WO1996034678A1 - Dispositif de mise en pression a actionnement liquide, pour une installation de dessalement d'eau de mer ou d'eaux saumâtres - Google Patents

Dispositif de mise en pression a actionnement liquide, pour une installation de dessalement d'eau de mer ou d'eaux saumâtres Download PDF

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WO1996034678A1
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Bernard Marinzet
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/10—Accessories; Auxiliary operations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B5/00—Machines or pumps with differential-surface pistons
    • F04B5/02—Machines or pumps with differential-surface pistons with double-acting pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Definitions

  • the invention relates to a pressurization device with liquid actuation in particular for a seawater or brackish water desalination installation by reverse osmosis, as well as a seawater desalination installation by reverse osmosis. comprising at least one such device.
  • a device for pressurizing water for a water treatment installation comprises at least one pressurizing chamber (12 or 32) in which a pressurizing piston (13 or 33) slides, and a actuation chamber (14 or 34) in which slides an actuating piston (1 5 or 35) integral with the pressurizing piston (13 or 33), this set of pistons (1 3, 1 5 or 33, 35 ) being able to slide between a position emptying the pressurization chamber (12 or 32) and a position filling the pressurization chamber (12 or 32), the actuation chamber (14 or 34) being of surface of base higher than that of the pressurizing chamber (12 or 32), characterized in that the actuating piston is loaded with a ballast so that pressure is exerted on the actuating piston in order to bring the piston assembly to the position emptying the pressurization chamber (12 or 32), and by the fact that it comprises orte a return means which can be controlled to return the set of pistons in the position filling the pressurization chamber (1 2 or 32).
  • this set of pistons being capable of sliding between a position emptying the pressurizing chamber and a position filling the pressurizing chamber, the actuating chamber having a base surface greater than that of the pressurization chamber.
  • the actuation chamber is connected at each end, via actuation valves, to a low pressure water supply supplied by a pump. It is also provided at each end of the drain valves.
  • the actuating piston is moved in one direction or the other depending on whether one or the other of the actuating valves is open, the drain valve at the same end being closed and the drain valve at l the opposite end being open.
  • One of the aims of the invention is to propose a device for pressurizing water, in particular seawater or brackish water, for a seawater desalination installation, which makes it possible to reduce the consumption of energy required to operate the installation.
  • Another object of the invention is to provide an installation for desalinating seawater or brackish water using the pressurizing device according to the invention.
  • the invention is particularly applicable to a device for pressurizing water, in particular for a seawater or brackish water desalination installation by reverse osmosis, installation comprising a reservoir of seawater or of brackish water to be desalinated connected by a supply conduit to a reverse osmosis desalination filter assembly itself connected to a fresh water storage tank and a supersalted water storage tank;
  • the device comprises at least one pressurizing chamber, one end of which opens onto a section of the supply duct arranged between an upstream valve or valve and a downstream valve or valve, and in which a pressurizing piston slides, and a actuation chamber communicating at one end with the atmosphere, and in which slides an actuating piston, the actuating piston being integral with the pressurizing piston, this set of pistons being capable of sliding between a position emptying the pressurizing chamber and a position filling the pressurizing chamber, the actuation chamber being of greater surface area than that of the pressurization chamber; in accordance with one aspect of
  • the ballast can be constituted at least partially by a rigid mass, or by a column of liquid.
  • the device can be immersed in a volume of liquid; the actuation chamber can be immersed in a volume of liquid with which it communicates at its upper end so as to transmit the pressure of the liquid on the actuation piston.
  • the actuation chamber can be isolated from the volume of liquid by a flexible bellows; the liquid can be at constant level; the actuation chamber and the pressurization chamber or chambers and the part of the supply duct connecting the pressurization chamber to the reverse osmosis filter assembly can be placed vertically in line with one another.
  • the pressurization chamber or chambers can be arranged inside the actuation chamber.
  • the ballast can be a flexible tank with variable pressure.
  • the ballast can be connected by a filling conduit to a source of pressurized air and by an expansion conduit to the outside atmosphere, these conduits being controlled respectively by a filling valve or valve and an expansion valve or valve.
  • the ballast is preferably connected by a filling duct to a source of pressurized air and by an expansion pipe to the external atmosphere or advantageously to a ballast of another device thus creating a pressurized network limiting losses of 'air.
  • the transfer of air from one ballast to another can be carried out by blowing machines integrated into the pressurized network. These conduits being controlled respectively by valves or valves.
  • the ballast can be a rigid tank.
  • the ballast is then preferably connected at least by an air filling duct to a source of pressurized air and by a liquid filling duct to a liquid source, these ducts being controlled respectively by a valve or a check valve. air filling and a liquid filling valve or valve.
  • the ballast may include an air expansion valve or valve.
  • the opening and closing of the valves or valves for air filling and / or expansion and / or filling of ballast liquid, as well as, if necessary, valves or valves upstream and downstream of the supply duct, can be controlled by a programmable controller.
  • the device also makes it possible to recover part of the energy used by placing an expansion turbine on the duct connecting the desalination filter assembly and the reservoir of brine, so as to improve the yield.
  • a seawater or brackish water desalination installation advantageously comprises at least one pressurizing device according to the invention.
  • the installation comprises several filtration modules each equipped with a filter assembly and with a pressurization device according to the invention, the ballasts being supplied in series by the same source of air or compressed gas for a successive operation of the devices.
  • a piston pumping (or pressurization) water device for a water treatment installation comprises:
  • a first water pumping piston capable of sliding in a pressurization chamber (or pressurization) or first cylinder
  • a second piston capable of sliding in a chamber (for actuation) or second cylinder, • mechanical drive means (such as a rod ensuring a rigid connection) of said first piston by said second piston,
  • the device comprises means for driving said second piston in a reciprocating translational movement, characterized in that said means for driving said second piston comprise a ballast (that is to say a sealed compartment capable of being filled with a first fluid such as water and a second fluid such as air), which is immersed in a fluid; the device comprises means for filling said ballast with said fluid (such as water) and said gas (such as air) successively.
  • a ballast that is to say a sealed compartment capable of being filled with a first fluid such as water and a second fluid such as air
  • the device comprises means for filling said ballast with said fluid (such as water) and said gas (such as air) successively.
  • said water pumping device comprises at least two devices capable of operating alternately and substantially in phase opposition and comprises means for transferring the gas (air) between the ballasts of each of said pumping devices, which transfer means preferably comprise one or more blowing machines (such as a fan or blower); the height of the tank in which the ballast (s) is immersed, is greater than the stroke of said second piston (or actuating piston) and is preferably less than double or triple this stroke.
  • blowing machines such as a fan or blower
  • FIG. 1 is a schematic view of a seawater or brackish water desalination plant comprising a pressurizing device according to the invention, in an intermediate position of a set of pistons being filled a pressurization chamber;
  • Figure 2 is a view similar to Figure 1 in a position of the piston assembly filling the pressurization chamber;
  • FIG. 3 is a view similar to Figure 1 in a position of the piston assembly emptying the pressurization chamber;
  • Figure 4 is a schematic view of a liquid pressurizing device according to the invention in an alternative embodiment, in position of the set of pistons emptying the pressurizing chamber;
  • Figure 5 is a view similar to Figure 4, in position of the piston assembly filling the pressurization chamber.
  • Figure 6 illustrates in partial schematic sectional view through a vertical plane, an installation equipped with two substantially identical pressurization devices which operate in phase opposition to supply a filtration unit.
  • identical reference numerals in the various figures denote identical or similar elements.
