WO2017089988A1 - Procédé et dispositif de traitement d'une eau condensée à partir de vapeur d'eau contenue dans l'air, procédé et système de génération d'eau potable associés - Google Patents

Procédé et dispositif de traitement d'une eau condensée à partir de vapeur d'eau contenue dans l'air, procédé et système de génération d'eau potable associés Download PDF

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condensed
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Jean Thomas
Simon FERRAND
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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Definitions

  • the field of the invention is that of the treatment of water obtained by condensation of the water vapor contained in the air, in particular to make it drinkable and fit for consumption.
  • the invention relates to a system and a method for generating drinking water from atmospheric air, also called D-AWG (for English "Drink-Atmospheric Water
  • the water treatment proposed by the present invention applies to all types of atmospheric water generators, whether small generators producing 10 to 30 liters of water per day, or larger devices , capable of producing more than 50,000 liters, or even several hundred thousand liters, daily.
  • the treatment of water proposed by the present invention applies to any type of condensed water resulting from a condensation of water vapor contained in the air, that it is issued:
  • this condensed water may, for example, result from the operation of an air-conditioning system of a room, a dwelling unit or a building;
  • this condensed water may be formed by dew, frost, ice, hail, snow, fog or rainwater.
  • the rain forms condensed water which can be considered as atmospheric water that can be treated by the device and the systems described in the present text, and / according to the treatment method according to the invention. 'invention.
  • Water is a natural resource whose global consumption is growing rapidly, leading to increased risks of scarcity for years to come. Water management has therefore become a global priority.
  • Atmospheric drinking water generators or D-AWGs, which make it possible to produce water from atmospheric air, constitute, in this context, an interesting complementary alternative to the existing drinking water production system, which based on the extraction and treatment of freshwater contained in rivers or groundwater, or on the desalination of seawater.
  • This technology which is part of a sustainable development, makes it possible to bring drinking water to areas that do not have it.
  • Such an atmospheric drinking water generator is described in particular by Rolande VW, 2001, in "Atmospheric water vapor processor designs for drinking water production: a review", Pergamon, Wat. Res. Flight. 35, No. 1, pp. 1-22.
  • Such devices transform the water vapor, present in gaseous or liquid form in the air, into liquid water, by condensation on a cold surface, when this water reaches its dew point.
  • They conventionally comprise a refrigeration unit with a thermodynamic effect, consisting of an evaporator, on which the water is condensed, a compressor, a condenser, and an expander. After condensation of the water on the evaporator cooled tubes, the water flows by gravity to be collected.
  • a device for generating water is for example described in patent documents WO2011063199, US5203989, US7373787,
  • various air and water treatments may be provided in these devices to increase the quality of the water.
  • this water has a low pH, is not very conductive, and is not at the calco-carbonic equilibrium. It can therefore be aggressive against limescale, concrete and cement, or corrosive vis-à-vis metals. This poses a problem when the water produced by the atmospheric water generator is used to supply pipes to homes or industrial facilities (see, in particular, the drinking water quality guidelines published by the World Health Organization. , 4th edition, WHO Library Cataloging-in-Publication Data. ISBN 978 924 154 815
  • the water produced from the water vapor of the air by such atmospheric water generators does not generally contain enough aggressive carbon dioxide to dissolve enough alkaline earth carbonate rock, and therefore sufficiently increase the mineral content of the water.
  • aggressive carbon dioxide is defined as the difference between the free CO2 present in water and the equilibrium CO2, ie the CO2 allowing equilibrium water to be obtained, whose pH is equal to its saturation pH, pH above which precipitation of calcium and bicarbonate ions in the form of calcium carbonate is observed.
  • the alkaline earth oxides give the water a very high alkalinity at the beginning of their dissolution, which then decreases gradually. Their dissolution also does not stop at the saturation pH and these oxides continue to solubilize. It is therefore common, in existing atmospheric water generators, to observe, in the produced water, an exceeding of the quality reference values, in particular in the water generators in which the remineralization reactor is integrated into a system. periodic recirculation circuit of the water.
