et- une canalisation aval (53), raccordée à la bouche de refoulement (34) du module d’extraction (3).
- 10. Système de nettoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à9, caractérisé en ce que le module véhicule aquatique flottant (2) comporte encore des moyens de propulsion terrestre (27), formant un module véhicule amphibie.
- 11. Procédé de mise en oeuvre d’un système de nettoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’il comprend :(a) une phase d’installation dudit système de nettoyage (1), au cours de laquelle :- le module de pompage (4) et le module d’extraction (3) sont implantés sur une berge (B) dudit milieu aquatique pollué ou sur un navire (N) flottant sur ledit milieu aquatique (M) pollué, et- le module véhicule aquatique flottant (2) est mis à l’eau sur ledit milieu aquatique (M) pollué, (b) une phase de collecte dudit milieu aquatique (M) pollué, et d’obtention dudit milieu aquatique (M) dépollué desdits éléments flottants.
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020043986A1 (fr) | 2020-03-05 |
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