  • Figures 1 to 3 and 6 schematically show an embodiment of a seawater or brackish water desalination installation by reverse osmosis equipped with one (two in the case of Figure 6) device ( s) pressurizing with liquid actuation according to the invention.
  • each of the two devices marked A or B
  • the components of each of the two devices are marked by a mark identical to those of FIGS. 1 -3 followed by the letter A or B respectively.
  • This installation comprises a reservoir 1 of seawater or of pre-treated brackish water to be desalinated, which is connected by a supply duct 2 (2A, 2B in FIG. 6) to a filter assembly for desalination by reverse osmosis 3, itself connected by a duct 4 to a fresh water storage tank 5 and by a duct 6 to a supersalted water storage tank 7.
  • valves or valves 9 and 10 can be ordered to open and close, or else be constituted by non-return valves.
  • the pressurizing device 1 1 comprises a pressurizing chamber 12 (12A, 12B FIG. 6) of revolution or the like, arranged vertically, which opens at one end onto the section 8 of the supply duct 2 between the valves 9 and 1 0, and in which a pressurizing piston 1 3 (1 3A, 1 3 B FIG. 6) is capable of sliding between a low position emptying the chamber 12 and a high position filling the chamber 12.
  • the pressurizing device 1 1 also comprises a second chamber called the actuation chamber 14 (14A, 14B) also of cylindrical shape of revolution or the like, likewise height that the chamber 12, arranged vertically above the pressurizing chamber 12 and in the extension of the latter, and in which an actuating piston 15 is capable of sliding between a low position against lower stops 16 nearby from the bottom of the actuation chamber 14 and a high position against upper stops 17.
  • the actuation chamber 14 also of cylindrical shape of revolution or the like, likewise height that the chamber 12, arranged vertically above the pressurizing chamber 12 and in the extension of the latter, and in which an actuating piston 15 is capable of sliding between a low position against lower stops 16 nearby from the bottom of the actuation chamber 14 and a high position against upper stops 17.
  • the actuating chamber 14 communicates by its bottom with the external atmosphere by means of a connecting duct 1 8.
  • the pressurizing piston 1 3 and the actuating piston 1 5 are rigidly secured to one another by a connecting rod 19, which passes through the bottom of the actuating chamber through an orifice 20.
  • the pressurization chamber 12 and the actuation chamber 14 are substantially the same height.
  • the set of pistons 13, 1 5 formed by the two pistons connected by the rod 1 9 is movable between two extreme positions, a high position filling the pressurizing chamber 12 and a low position emptying the setting chamber pressure 12.
  • the part of the supply conduit 2 connecting the pressurization chamber 12 to the reverse osmosis filter assembly 3, the pressurization chamber 12 itself and the actuation chamber 1 4 are here placed in the extension one from the other and vertically, so as to minimize pressure losses and lateral forces during operation.
  • the surface of the actuating piston 15 is greater than the surface of the pressurizing piston 13, so that the assembly constitutes a pressure multiplier.
  • the pressure ratio is proportional to the square of the diameter ratio.
  • the pressurizing device 1 1 is, in the example shown in FIGS. 1 to 3, immersed in a volume of liquid 21, for example water, with which the upper end of the actuation chamber 14 communicates with so as to transmit the pressure of the liquid on the actuating piston 1 5, so that pressure is permanently exerted by the liquid on the actuating piston
  • the actuating piston 1 5 could be surmounted by a column of water or liquid (in accordance with FIG. 6 in particular)
  • the value of the pressure exerted by the liquid on the actuating piston 15 is a function of the height of the column of liquid above the actuating piston 1 5.
  • the volume of liquid 2 1 in which the pressurizing device 1 1 is immersed is level (reference 100 in FIG. 6) substantially constant.
  • the force exerted is therefore at least that of the water column surmounting the actuating piston when the set of pistons 13,
  • the pressure exerted on the actuating piston 15 comprises, on the one hand, a fixed component, equivalent to the pressure exerted by a ballast of constant weight, which constitutes a minimum and which is attributable to the height of the column. water and solid mass surmounting the actuating piston 1 5 in the high position of the piston assembly 13, 15, and, on the other hand, a variable component which can be added to the fixed component, attributable to the additional water level in the other positions of the piston assembly 13, 1 5.
  • ballast the fixed component of the pressure
  • the actuating piston 15 further comprises a return means constituted by an air tank called ballast 22 at variable pressure or not fixed to the piston 1 5 for example by cables 23 while also being immersed in the volume of liquid 21.
  • the ballast 22 is connected by a filling conduit 24 to a source of compressed air 25 and by an expansion conduit 26 to the external atmosphere, the conduits 24 and 26 being controlled by filling or expansion valves 27 or valves 28.
  • the ballast is a flexible tank, which has a negligible volume when it is empty, and which can be inflated so that it rises towards the surface, driving the 'together. pistons 13, 1 5.
  • the upward force developed by the inflated ballast must be greater than the sum of the opposing forces due to the pressure maximum exerted by the column of liquid surmounting the actuating piston 15.
  • the downstream valve or valve 10 of the supply conduit 2 is closed, and the upstream valve or valve 9 open.
  • the filling valve 27 is opened so as to fill the ballast 22 with pressurized air. This rises, driving the set of pistons 13, 1 5, which causes the progressive filling of the pressurization chamber 12 with salt water to be desalted coming from the salt water tank 1 (figure 1).
  • valve or downstream valve 10 of the supply duct 2 is then opened (except in the case of a non-return valve, in which case the opening is done automatically), and simultaneously, the expansion valve is opened 28 so as to empty the ballast 22.
  • the pressurized air contained in the ballast 22A of device A is advantageously drained into a ballast 22B of another device B itself in the filling phase by means of blowing machines 25.
  • the air losses from the network under pressure NC2A, NC2B can be filled by a supply of external air under pressure, for example from a compressor (not shown).
  • the pressure exerted by the liquid surmounting the actuating piston 1 5 causes the set of pistons 13 to descend,
  • the device is then ready for a new operating cycle, the different stages of which are preferably controlled by a programmable controller (not shown in the figures).
  • a turbine 29 can be placed on the duct
  • a recovery pump 30 can be connected to one and the other of the tanks 5, 7 so as to reject the supercharged water by a nozzle 3 1, and direct the fresh water to a main fresh water tank 32 .
  • the installation could be composed of several filtration modules each comprising a filter assembly and a pressurizing device according to the invention, the ballasts being supplied in series by the same source of air or gas under pressure.
  • FIGS. 4 and 5 represent a pressurizing device 3 1 according to the invention in an alternative embodiment also used in FIG. 6.
  • This device 3 1 is intended for pressurizing a liquid, in particular sea water or brackish water with a view to its desalination or its filtration, for example in an installation of the type described above. and shown in Figures 1 to 3.
  • the device 3 1 comprises in the example presented two pressurizing chambers 32A and 32B in each of which slides a pressurizing piston 33A and 33B and an actuating chamber 34 in which slides an actuating piston 35.
  • the actuating chamber 34 is not arranged vertically above the pressurizing chambers 32 as in the example of FIGS. 1 to
  • pressurizing chambers 32 are arranged inside the actuating chamber 34.
  • the actuating chambers 34 and pressurizing chambers 32 are approximately of the same height.
  • This arrangement has the advantage of considerably reducing the height of the force multiplier of the device 3 1.
  • the pressure multiplier ratio remains given by the ratio of the surfaces, of the actuating piston 35 on the one hand, and of all of the pressurizing pistons 33 on the other hand.
  • the actuating piston 35 is surmounted by a ballast 36, itself surmounted by a ballast 37 constituting a return means.
  • the entire device 3 in particular the actuation chamber 34 and the ballast 37, is immersed in a volume of liquid 38.