  • Another object of the invention is to provide such a technique for generating water from atmospheric air which makes it possible to produce drinking water of good quality, and in particular substantially free of pollutants or micro-organisms.
  • the invention also aims to provide such a technique for recovering the condensed water by an air conditioning of a building for the purpose of making it drinkable so that it can subsequently be distributed through the pipe network of the building. building, and guarantee him some autonomy.
  • the invention also aims to provide an atmospheric water treatment device implementing such a technique, which is relatively inexpensive, but also easy to use and ergonomic.
  • the invention also aims to provide such a device that is energy efficient, allows to produce inexpensive water, and has a high water production yield, whatever the ambient conditions.
  • the invention also aims to provide such a device that is simple and convenient maintenance.
  • the invention responds to this need by proposing a device for treating condensed water from water vapor contained in the air, which comprises means for adding minerals to said condensed water by contact with said condensed water with a remineralization reactor containing at least one alkaline earth rock,
  • said mineral adding means further comprising:
  • the invention is based on a completely new and inventive approach to the remineralization of water obtained by condensation of atmospheric water vapor, in particular to make it drinkable.
  • the invention firstly proposes injecting carbon dioxide into the water collected by condensation, in order to increase the amount of aggressive CO 2 present in the water, and thus allow better dissolution of the carbonates. alkaline earth metal.
  • the invention proposes to control and control this remineralization process, by first calculating the amount of carbon dioxide that should be injected, but also the necessary and sufficient contact time between water and the alkaline-earth rock, to reach a predetermined rate of remineralization of the water collected by condensation.
  • control means are able to control at least one of the following parameters:
  • the necessary contact time between the water and the rock is obtained to dissolve the desired amount of minerals. It is also important to have a sufficient CO 2 pressure relative to the water pressure, to ensure a good injection. In addition, a change in the temperature of CO 2 changes the density of CO 2 at a given pressure, which changes its concentration.
  • such a device comprises means for selection by a user of said predetermined quantity of minerals to be added to said condensed water.
  • the consumer can choose the rate of minerals that he wishes to obtain for the drinking water generated by the atmospheric water generation device of the invention, for example by means of an ergonomic interface of the touch screen type.
  • the calculation means of the device (for example a microcontroller) automatically adjust the amount of carbon dioxide to be injected and the necessary contact time between the water and the reactor, depending on the mineral content desired by the consumer.
  • the atmospheric drinking water generator of the invention can thus produce different drinking water, more or less remineralized, adapted to the needs and modes of consumption of users.
  • the remineralization process may be completed by the injection or the use of one or more reagents belonging to the following list: sodium hydroxide / sodium hydroxide (NaOH), sodium carbonate ( Na2CO3), sodium bicarbonate (NaHCOa), quicklime / calcium oxide (CaO), slaked lime / Calcium hydroxide (Ca (OH) 2), calcium chloride (CaC), dolomite magnesia (CaCO3 + MgO), hydroxide magnesium oxide (Mg (OH) 2 - MgO), calcium sulfate (CaSO4), sodium chloride (NaCl), sulfuric acid (H2SO4), hydrochloric acid
  • the treatment device further comprises means for adding one or more reagents from the aforementioned list.
  • said means for treating said condensed water comprise means for deionizing said condensed water, producing a deionized water.
  • deionized water is meant here and throughout the document a water partially or completely deionized ions contained in the raw condensed water starting.
  • deionization means can be implemented independently of the means for adding minerals described above, so that the invention also relates to a device for generating atmospheric drinking water which comprises deionization means but does not does not include means for adding minerals as described above.
  • Such deionization means advantageously make it possible to remove from the water collected by condensation some or most of the compounds and pollutants present in the water in ionic form.
  • the pollutants present in atmospheric air can, because of their physicochemical properties, be found in the water produced by condensation in the device of the invention.
  • pollutants can be organic pollutants, inorganic pollutants such as heavy metals or certain undesirable ions, or micro-organisms such as viruses, bacteria, spores, etc.
  • said deionization means of said condensed water comprise at least some of the means belonging to the group comprising:
  • an ion exchange resin module an ion exchange resin module; an aluminosilicate rock of zeolite type;
  • deionization means in particular electrical and / or electrochemical deionization means such as electrodeionization (EDI), electrodialysis (EDR), capacitive deionization (CDI), capacitive deionization by membrane (“capacitive deionization membrane” or M-CDI));
  • EDI electrodeionization
  • EDR electrodialysis
  • CDI capacitive deionization
  • M-CDI capacitive deionization membrane
  • said processing means also comprise means for filtering said condensed water and / or said deionized water implementing at least one of the elements belonging to the group comprising:
  • a particulate filter (cartridge filter, microfiltration membrane, sand);
  • Such filtering means can thus be arranged directly after the evaporator, so as to filter the condensed water, or after the deionization means, so as to filter the deionized water. They advantageously complement the deionization means, and allow to remove some water particles or unwanted components, to increase the quality of drinking water produced. They can also be arranged after the demineralization reactor to filter the remineralized water.
  • the filtration step on activated carbon advantageously makes it possible to extract from the condensed water a good part of the organic pollutants.
  • such a device also comprises a degassing system such as a stripping device, or membrane contactor or other system capable of removing water at least one Volatile Organic Compound (VOC) ), undesirable gas or CO 2 .
  • a degassing system such as a stripping device, or membrane contactor or other system capable of removing water at least one Volatile Organic Compound (VOC) ), undesirable gas or CO 2 .
  • VOC Volatile Organic Compound
  • said means for adding minerals are disposed downstream of said deionization means, so that said minerals are added to said deionized water to produce said remineralized water.
  • the invention advantageously remineralizes a weakly ionized water obtained from the water vapor contained in the air.
  • the device of the invention thus makes it possible to extract condensed water (filtered or not) harmful ions (pollutants), then add in the water and deionized minerals necessary for drinking water of good quality.
  • said means for adding minerals are preferably arranged downstream of said filtering means.
  • such a device comprises two dissociated water circulation circuits, namely:
  • a first water circulation circuit comprising a tank for recovering said condensed water, said means for deionizing said condensed water and first means for disinfecting the water, for example by ultraviolet radiation;
  • a second water circulation circuit comprising said means for adding minerals, a reservoir for storing said remineralized water and second means for disinfecting said remineralised water, for example by ultraviolet radiation.
  • the filtering means may be integrated with the first water circulation circuit, and / or the second water circulation circuit, or be distributed between the two water circulation circuits.
  • the atmospheric water generator of the invention comprises two distinct reflux circuits:
  • the first is a closed circuit comprising the deionization means condensed water (optionally filtered);
  • the second is a closed circuit including means of remineralization of water
  • Such reflux circuits advantageously make it possible to circulate the water through the atmospheric drinking water generator, in order to avoid stagnation of the water which would promote bacterial growth and possible biofilm development.
  • the implementation of two distinct water circulation circuits advantageously makes it possible to separate the deionized water from the remineralized water, and therefore to be able to propose, in the same atmospheric water generator, deionization means on the one hand and means of remineralization on the other hand, that can be operated jointly economically.
  • such a device then comprises means for periodically activating the circulation of water in each of said first and second circuits.
  • such a device also comprises means for partial or total oxidation of at least one chemical compound present in said condensed water and / or in said filtered water and / or in said deionized water and / or in said remineralized water.
  • Such partial or total oxidation means belong to the group comprising:
  • AOP Advanced Oxidation Processes
  • Such chemical oxidation means make it possible to oxidize organic and or inorganic compounds present in the water.