  • the ballast 37 here consists of a rigid tank and not of an inflatable flexible tank. It is rigidly fixed to the actuating piston 35 by means of the ballast 36.
  • the ballast 37 is connected (these connections not being shown in FIGS. 4 and 5) by an air filling duct to an air source compressed and by a liquid filling conduit to the liquid 38 in which the device 31 is immersed, the opening and closing of the conduits being controlled by air and liquid filling valves. Pressure is permanently exerted by the ballast 36 on the actuating piston 35 in order to bring all of the pistons 33, 35 to the position emptying the pressurization chambers 32.
  • the sum of the pressures due to the ballast and to the ballast filled with liquid must be sufficient to bring all the pistons 33, 35 from any position towards the low position.
  • the set of pistons 33, 35 thus naturally slides towards the position emptying the pressurization chambers 32 shown in FIG. 4.
  • ballast 37 If the ballast 37 is supplied with compressed air, the latter empties of the liquid, and the upward force of the ballast 37 causes the the set of pistons 33, 35 towards the position filling the pressurization chambers 32, which is shown in FIG. 5.
  • the upward force developed by the ballast 37 filled with air must be greater than the sum of the opposing forces due to the pressure exerted by the ballast 36 and to the maximum additional pressure exerted by the column of liquid surmounting the ballast 37.
  • the ballast 36 can be constituted by a rigid mass, or by a volume of water contained in a reservoir carried by the actuating piston 35 as shown.
  • the ballast 36 could, as in the device in FIGS. 1 to 3 and 6, be constituted by the same liquid as that in which the device is immersed, the actuation chamber 34 then communicating with this volume of liquid.
  • valves NC 1 A and NC 1 B for closing and opening the ballasts 22A and 22B respectively allow the entry of water when they are open and the sealing of the ballasts when they are closed.
  • NC2A and NC2B conduits allow the transfer of air from one ballast to another. These conduits resist network pressure and are flexible.
  • Two cylinders NC5A and NC5B respectively actuate the valves NC 1 A and NC 1 B.
  • NC6A and NC6B ports, allowing the passage of water towards the interior of the ballast during its air draining.
  • Two non-return valves NC8A and NC8B make it possible to limit the losses of liquid pressurized by the tanks / pistons 1 1 A and 1 1 B; an NC9 regulating valve, used to limit the pressure at the inlet of the filters (reverse osmosis in the example); an NC 10 pressure control instrument allows the pressure to be adjusted; the device includes a pump 30ED for evacuating fresh water, and a pump 30ES for evacuating water.
  • the tank 1 08 limited by walls 1 09 and by a bottom 1 05 receives the ballasts and ballasts from the devices 3 1 and is filled with water 2 1; the depth 101 or height of water in the tank 1 08 is greater than the travel or travel 1 02 of the rigid assemblies each comprising the pistons, the ballasts and a ballast.
  • a slab 1 10 (concrete for example) separates the tanks 1, 108 from a technical room 1 1 1 underground (buried in the ground 1 12) in which the filters are arranged in particular; the thickness 1 07 of the slab 1 1 0 is close to the stroke 1 02, of the order of 1 to 10 meters.
  • the volume of an 8 meter long compression chamber is 0.444 m 3 .
  • the volume swept on each descent by all of the pistons is 2.664 m 3, that is to say a volume swept per cycle (ascent then descent) of 5.328 m 3 ; the volume flow swept or worked per hour for a pumping module (or device) is therefore 159.84 m 3 per hour. . r
  • the volume of fresh water produced per hour is 59.944 m per hour, or 1342, 656 m per day of fresh water produced by a module; to produce 2500 m 3 of fresh water per day, the installation includes 2 modules in accordance with those shown in figure 6, i.e. 4 devices as shown in figures 1 to 3.
  • the total operating mass is 223,050 Kg, i.e. a pressure of 70 bars on the six pressurizing pistons, each having a diameter of 265.8 mm.
  • the volume of air to be worked (or swept) at 1.5 bar per pumping device (tank / piston assembly) to fill a cylindrical ballast with an internal diameter of 8,000 meters and a height of 4 meters is 201 m 3 .
  • the total volume of air transferred per hour for 1 module is l 2060 m per hour.
  • the transfer of the 201 m 3 of air in or out of a ballast, in 30 seconds, can be carried out by 1 fan absorbing a power of 237 KW and operating approximately 30 minutes per hour.
  • the overall consumption of the blowing machine for example two-stage fan

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de mise en pression à actionnement liquide notamment pour une installation de dessalement d'eau de mer ou d'eau saumâtres par osmose inverse, ainsi qu'une installation de dessalement d'eau de mer par osmose inverse comprenant au moins un tel dispositif. Un dispositif de mise en pression d'eau pour une installation de traitement d'eau comprend au moins une chambre de mise en pression (12 ou 32) dans laquelle coulisse un piston de mise en pression (13 ou 33), et une chambre d'actionnement (14 ou 34) dans laquelle coulisse un piston d'actionnement (15 ou 35) solidaire du piston de mise en pression (13 ou 33), cet ensemble de pistons (13, 15 ou 33, 35) étant susceptible de coulisser entre une position vidant la chambre de mise en pression (12 ou 32) et une position remplissant la chambre de mise en pression (12 ou 32), la chambre d'actionnement (14 ou 34) étant de surface de base supérieure à celle de la chambre de mise en pression (12 ou 32), caractérisé par le fait que le piston d'actionnement est chargé par un lest de façon qu'une pression soit exercée sur le piston d'actionnement en vue d'amener l'ensemble de pistons vers la position vidant la chambre de mise en pression (12 ou 32), et par le fait qu'il comporte un moyen de rappel qui peut être commandé pour rappeler l'ensemble de pistons dans la position remplissant la chambre de mise en pression (12 ou 32).

Description

Titre : Dispositif de mise en pression à actionnement liquide, pour une installation de dessalement d'eau de mer ou d'eaux saumâtres
ABREGE DESCRIPTIF L'invention concerne un dispositif de mise en pression à actionnement liquide notamment pour une installation de dessalement d'eau de mer ou d'eaux saumâtres par osmose inverse, ainsi qu'une installation de dessalement d'eau de mer par osmose inverse comprenant au moins un tel dispositif.
Un dispositif de mise en pression d'eau pour une installation de traitement d'eau comprend au moins une chambre de mise en pression ( 1 2 ou 32) dans laquelle coulisse un piston de mise en pression ( 1 3 ou 33 ), et une chambre d'actionnement ( 14 ou 34) dans laquelle coulisse un piston d'actionnement ( 1 5 ou 35) solidaire du piston de mise en pression ( 13 ou 33), cet ensemble de pistons ( 1 3 , 1 5 ou 33 ,35) étant susceptible de coulisser entre une position vidant la chambre de mise en pression ( 12 ou 32) et une position remplissant la chambre de mise en pression ( 12 ou 32), la chambre d'actionnement ( 14 ou 34) étant de surface de base supérieure à celle de la chambre de mise en pression ( 12 ou 32), caractérisé par le fait que le piston d'actionnement est chargé par un lest de façon qu'une pression soit exercée sur le piston d'actionnement en vue d'amener l'ensemble de pistons vers la position vidant la chambre de mise en pression ( 12 ou 32), et par le fait qu'il comporte un moyen de rappel qui peut être commandé pour rappeler l'ensemble de pistons dans la position remplissant la chambre de mise en pression ( 1 2 ou 32).
E M solidaire du piston de mise en pression, cet ensemble de pistons étant susceptible de coulisser entre une position vidant la chambre de mise en pression et une position remplissant la chambre de mise en pression, la chambre d'actionnement étant de surface de base supérieure à celle de la chambre de mise en pression.