  • such a device also comprises means for disinfecting said condensed water and / or said filtered water and / or said deionized water and / or said remineralized water implementing at least one of the elements belonging to the group comprising:
  • such disinfection means comprise at least one residual disinfectant capable of ensuring the quality of the water at the microbiological level during the distribution of this water in a pipe network.
  • the means of disinfection and total or partial oxidation can of course be combined, so that the oxidation and disinfection are carried out jointly (and especially during a single step).
  • the invention also relates to a method for treating condensed water from water vapor contained in the air, which comprises a step of adding minerals to said condensed water by contacting said condensed water with a reactor of remineralization containing at least one alkaline earth rock.
  • a step of adding minerals implements substeps of: controlling a contact time of said condensed water with said remineralization reactor, as a function of a predetermined quantity of minerals to be added;
  • said step of adding minerals also implements a substep of calculation of the minimum contact time to reach a predetermined remineralization rate of the water collected by condensation.
  • the contact time control means it can also be verified that this minimum contact time between the water and the alkaline earth rock is reached.
  • the invention also relates to a system for generating drinking water from atmospheric air, comprising means for condensing a water vapor contained in the air, capable of producing condensed water, characterized in that it comprises a device for treating said condensed water as described above.
  • such a system comprises atmospheric air treatment means arranged upstream of said condensation means.
  • such atmospheric air treatment means comprise at least some of the means belonging to the group comprising:
  • an air pre-filter capable of removing coarse particles contained in the atmospheric air
  • a particulate air filter capable of removing fine particles contained in atmospheric air
  • such a system comprises at least one sensor delivering information on the quality of atmospheric air, and means for stopping said drinking water generation system when said quality information. air is below a predetermined threshold.
  • such a system makes it possible to recover and treat the condensed water by an apparatus outside the system.
  • the condensation means of a water vapor contained in the air are part of an air conditioning device of all or part of a building.
  • the water treatment system described in the invention can for example be connected to an external cooling unit which provides air conditioning of a building for the purpose of producing drinking water with naturally condensed water during the cooling process air.
  • the water produced according to the invention has the necessary characteristics to be distributed through the building's pipe network.
  • such a system is placed upstream of a bottling unit or a drinking water distribution network.
  • the invention also relates to a water treatment system from condensed water from natural condensation, such as dew.
  • Figure 1 shows, in schematic form, an embodiment of an atmospheric water generator comprising a water treatment device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 illustrates, in block diagram form, the water circulation circuits of the atmospheric water generator of FIG. 1
  • FIG. 3 shows in the form of a P & ID diagram (piping and instrumentation diagram) of a water treatment device according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 4 illustrates a process for treating a condensed water putting implement the device of Figure 3, with possible variants, and
  • FIGS. 5 and 6 illustrate other processes for treating a condensed water according to the invention.
  • the general principle of the invention is based on a controlled and controlled remineralization of the water produced from the water vapor contained in the air.
  • FIGS. 1 and 2 the technique for treating the condensed water of the invention is presented in the particular application context of an atmospheric drinking water generator.
  • the specific water treatment means described below for FIGS. 1 and 2 can of course be implemented independently of the means for condensing the water vapor, or, alternatively (in the case of FIGS. 2), integrated with these means of condensation of water vapor in a system for generating atmospheric drinking water. In the following, therefore, we will focus on this second variant.
  • an apparatus makes it possible to generate drinking water from the water vapor contained in the air.
  • an apparatus comprises:
  • a functional module 100 for filtering the ambient air
  • a functional module 101 for condensing the water vapor contained in this ambient air.
  • the water thus condensed undergoes a closed circuit treatment, comprising, in this first embodiment, a treatment of the water 102, including implementing a deionization treatment, and a remineralization treatment 103.
  • a closed circuit treatment comprising, in this first embodiment, a treatment of the water 102, including implementing a deionization treatment, and a remineralization treatment 103.