La chambre d'actionnement est reliée à chaque extrémité, par l'intermédiaire de vannes d'actionnement, à une amenée d'eau en basse pression alimentée par une pompe. Il est en outre prévu à chaque extrémité des vannes de vidange. Ainsi le piston d'actionnement est déplacé dans un sens ou dans l'autre selon que l'une ou l'autre des vannes d'actionnement est ouverte, la vanne de vidange à la même extrémité étant fermée et la vanne de vidange à l'extrémité opposée étant ouverte.
Un des buts de l'invention est de proposer un dispositif de mise en pression d'eau notamment d'eau de mer ou d'eaux saumâtres pour une installation de dessalement de l'eau de mer, qui permette de réduire la consommation d'énergie nécessaire au fonctionnement de l'installation.
Un autre but de l'invention est de proposer une installation de dessalement d'eau de mer ou d'eaux saumâtres mettant en oeuvre le dispositif de mise en pression selon l 'invention.
L'invention s'applique particulièrement à un dispositif de mise en pression d'eau, notamment pour une installation de dessalement d'eau de mer ou d'eaux saumâtres par osmose inverse, installation comprenant un réservoir d'eau de mer ou d'eau saumâtre à dessaler relié par un conduit d'alimentation à un ensemble filtrant de dessalement par osmose inverse lui-même relié à un réservoir de stockage d'eau douce et un réservoir de stockage d'eau sursalée ; le dispositif comprend au moins une chambre de mise en pression dont une extrémité ouvre sur une section du conduit d'alimentation disposée entre une vanne ou clapet amont et une vanne ou clapet aval, et dans laquelle coulisse un piston de mise en pression, et une chambre d'actionnement communiquant par une extrémité avec l'atmosphère, et dans laquelle coulisse un piston d'actionnement, le piston d'actionnement étant solidaire du piston de mise en pression, cet ensemble de pistons étant susceptible de coulisser entre une position vidant la chambre de mise en pression et une position remplissant la chambre de mise en pression, la chambre d'actionnement étant de surface de base supérieure à celle de la chambre de mise en pression ; conformément à un aspect de l'invention la chambre d'actionnement et/ou le piston d'actionnement est surmonté ou chargé par au moins un lest comportant de préférence une colonne de liquide, de façon qu'une pression soit exercée en permanence sur le piston d'actionnement en vue d'amener l'ensemble de pistons vers la position vidant la chambre de mise en pression, et le dispositif comporte un moyen de rappel du piston d'actionnement qui peut être commandé pour rappeler l'ensemble de pistons dans la position remplissant la chambre de mise en pression, lequel moyen de rappel du piston d'actionnement est avantageusement un réservoir (dit ballast) d'un gaz tel que de l'air à pression variable (fixé) relié au piston d'actionnement et immergé dans un liquide.
Le lest peut être constitué au moins partiellement par une masse rigide, ou par une colonne de liquide. Le dispositif peut être immergé dans un volume de liquide ; la chambre d'actionnement peut être immergée dans un volume de liquide avec lequel elle communique à son extrémité supérieure de façon à transmettre la pression du liquide sur le piston d'actionnement.
La chambre d'actionnement peut être isolée du volume de liquide par un soufflet souple ; le liquide peut être à niveau constant ; la chambre d'actionnement et la ou les chambres de mise en pression et la partie de conduit d'alimentation reliant la chambre de mise en pression à l'ensemble filtrant par osmose inverse peuvent être placées verticalement dans le prolongement les unes des autres. En variante, la ou les chambres de mise en pression peuvent être disposées à l'intérieur de la chambre d'actionnement.
Le ballast peut être un réservoir souple à pression variable. Le ballast peut être relié par un conduit de remplissage à une source d'air sous pression et par un conduit de détente à l'atmosphère extérieure, ces conduits étant commandés respectivement par une vanne ou clapet de remplissage et une vanne ou clapet de détente. Le ballast est de préférence relié par un conduit de remplissage à une source d'air sous pression et par un conduit de détente à l'atmosphère extérieure ou avantageusement à un ballast d'un autre dispositif créant ainsi un réseau sous pression limitant les pertes d'air. Le transfert d'air d'un ballast à l'autre pouvant être effectué par des machines soufflantes intégrées au réseau sous pression. Ces conduits étant commandés respectivement par des vannes ou des clapets. En variante, le ballast peut être une cuve rigide . Le ballast est alors de préférence relié au moins par un conduit de remplissage d'air à une source d'air sous pression et par un conduit de remplissage de liquide à une source de liquide, ces conduits étant commandés respectivement par une vanne ou clapet de remplissage d'air et une vanne ou clapet de remplissage de liquide.
En outre, le ballast peut comprendre une vanne ou clapet de détente d'air. L'ouverture et la fermeture des vannes ou clapets de remplissage d'air et/ou de détente et/ou de remplissage de liquide du ballast, ainsi que le cas échéant des vannes ou clapets amont et aval du conduit d'alimentation, peuvent être commandées par un automate programmable. Le dispositif permet en outre de récupérer une partie de l'énergie utilisée en disposant une turbine de détente sur le conduit reliant l'ensemble filtrant de dessalement et le réservoir d'eau sursalée, de façon à améliorer le rendement.
Une installation de dessalement de l'eau de mer ou d'eaux saumâtres selon l'invention comporte avantageusement au moins un dispositif de mise en pression selon l'invention. Avantageusement, l'installation comprend plusieurs modules de filtration équipés chacun d'un ensemble filtrant et d'un dispositif de mise en pression selon l'invention, les ballasts étant alimentés en série par une même source d'air ou de gaz comprimé pour un fonctionnement successif des dispositifs.
Conformément à un autre aspect de l'invention, un dispositif de pompage (ou pressurisation) d'eau à piston pour une installation de traitement d'eau comporte :
- un premier piston de pompage d'eau apte à coulisser dans une chambre de mise en pression (ou pressurisation) ou premier cylindre,
- un multiplicateur d'effort comportant essentiellement :
• un deuxième piston (d'actionnement) apte à coulisser dans une chambre (d'actionnement) ou deuxième cylindre, • des moyens d'entraînement mécanique (tels qu'une tige assurant une liaison rigide) dudit premier piston par ledit deuxième piston,
• dans lequel la surface ou section (de la face active par exemple supérieure) dudit deuxième piston est supérieure à (par exemple supérieure au double ou triple de) la surface ou section (de la face active par exemple inférieure) dudit premier piston, lequel dispositif comporte des moyens d'entraînement dudit deuxième piston selon un mouvement de translation alternatif, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement dudit deuxième piston comportent un ballast (c ' est à dire un compartiment étanche apte à être rempli d'un premier fluide tel que de l'eau et d'un deuxième fluide tel que de l'air), qui est immergé dans un fluide ; le dispositif comporte des moyens de remplissage dudit ballast par ledit fluide (tel que de l'eau) et ledit gaz (tel que de l'air) successivement.
De préférence ledit dispositif de pompage d'eau comporte au moins deux dispositifs aptes à fonctionner en alternance et sensiblement en opposition de phase et comporte des moyens de transfert du gaz (air) entre les ballasts de chacun desdits dispositifs de pompage, lesquels moyens de transfert comportent de préférence une ou plusieurs machines soufflantes (telles que ventilateur ou surpresseur) ; la hauteur du réservoir dans lequel est immergé le ou les ballasts, est supérieure à la course dudit deuxième piston (ou piston d'actionnement) et est de préférence inférieurr au double ou au triple de ladite course.
On comprendra mieux l'invention à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation effectuée en référence aux dessins accompagnants parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'une installation de dessalement d'eau de mer ou d'eaux saumâtres comportant un dispositif de mise en pression selon l'invention, dans une position intermédiaire d'un ensemble de pistons en cours de remplissage d'une chambre de mise en pression ;
- la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 dans une position de l'ensemble de pistons remplissant la chambre de mise en pression ;
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 dans une position de l'ensemble de pistons vidant la chambre de mise en pression ; - la figure 4 est une vue schématique d'un dispositif de mise en pression de liquide selon l'invention dans une variante de réalisation, en position de l'ensemble de pistons vidant la chambre de mise en pression ;
- la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, en position de l'ensemble de pistons remplissant la chambre de mise en pression.
La figure 6 illustre en vue en coupe partielle schématique par un plan vertical, une installation équipée de deux dispositifs de mise en pression sensiblement identiques qui fonctionnent en opposition de phase pour alimenter une unité de filtration. Sauf indication contraire les repères numériques identiques dans les différentes figures, désignent des éléments identiques ou similaires. Les figures 1 à 3 et 6 représentent de manière schématique un exemple de réalisation d'une installation de dessalement d'eau de mer ou d'eaux saumâtres par osmose inverse équipée d'un (deux dans le cas de la figure 6) dispositif(s) de mise en pression à actionnement liquide selon l'invention.
Sur la figure 6, les constituants de chacun des deux dispositifs (repérés A ou B) sont repérés par un repère identique à ceux des figures 1 -3 suivi de la lettre A ou B respectivement.
Cette installation comprend un réservoir 1 d'eau de mer ou d'eau saumâtre pré-traitée à dessaler, qui est relié par un conduit d'alimentation 2 (2A, 2B figure 6) à un ensemble filtrant de dessalement par osmose inverse 3 , lui-même relié par un conduit 4 à un réservoir de stockage d'eau douce 5 et par un conduit 6 à un réservoir de stockage d'eau sursalée 7. Sur une section 8 (8A, 8B, figure 6) du conduit d'alimentation comprise entre deux vannes ou clapets dites vanne ou clapet (de commande) amont 9 (9A, 9B) et vanne ou clapet (de commande) aval
1 0 ( 1 0A, 10B), est raccordé un dispositif de mise en pression 1 1 ( 1 1 A,
1 1 B) selon l'invention. Les vannes ou clapets 9 et 10 peuvent être commandé en ouverture et en fermeture, ou bien, être constitués par des clapets anti¬ retour.
Le dispositif de mise en pression 1 1 comprend une chambre de mise en pression 12 ( 12A, 12B figure 6) de révolution ou autre, disposée verticalement, qui s'ouvre par une extrémité sur la section 8 du conduit d'alimentation 2 entre les vannes ou clapets 9 et 1 0, et dans laquelle un piston de mise en pression 1 3 ( 1 3A, 1 3 B figure 6) est susceptible de coulisser entre une position basse vidant la chambre 12 et une position haute remplissant la chambre 12. Le dispositif de mise en pression 1 1 comprend également une deuxième chambre dite chambre d'actionnement 14 ( 14A, 14B) également de forme cylindrique de révolution ou autre, de même hauteur que la chambre 12 , disposée verticalement au dessus de la chambre de mise en pression 12 et dans le prolongement de cette dernière, et dans laquelle un piston d'actionnement 15 est susceptible de coulisser entre une position basse contre des butées inférieures 16 à proximité du fond de la chambre d'actionnement 14 et une position haute contre des butées supérieures 17.
La chambre d'actionnement 14 communique par son fond avec l'atmosphère extérieure par l'intermédiaire d'un conduit de liaison 1 8.
Le piston de mise en pression 1 3 et le piston d'actionnement 1 5 sont solidarisés rigidement l'un à l'autre par une tige de liaison 19, qui traverse le fond de la chambre d'actionnement par un orifice 20.
Par ailleurs, comme mentionné plus haut, la chambre de mise en pression 12 et la chambre d'actionnement 14 sont sensiblement de même hauteur. Ainsi, l'ensemble de pistons 13 , 1 5 formé par les deux pistons reliés par la tige 1 9 est mobile entre deux positions extrêmes, une position haute remplissant la chambre de mise en pression 12 et une position basse vidant la chambre de mise en pression 12.
La partie du conduit d'alimentation 2 reliant la chambre de mise en pression 12 à l'ensemble filtrant par osmose inverse 3 , la chambre de mise en pression 12 elle-même et la chambre d'actionnement 1 4 sont ici placées dans le prolongement l'une de l'autre et verticalement, de façon à limiter au maximum les pertes de charges et les efforts latéraux en cours de fonctionnement. La surface du piston d'actionnement 15 est supérieure à la 30 surface du piston de mise en pression 13 , de façon que l'ensemble constitue un multiplicateur de pression. Plus précisément, le rapport des surfaces de base des chambres de mise en pression 12 et d'actionnement 14, et donc des pistons correspondants respectivement 1 3 et 1 5 , est calculé de telle sorte que lorsqu'une surpression donnée est exercée sur le piston d'actionnement 1 5 , cette pression soit multipliée par le piston de mise en pression 1 3 suivant la formule: P2 = P I x (S2/S1) où S I est la surface du piston d'actionnement 15 , PI est la pression exercée sur ce piston, S2 est la surface du piston de mise en pression 13 , P2 est la pression exercée par ce piston sur l'eau salée à dessaler dans la chambre de mise en pression 12, de façon à obtenir la pression d'eau prétraitée souhaitée dans la chambre de mise en pression 12 et à l'entrée de l'ensemble filtrant d'osmose inverse 3.
Par exemple, lorsque les chambres 12 et 14 sont des cylindres de révolution, le rapport des pressions est proportionnel au carré du rapport des diamètres. Le dispositif de mise en pression 1 1 est, dans l'exemple représenté figure 1 à 3 , immergé dans un volume de liquide 21 , par exemple de l'eau, avec lequel l'extrémité supérieure de la chambre d'actionnement 14 communique de façon à transmettre la pression du liquide sur le piston d'actionnement 1 5, de telle sorte qu'une pression est exercée en permanence par le liquide sur le piston d'actionnement
1 5 , cette pression tendant à ramener le piston 15 contre le fond 1 6 de la chambre d'actionnement 14, et donc d'actionner le piston de mise en pression 1 3 vers le bas de manière à vider la chambre de mise en pression 12. En variante, le piston d'actionnement 1 5 pourrait être surmonté d'une colonne d'eau ou de liquide (conformément à la figure 6 notamment)
La valeur de la pression exercée par le liquide sur le piston d'actionnement 15 est fonction de la hauteur de la colonne de liquide au-dessus du piston d'actionnement 1 5.
Dans l'exemple représenté, le volume de liquide 2 1 dans lequel le dispositif de mise en pression 1 1 est immergé est à niveau (repère 100 figure 6)sensiblement constant.
La force exercée est donc au moins celle de la colonne d'eau surmontant le piston d'actionnement lorsque l'ensemble de pistons 13 ,
1 5 se trouve dans la position haute remplissant la chambre de mise en pression. Cette force augmente avec la hauteur de la colonne d'eau surmontant le piston d'actionnement, au fur et à mesure que l'ensemble de pistons coulisse vers la position basse vidant la chambre de mise en pression.
Ainsi, la pression exercée sur le piston d'actionnement 15 comprend, d'une part, une composante fixe, équivalente la pression exercée par un lest de poids constant, qui constitue un minimum et qui est attribuable à la hauteur de la colonne d'eau et de la masse solide surmontant le piston d'actionnement 1 5 en position haute de l'ensemble de piston 13 , 15 , et, d'autre part, une composante variable pouvant s'ajouter à- la composante fixe, attribuable à la hauteur d'eau supplémentaire dans les autres positions de l'ensemble de pistons 13 , 1 5.