  • These two treatment systems referenced 102 and 103 are each integrated in a separate reflux circuit, namely the recirculation circuit comprising the water circulation channels referenced A and C for the treatment of water 102, and the recirculation circuit comprising the water circulation routes referenced B, G and D for the remineralization treatment 103.
  • the atmospheric drinking water generator of the invention can implement only remineralisation treatment 103, in a closed circuit, without deionization treatment.
  • the atmospheric water generator of the invention can also implement the treatment of water 102, in a closed circuit, without remineralization treatment.
  • the treatment of water 102 makes it possible to filter the majority of the organic and inorganic compounds present in the form of pollutants in the water coming from the condensation functional module 101. , and destroy 99% of microorganisms.
  • the remineralization treatment 103 makes it possible to add effective and controlled calcium, magnesium and hydrogencarbonate / carbonate ions, and 99.99% disinfection of the microorganisms.
  • this remineralisation 103 can take place directly on the water coming from the condensation module 101, or stored in the recovery tank 35.
  • the atmospheric water generator of the invention comprises a number of electrical or electronic components, which are identified in Figure 1 by an asterisk affixed to the reference numeral which designates them.
  • a microcontroller which has not been shown in Figure 1, controls all these components. It is connected, for example, to a touch screen interface (not shown), which allows the user to observe the operation of the device for generating atmospheric drinking water, and to interact with it. In particular, this interface can allow the user to select different modes of operation of the device.
  • a touch screen interface (not shown), which allows the user to observe the operation of the device for generating atmospheric drinking water, and to interact with it.
  • this interface can allow the user to select different modes of operation of the device.
  • the functional module 100 for filtering the ambient air is now presented in greater detail with reference to FIG. Such a module is optional, but is presented below in the context of a particular embodiment of the invention.
  • VOCs volatile organic pollutants
  • the atmospheric water generator of the invention implements, in a particular embodiment, a filtration or degradation of these chemical pollutants by air treatment, before the condensation of water by the functional module referenced 101.
  • the air sucked by a variable speed fan 18 enters an air duct referenced 43. It first passes through a meadow. air filter 44i, which makes it possible to filter the coarse particles contained in the atmospheric air.
  • This pre-filter 44i may for example be placed in a removable frame that can be easily removed from the D-AWG, in order to be cleaned according to its nature and its composition.
  • This pre-filter 44i of type G1 to G4 (EN 779 standard) is followed by a filter 44 2 which makes it possible to filter the finer particles suspended in the ambient air.
  • the pre-filter 44i and the particulate filter 44 2 are followed by a photocatalytic oxidation air filter 44 3 .
  • Such a photocatalytic oxidation air filter 44 3 implements an advanced oxidation process, according to which the chemical pollutants are sorbed on a catalytic medium, comprising in particular a semiconductor such as titanium dioxide (TiO 2 ).
  • Lamps emit ultraviolet (UV) radiation on TiO 2 titanium dioxide which converts water and oxygen molecules into hydroxyl free radicals. These radicals are very reactive and have the distinction of being non-selective. They degrade the majority of pollutants in the gas phase.
  • This technology cleans the air before it arrives on the evaporator, resulting in better condensed water.
  • a domestic atmospheric water generator it helps purify the indoor atmosphere of a home.
  • the air filtration module 100 may, in an alternative embodiment, include only one or two of the three filters referenced 44i to 44 3 described above.
  • one or more air quality sensors are placed in the air duct 43 before the air filtration module 100 to detect the presence in the air of certain potentially toxic substances, such as carbon dioxide, nitrogen oxide, benzene, smoke, etc.
  • Such sensors are connected to the microcontroller of the atmospheric water generator, which can issue an alert to the user, and automatically stop the production of water, by stopping the fan 18 and the compressor.
  • the operation of the referenced module 101 for condensation of water vapor is now presented. It is a refrigerating unit with a thermodynamic effect which is used in this embodiment to cool the cold surface which makes it possible to condense the water vapor from the air into liquid water.