Pour assurer le fonctionnement du dispositif de mise en pression 1 1 , la composante fixe de la pression (dite "lest") doit être suffisante pour amener l'ensemble de pistons 13 , 15 à partir de toute position vers la position basse.
Le piston d'actionnement 15 comporte en outre un moyen de rappel constitué par un réservoir d'air dit ballast 22 à pression variable ou non fixé au piston 1 5 par exemple par des câbles 23 en étant également immergé dans le volume de liquide 21 . Le ballast 22 est relié par un conduit de remplissage 24 à une source d'air comprimé 25 et par un conduit de détente 26 à l'atmosphère extérieure, les conduits 24 et 26 étant commandés par des vannes ou clapets de remplissage 27 et de détente 28. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 3 le ballast est un réservoir souple, qui présente un volume négligeable lorsqu'il est vide, et que l'on peut gonfler de façon qu'il remonte vers la surface en entraînant l'ensemble de. pistons 13, 1 5.
Pour assurer le fonctionnement du dispositif de mise en pression 1 1 , l a force ascensionnelle développée par le ballast gonflé doit être supérieure à la somme des forces contraires dues à la pression maximale exercée par la colonne de liquide surmontant le piston d'actionnement 15.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant (on pourra suivre un cycle de fonctionnement sur les figures 1 a 3 , les vannes ouvertes étant colorées en noir).
Dans une première étape, la vanne ou clapet aval 10 du conduit d'alimentation 2 est fermée, et la vanne ou clapet amont 9 ouverte. On ouvre la vanne de remplissage 27 de façon à remplir le ballast 22 d'air sous pression. Celui-ci s'élève, entraînant l'ensemble de pistons 13 , 1 5 , ce qui provoque le remplissage progressif de la chambre de mise en pression 12 par de l'eau salée à dessaler provenant du réservoir d'eau salée 1 (figure 1 ).
Cette étape se poursuit j usqu'à atteindre la position d'extrémité haute de l'ensemble de pistons 13 , 15 , qui correspond au remplissage maximal de la chambre de mise en pression 12. La vanne ou clapet amont 9 du conduit d'alimentation est ensuite fermée , (ou se referme automatiquement dans le cas d'un clapet anti-retour), ainsi que la vanne ou clapet de remplissage 27 du ballast 22 (figure 2).
On ouvre ensuite la vanne ou clapet aval 10 du conduit d'alimentation 2 (sauf s'il s'agit d'un clapet anti-retour, auquel cas l'ouverture se fait automatiquement), et simultanément, on ouvre la vanne de détente 28 de façon à vider le ballast 22.
Dans le mode de réalisation de la figure 6, l'air sous pression contenu dans le ballast 22A du dispositif A est avantageusement vidangé dans un ballast 22B d'un autre dispositif B lui-même en phase de remplissage par l'intermédiaire de machines soufflantes 25. Les pertes d'air du reseau sous presion NC2A, NC2B pourront être comblées par un apport d'air extérieur sous pression provenant par exemple d'un compresseur (non représenté). La pression exercée par le liquide surmontant le piston d'actionnement 1 5 provoque la descente de l'ensemble de pistons 13 ,
1 5. Du fait du rapport des surfaces des pistons 13 et 15 , cette pression est multipliée, de sorte que la pression exercée par le piston de mise en pression 13 sur l'eau de mer à dessaler à l'entrée de l'ensemble filtrant d'osmose inverse 3 atteint le niveau souhaité adapté au bon fonctionnement de cet ensemble filtrant 3. La descente de l'ensemble de pistons 13 , 15 se poursuit jusqu'à la position basse vidant la chambre de mise en pression (figure 3).
Le dispositif est alors prêt pour un nouveau cycle de fonctionnement dont, les différentes étapes sont de préférence commandées par un automate programmable (non représenté sur les figures).
En sortie de l'ensemble filtrant d'osmose inverse 3 , de l'eau douce à une pression faible parvient dans le réservoir de stockage d'eau douce
5 et de l'eau sursalée à une pression élevée parvient dans le réservoir de stockage d'eau sursalée 7.
Avantageusement, on peut disposer une turbine 29 sur le conduit
6 d'eau sursalée, de façon à récupérer une partie de l'énergie utilisée et améliorer le rendement.
Une pompe de reprise 30 peut être reliée à l'un et l'autre des réservoirs 5, 7 de façon à rejeter l'eau sursalée par une buse 3 1 , et diriger l'eau douce vers un réservoir principal d'eau douce 32.
On pourra également compenser l'augmentation de pression due à la variation de hauteur de liquide au-dessus du piston d'actionnement
15 au cours de son mouvement en disposant une vanne ou une membrane d'équilibrage (non représentée) entre la chambre de mise en pression 12 et l'ensemble filtrant d'osmose inverse 3.
En variante, l'installation pourrait être composée de plusieurs modules de filtration comportant chacun un ensemble filtrant et un dispositif de mise en pression selon l'invention, les ballasts étant alimentés en série par une même source d'air ou de gaz sous pression.
Ainsi, en faisant fonctionner les modules de manière successive, un même volume d'air ou de gaz sous pression peut effectuer le rappel du dispositif de mise en pression sur plusieurs modules à la suite.
Les figures 4 et 5 représentent un dispositif de mise en pression 3 1 selon l'invention dans une variante de réalisation également utilisée figure 6.
Ce dispositif 3 1 est destiné à la mise en pression d'un liquide, notamment de l'eau de mer ou des eaux saumâtres en vue de son dessalement ou de sa filtration, par exemple dans une installation du type de celle décrite ci-dessus et représentée sur les figures 1 à 3. Le dispositif 3 1 comprend dans l'exemple présenté deux chambres de mise en pression 32A et 32B dans chacune desquelles coulisse un piston de mise en pression 33A et 33B et une chambre d'actionnement 34 dans laquelle coulisse un piston d'actionnement 35. La chambre d'actionnement 34 n'est pas disposée verticalement au-dessus des chambres de mise en pression 32 à la façon de l'exemple des figures 1 à
3 mais les chambres de mise en pression 32 sont disposées à l'intérieur de la chambre d'actionnement 34. Les chambres d'actionnement 34 et de mise en pression 32 sont approximativement de même hauteur.
Cette disposition présente l'avantage de réduire considérablement la hauteur du multiplicateur d'effort du dispositif 3 1 . Le rapport multiplicateur de pression reste donné par le rapport des surfaces, du piston d'actionnement 35 d'une part, et de l'ensemble des pistons de mise en pression 33 d'autre part.
Le piston d'actionnement 35 est surmonté d'un lest 36, lui-même surmonté d'un ballast 37 constituant un moyen de rappel .
L'ensemble du dispositif 3 1 , notamment la chambre d'actionnement 34 et le ballast 37, est immergé dans un volume de liquide 38. Le ballast 37 est constitué ici d'une cuve rigide et non d'un réservoir souple gonflable. Il est fixé rigidement au piston d'actionnement 35 par l'intermédiaire du lest 36.
Le ballast 37 est relié (ces liaisons n'étant pas représentées sur les figures 4 et 5) par un conduit de remplissage d'air à une source d'air comprimé et par un conduit de remplissage de liquide au liquide 38 dans lequel le dispositif 31 est immergé, l'ouverture et la fermeture des conduits étant commandés par des vannes de remplissage d'air et de liquide. Une pression est exercée en permanence par le lest 36 sur le piston d'actionnement 35 en vue d'amener l'ensemble des pistons 33 , 35 vers la position vidant les chambres de mise en pression 32.
Lorsque le ballast 37 est rempli de liquide, une pression supplémentaire due au liquide contenu dans le ballast 37 surmontant le piston d'actionnement s'aj oute à la pression exercée par le lest 36 ; ici encore, l'extrémité supérieure de la chambre d'actionnement 34 communique avec le volume de liquide 38 de façon à transmettre l a pression du liquide sur le ballast 37, et donc sur le piston d'actionnement 35 , le volume de liquide 38 étant à niveau sensiblement constant.
Selon la position de l'ensemble de pistons 33 , 35 , une pression variable supplémentaire est donc exercée par une colonne de liquide surmontant le ballast 37, qui vient s'aj outer à la pression exercée en permanence par le lest 36, et à celle exercée par le ballast 37 lorsque ce dernier est rempli de liquide. Cette pression supplémentaire est maximale en position basse vidant les chambres de mise en pression (figure 4). Elle est quasi nulle en position haute remplissant les chambres de mise en pression (figure 5).
Pour assurer le fonctionnement du dispositif de mise en pression 3 1 , la somme des pressions dues au lest et au ballast rempli de liquide doit être suffisante pour amener l'ensemble des pistons 33 , 35 à partir de toute position vers la position basse.
L'ensemble de pistons 33 , 35 coulisse ainsi naturellement vers la position vidant les chambres de mise en pression 32 représentée sur la figure 4.
Si l'on alimente en air comprimé le ballast 37, celui-ci se vide du liquide, et la force ascensionnelle du ballast 37 fait remonter l'ensemble des pistons 33, 35 vers la position remplissant les chambres de mise en pression 32, qui est représentée sur la figure 5.
Pour assurer le fonctionnement du dispositif de mise en pression
3 1 , la force ascensionnelle développée par le ballast 37 rempli d'air doit être supérieure à la somme des forces contraires dues à la pression exercée par le lest 36 et à la pression supplémentaire maximale exercée par la colonne de liquide surmontant le ballast 37.
Le lest 36 peut être constitué par une masse rigide, ou par un volume d'eau contenu dans un réservoir porté par le piston d'actionnement 35 comme représenté. Un soufflet souple étanche 39 monté entre le ballast 37 et le bord supérieur de la chambre d'actionnement 34 sépare cette dernière du liquide dans lequel le dispositif 3 1 est immergé. En variante, le lest 36 pourrait, comme dans le dispositif des figures 1 à 3 et 6, être constitué par le même liquide que celui dans lequel le dispositif est immergé, la chambre d'actionnement 34 communiquant alors avec ce volume de liquide.
Par référence à la figure 6, les clapets NC 1 A et NC 1 B de fermeture et ouverture respectivement des ballasts 22A et 22B, permettent l'entrée de l'eau lorsqu'ils sont ouverts et l'étanchéité des ballasts lorsqu'ils sont fermés.
Les conduits NC2A et NC2B , permettent le transfert de l'air d'un ballast à l'autre. Ces conduits résistent à la pression du réseau et sont flexibles.
Deux vérins NC5A et NC5B, actionnent respectivement les clapets NC 1 A et NC 1 B .
Les orifices NC6A et NC6B, permettant le passage de l'eau vers l'intérieur du ballast durant sa vidange d'air.
Deux tubes cylindriques NC4A et NC4B d'axe vertical respectif
104 et 103 , d'un diamètre et d'une hauteur identique, sont ouverts à leur extrémité supérieure et contiennent une masse ou colonne d'eau 121 A,
121 B, créant un effort sur les pistons de mise en pression ; ils permettent de conserver touj ours la même force sur les pistons de mise en pression tout au long de la descente de leur cuve/piston (1 1 A et 1 1 B) respectifs.
Deux clapets anti-retour NC8A et NC8B permettent de limiter les pertes de liquide mis en pression par les cuves/pistons 1 1 A et 1 1 B ; une vanne réglante NC9, permet de limiter la pression à l'entrée des filtres (Osmose inverse dans l'exemple) ; un instrument NC 10 de contrôle de la pression permet de régler celle-ci ; le dispositif comporte une pompe 30ED d'évacuation de l'eau douce, et une pompe d'évacuation 30ES de l'eau sursalée. Le réservoir 1 08 limité par des parois 1 09 et par un fond 1 05 reçoit les ballasts et lests des dispositifs 3 1 et est rempli d'eau 2 1 ; la profondeur 101 ou hauteur d'eau dans le réservoir 1 08 est supérieure à la course ou débattement 1 02 des ensembles rigides comportant chacun les pistons, les ballasts et un lest. Une dalle 1 10 (en béton par exemple) sépare les réservoirs 1 , 108 d'un local technique 1 1 1 souterrain(enterré dans le sol 1 12) dans lequel sont disposés les filtres notamment ; l'épaisseur 1 07 de la dalle 1 1 0 est voisine de la course 1 02, de l'ordre de 1 à 1 0 mètres.
A titre d'exemple, pour une unité de dessalement d'eau destinée à produire 1350 m3 d'eau douce par jour, qui est telle que le diamètre intérieur de la chambre 12 de compression est de 265 ,8 mm, et dans laquelle le nombre de chambres et/ou de pistons de compression de longueur 8 mètres est de 6, laquelle installation est telle que le taux de conversion de l'unité de filtration est de 35 % et qui fonctionne à une fréquence de 30 cycles par heure : le volume d'une chambre de compression de 8 mètres de longueur est de 0,444 m3.
Le volume balayé à chaque descente par l'ensemble des pistons est de 2 ,664 m3 , soit un volume balayé par cycle (monté puis descente) de 5 ,328 m3 ; le débit volumique balayé ou travaillé par heure pour un module (ou dispositif) de pompage est en conséquence de 159,84 m3 par heure. .r Avec un module formé de deux ensembles cuve/piston tel que représenté figure 6 et pour un taux de conversation des filtres d'osmose inverse de 35 %, le volume d'eau douce produit par heure est de 59,944 m par heure, soit 1342,656 m par j ourd'eau douce produite par un module ; pour produire 2500 m3 d'eau douce par jour, l'installation comprend 2 modules conformes à ceux représentés figure 6 soit 4 dispositifs tels que représentés figures 1 à 3.
La masse totale en fonctionnement est de 223.050 Kg soit une pression de 70 bars sur les six pistons de mise en pression ayant chacun un diamètre de 265.8 mm.
La masse totale en fonctionnement se décompose de la manière suivante :
- masse colonne d'eau contenu dans la cuve (NC4a et NC4b figure 6) : 72.633 Kg, - masse colonne d'eau dans le ballast (22a et 22b figure 6) :
36.3 16 Kg
- masse matière et masse lest (36a et 36b figure 4 à 6) : 124.101 Kg.
(pour une profondeur 1 01 de la cuve 108 - figure 6- de 1 3 mètres et un réservoir cylindrique disposé au dessus du ballast dont le diamètre est de 3 ,4 mètres et la hauteur de 8 mètres) .
Le volume d'air à travailler (ou balayer) à 1 ,5 bar par dispositif (ensemble cuve/piston) de pompage, pour remplir un ballast cylindrique de diamètre intérieur 8 ,000 mètres et de hauteur 4 mètres, est de 201 m3.
En conséquence le volume d'air total transféré par heure pour 1 module est de l 2060 m par heure.
Le transfert des 201 m3 d'air dans ou hors d'un ballast, en30 secondes , peut être effectué par 1 ventilateur absorbant une puissance de 237 KW et fonctionnant environ 30 minutes par heure. Pour une production de 1350 m d'eau douce par jour la consommation globale de la machine soufflante (par exemple ventilateur bi-étagé) sera de 2, 12 KWH par m d'eau douce produite.