  • this referenced module 101 for condensing water vapor can be part of an air conditioning system of a building, which naturally produces condensed water during the cooling phase of the ambient air.
  • This condensed water can therefore be upgraded by treatment according to the technique of the invention, to make it drinkable.
  • the air filtered by the air filtration module referenced 100 is then sucked by the variable speed fan 18 through the evaporator 45 and the condenser 46 and returned to the outside of the D-AWG via one or more ducts. .
  • the water vapor contained in the air condenses on the evaporator 45 consisting of food stainless steel tubes or copper coated with food plastic. According to one variant, heat exchange fins are present on the tubes.
  • a check valve 31 prevents water from flowing back into the recirculation pipe of the channel C, coming from the solenoid valve 1.
  • the fan was placed downstream of the air filtration module 100.
  • it can also be placed upstream of the filtration module 100 in the direction of movement of the air.
  • the production of water is managed by the microcontroller, and several production methods can be proposed and selected by the consumer, by means of the man / machine interface of the atmospheric drinking water generator of the invention.
  • the microcontroller (not shown) of the D-AWG of the invention manages the powering up of the compressor and the speed of the fan 18 according to the psychometric diagram of the humid air (that is to say, the water mass available in the air), volumes of water in the recovery tank referenced 35 and / or in the storage tank referenced 23.
  • a temperature sensor and a humidity sensor at the air inlet make it possible to calculate the favorable dew point for the condensation.
  • the speed of the refrigerant in the pipes is accelerated or slowed down to reach the correct temperature on the evaporator 45.
  • a surface temperature sensor on the evaporator 45 makes it possible to follow this temperature. It also allows in case of frost to start a defrost (decrease the speed of the refrigerant gas or stop).
  • a relative humidity sensor at the outlet of air makes it possible to measure the humidity of the dry air. With this value and the humidity value at the air inlet, the condensation efficiency is calculated. Depending on this efficiency, the fan speed 18 and the temperature on the surface of the evaporator can be varied.
  • a pressure sensor measures the gas pressure at the condenser outlet. This makes it possible to calculate the temperature of the refrigerating gas thanks to the physicochemical properties of the gas.
  • it is one or more fans, connected to a frequency converter, which allows (s) to stabilize the condenser temperature.
  • These fans are arranged on the condenser and allow for example to cool more effectively when the temperature of the refrigerant gas is too high. This results in the measurement of greater pressure by the pressure sensor cited above.
  • one or more fans replace (s) the fan 18 to allow the atmospheric air to be sent through the evaporator 45 (and possibly the condenser 46). They are placed upstream or downstream of the evaporator.
  • the microcontroller adapts with frequency converters the speed of the fan 18 (and the condenser fan or fans, if present) and the power of the compressor which manages the flow of the fluid / refrigerant gas.
  • a so-called "lotus effect” food paint is applied to the tubes of the evaporator 45.
  • It is a biomimetic paint that uses the properties of hyper hydrophobicity and self-cleaning lotus leaves. It makes it possible to slide the foreign elements onto the surface of the evaporator 45 without them being able to adhere to it.
  • This paint makes it possible to slide the water more quickly on the condensation tubes while avoiding that bacteria or micropoussines are fixed on these. Bacterial growth on the tubes is reduced, which also reduces the need for regular cleaning. The water is thus less exposed to pollution because its contact time with the sucked air is reduced.
  • a hyper-hydrophilic self-cleaning paint is applied to the tubes of the evaporator. It allows water to flow faster on the evaporator tubes, reducing the contact between water and air pollutants.
  • the use of these particular paints advantageously reduces the time of contact between the water and the evaporator 45, and therefore the risks of pollution of the water generated.
  • the extraction of water is carried out by alternating a gel phase and a thaw phase of the water on the evaporator 45.
  • the air then solidifies directly on the pipes when the refrigerant temperature is below 0 ° C.
  • the tubes of the evaporator 45 are warmed up and will melt the ice.
  • This principle makes it possible to work with a negative dew point to be able to capture the humidity of the air at temperatures and humidities lower than that usually used.
  • the water production efficiency is improved for adverse conditions.
  • a conventional refrigeration unit thermodynamic effect consists of an evaporator 45, an electric compressor, a condenser 46, and a pressure reducer. Hoses filled with a gas / liquid refrigerant circulate around the circuit.
  • the moist and hot air that is sucked or projected by the fan 18 then passes through the evaporator 45, which contains a cold gas at low pressure in liquid / vapor form.
  • the air while cooling on the evaporator 45 causes the condensation of the water vapor that it contains and warms the refrigerant gas by heat exchange.
  • the heated gas is then compressed in the compressor, which increases its pressure and therefore its temperature.
  • the cold dry air that has passed through the evaporator 45 passes through the condenser 46, from which it emerges as hot dry air.
  • the refrigerant gas in the form of vapor leaving the compressor cools in the condenser 46 by heat exchange in contact with the cold dry air and liquefies.
  • the refrigerant then passes into the regulator, where its pressure drops sharply. It then cools again, and returns to the liquid state before returning to the evaporator for a new cycle. It is this sudden pressure drop that induces energy absorption and thus cooling of the evaporator.
  • the regulator may be thermostatic, electronic, or capillary.
  • a dehydrator can be arranged between the condenser 46 and the expander to dehydrate the condensed fluid by the condenser 46.
  • one or two pressure switches may, optionally and independently, be arranged before and after the compressor, for respectively measuring the drops and increases in pressure of the fluid in the refrigerant circuit.
  • a Refrigerant gas cylinder can be placed after the condenser. It makes it possible to vary the amount of gas in the refrigerant circuit.
  • the water thus produced by condensation of the water vapor of the air is collected in a collector 32 whose totally flat surface has a slight slope to flow this water by gravity in the water pipe of the track C until 'to a recovery tank referenced 35.
  • the bottom of the tank 35 is of conical or spherical shape to allow its total drainage, thanks to the outlet located at its center. Its inner surface is preferably smooth.
  • the water level in the recovery tank 35 can be measured by a membrane pressure sensor 33, located next to the discharge port of the tank.
  • the measurement of the water level is carried out thanks to the pressure generated by the water on the sensor 33.
  • it is a level transmitter which is used.
  • the water collected in the recovery tank 35 is sucked by a pump 38 through a valve 34 to an ultraviolet disinfection reactor 36, operating for example at a disinfectant wavelength of 254 nm.
  • the pump 38 is placed just after the recovery tank 35.
  • the UV-C sterilization reactor 36 is replaced by a UV-C lamp and its quartz cover, which are placed in the center of the recovery tank 35.
  • the UV-C energy produced by the sterilization reactor 36 or the UV-C lamp deteriorates the genetic material (DNA) of the microorganisms contained in the water, which reduces their ability to reproduce or cause infections. It is preferable to deliver a dose of UV-C energy between
  • the water then passes into a particulate filter referenced 37, adapted for example to a filtration of 0.5 ⁇ , then in one or more filter (s) or active carbon reactor referenced (s) 39.
  • filters 39 may be conventional activated carbon filters or specific activated carbon filters for Volatile Organic Compounds / heavy metals.
  • another particulate filter may be placed after the activated carbon to prevent the release of fine in the network by the activated carbon.
  • the UV-C sterilization reactor 36 may be placed after the active carbon filter referenced 39 or after the particulate filter referenced 37.
  • an ionic filtration is generally carried out by means of a reverse osmosis membrane, which makes it possible to separate the microorganisms, the ions and the organic compounds from the water.
  • the permeate is the purified water which has been filtered
  • the concentrate is the water which contains the microorganisms, the ions and the filtered organic compounds.