En ajoutant à ceci la consommation d'un compresseur permettant de pressuriser de l'air extérieur jusqu'à la pression de 1 ,5 bar du réseau d'air comprimé de transfert entre les ballasts, et ceci pour compenser les fuites, ainsi qu'à l'énergie nécessaire aux pompes, on peut obtenir une consommation énergétique globale de l'ordre de 4, 19 KWH par m3 d'eau douce produite.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de mise en pression d'eau pour une installation de traitement d'eau, dispositif comprenant au moins une chambre de mise en pression (12 ou 32) dans laquelle coulisse un piston de mise en pression ( 13 ou 33), et une chambre d'actionnement ( 14 ou 34) dans laquelle coulisse un piston d'actionnement ( 15 ou 35) solidaire du piston de mise en pression (13 ou 33), cet ensemble de pistons ( 13 , 15 ou 33 ,35) étant susceptible de coulisser entre une position vidant la chambre de mise en pression ( 12 ou 32) et une position remplissant la chambre de mise en pression (12 ou 32), la chambre d'actionnement ( 14 ou 34) étant de surface de base supérieure à celle de la chambre de mise en pression ( 12 ou 32), caractérisé par le fait que le piston d'actionnement est chargé par un lest de façon qu'une pression soit exercée sur le piston d'actionnement en vue d'amener l'ensemble de pistons vers la position vidant la chambre de mise en pression ( 12 ou 32), et par le fait qu'il comporte un moyen de rappel qui peut être commandé pour rappeler l'ensemble de pistons dans la position remplissant la chambre de mise en pression ( 12 ou 32).
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le lest est constitué au moins partiellement par une masse rigide et/ou une colonne liquide.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel la chambre d'actionnement (14 ou 34) et/ou le piston d'actionnement est immergée dans (ou disposé sous) un volume de liquide (21 , 38) de façon à transmettre la pression du liquide (21 ) sur le piston d'actionnement (15 ou 35), et de préférence la chambre d'actionnement (34) est isolée du volume de liquide par un soufflet souple (39).
4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 , dans lequel la chambre d'actionnement (14) et la chambre de mise en pression (12) sont placées verticalement dans le prolongement l'une de l'autre, ou bien dans lequel la ou les chambres de mise en pression (32) sont disposées à l'intérieur d'une chambre d'actionnement (34) .
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le moyen de rappel du piston d'actionnement comporte un réservoir d'air ou ballast (22 ou 37) relié au piston d'actionnement ( 1 5 ou 35) et immergé dans un liquide.
6. Dispositif selon la revendication 5 , dans lequel le ballast (22) est un réservoir souple à pression variable, ou bien une cuve rigide.
7. Dispositif selon selon l 'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel le ballast (22) est relié par un conduit de remplissage (24) à une source d'air sous pression (25) et par un conduit de détente (26) à l'atmosphère extérieure, ces conduits (24, 26) étant commandés respectivement par une vanne ou clapet de remplissage (27) et une vanne ou clapet de détente (28).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6 dans lequel le ballast (37) est relié au moins par un conduit de remplissage d'air à une source d'air sous pression et par un conduit de remplissage de liquide à une source de liquide, ces conduits étant commandés respectivement par une vanne ou clapet de remplissage d'air et une vanne ou clapet de remplissage de liquide.
9. Dispositif de pompage d'eau à piston pour une installation de traitement d'eau qui comporte :
- un premier piston ( 13 , 33) de pompage d'eau apte à coulisser dans une chambre de pressurisation (12,32),
- un multiplicateur d'effort comportant essentiellement :
• un deuxième piston ( 14, 35) apte à coulisser dans une chambre d'actionnement ( 14, 34),
• des moyens d'entraînement mécanique dudit premier piston par ledit deuxième piston,
• dans lequel la surface dudit deuxième piston est supérieure à la surface dudit premier piston, lequel dispositif comporte des moyens d'entraînement dudit deuxième piston selon un mouvement de translation alternatif, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement dudit deuxième piston comportent un ballast (22, 37) immergé dans un fluide (21 ).
10. Dispositif de pompage d'eau qui comporte au moins deux dispositifs selon la revendication 9 aptes à fonctionner en alternance et sensiblement en opposition de phase, et qui comporte des moyens (25) de transfert entre deux ballasts et dans lequel la hauteur ( 101 ) du réservoir ( 108) dans lequel est immergé le ou les ballast(s) est supérieure à la course ( 102) dudit deuxième piston.
1 1 . Installation de dessalement d'eau de mer caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un module d'osmose inverse équipé d'un dispositif de mise en pression ou pompage selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2774309A1 (fr) * 1998-01-30 1999-08-06 Bernard Marinzet Procede et installation de filtration d'un liquide utilisant un dispositif de filtration a membrane
WO2004002897A1 (fr) * 2002-06-29 2004-01-08 Shih Yi Wong Systeme de pressurisation
WO2014065757A1 (fr) 2012-10-25 2014-05-01 Aqtion Pte. Ltd. Procédé et système de traitement d'un milieu liquide par osmose inverse
CN115557602A (zh) * 2022-09-21 2023-01-03 上海禾元环保集团有限公司 Uasb反应器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2850645A1 (de) * 1978-11-22 1980-06-04 Hestermann Gerhard Geraet zur durchfuehrung der umkehrosmose (iii)
DE2850663A1 (de) * 1978-11-22 1980-06-04 Hestermann Gerhard Geraet zur durchfuehrung der umkehrosmose (ii)
JPH01123605A (ja) * 1987-11-06 1989-05-16 Nkk Corp 逆浸透膜を用いた塩水淡水化設備のエネルギー回収方法
DE3831965A1 (de) * 1988-09-21 1990-03-29 Peter Ueberall Vorrichtung zum entsalzen von fluessigkeiten, vorzugsweise seewasser, nach dem prinzip der umkehr-osmose mit druckuebersetzer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2850645A1 (de) * 1978-11-22 1980-06-04 Hestermann Gerhard Geraet zur durchfuehrung der umkehrosmose (iii)
DE2850663A1 (de) * 1978-11-22 1980-06-04 Hestermann Gerhard Geraet zur durchfuehrung der umkehrosmose (ii)
JPH01123605A (ja) * 1987-11-06 1989-05-16 Nkk Corp 逆浸透膜を用いた塩水淡水化設備のエネルギー回収方法
DE3831965A1 (de) * 1988-09-21 1990-03-29 Peter Ueberall Vorrichtung zum entsalzen von fluessigkeiten, vorzugsweise seewasser, nach dem prinzip der umkehr-osmose mit druckuebersetzer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 13, no. 367 (C - 626)<3715> 15 August 1989 (1989-08-15) *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2774309A1 (fr) * 1998-01-30 1999-08-06 Bernard Marinzet Procede et installation de filtration d'un liquide utilisant un dispositif de filtration a membrane
WO2004002897A1 (fr) * 2002-06-29 2004-01-08 Shih Yi Wong Systeme de pressurisation
US7402028B2 (en) 2002-06-29 2008-07-22 Shih Yi Wong Pressurisation system
WO2014065757A1 (fr) 2012-10-25 2014-05-01 Aqtion Pte. Ltd. Procédé et système de traitement d'un milieu liquide par osmose inverse
CN115557602A (zh) * 2022-09-21 2023-01-03 上海禾元环保集团有限公司 Uasb反应器
CN115557602B (zh) * 2022-09-21 2024-03-22 上海禾元环保集团有限公司 Uasb反应器

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