  • a first embodiment is based on the use of one or more ion exchange resins, which can retain, depending on their nature, their selectivity factor and their separation factor, all or part of the ions contained in the water.
  • Such ion exchange resins can, among other things, retain metallic trace elements, undesirable ions such as ammonium, nitrite, nitrate, radionuclides, etc. It is thus possible to choose to use:
  • SAC resin cartridge [H] (cation exchange resin to strongly acidic exchange H +) referenced 41 and a resin cartridge SBA [OH] (exchange resin strongly basic anion exchange in OH ") referenced 40, in a fashion embodiment, it is the resin cartridge SBA [OH] which is placed before SAC [H], or
  • a regeneration unit of these resins can be added to the system.
  • it is a SIATA or Fleck valve that makes it possible to initiate the regeneration in a manual or automatic manner, as a function, for example, of the conductivity of the water at the outlet of the ion exchange unit, of the volume of water passed or operating time.
  • these ion exchange resins referenced 40 and 41 are arranged upstream of a filtration membrane referenced 42 which will be described in more detail below.
  • the ion exchange resins 40 and 41 may also be arranged downstream of this filtration membrane referenced 42.
  • the ion exchange resin (s) is / are replaced by a zeolite aluminosilicate rock cartridge.
  • the water undergoes an electrical purification process involving a combination of ion exchange resins and ion-selective membranes, called electrodeionization (EDI).
  • EDI electrodeionization
  • This approach avoids the drop in water quality resulting from the gradual depletion of the resin cartridges, as well as the cost of replacing the cartridges.
  • the ion exchange resins referenced 40 and 41 such an EDI module can be placed before or after a filtration membrane referenced 42.
  • it is a reverse osmosis membrane or nanofiltration which allows deionization.
  • This filtration membrane referenced 42 is described in more detail in detail. It will be noted that this filtration membrane can carry out alone the deionization treatment of water, in certain embodiments of the invention, or complete the treatment of water. deionization carried out by ion exchange resins, zeolite, or EDI.
  • the membrane referenced 42 is an ultrafiltration membrane, which the water passes through before joining the electrovalve referenced 1.
  • Such an ultrafiltration membrane has, for example, pores with an included diameter. between 1 and 100 nm. It lets ions pass, but retains molecules of high molecular weight.
  • such a filtration membrane 42 is a reverse osmosis type membrane or a nanofiltration membrane: in this case, the filtered water goes into the solenoid valve referenced 1 and the residual concentrate passes through a pressure reducer to go into the return pipe of track C, before returning to the recovery tank referenced 35.
  • the water of the recovery tank 35 is emptied periodically after a certain time, or by means of a conductivity transmitter (situated after the pump 38 and connected to the microcontroller) when a threshold value of conductivity is outdated.
  • the residual concentrate is sent directly to the sewer.
  • the nanofiltration membrane allows the separation of components having a size in solution close to that of the nanometer. Monovalent ionized salts and non-ionized organic compounds with molecular weights below 200-250 g / mol (Dalton) are not retained. Reverse osmosis membrane rejects constituents with a molecular weight greater than 50-250 g / mol
  • the treated water joins the electrovalve referenced 1, which is preferably a four-way solenoid valve with three flow models. It can also be several solenoid valves that provide four channels with three flow models.
  • two flow meters referenced 34 and 30, which are connected to the microcontroller, and allow to calculate the volume of water "gross" (untreated) which passed through the water treatment device of the channel A to calculate the remaining life time of each of the filters arranged on this channel.
  • the volume of water from the reflux of the solenoid valve referenced 1 in "demineralized reflux” mode (see below) of the channel C, which has already passed through the water treatment device of the channel A is counted.
  • a "Stripping" system can be set up.
  • Gas stripping is a process that allows mass transfer of a gas from the liquid phase to the gas phase. The transfer is effected by contacting the liquid containing the gas to be removed with air which does not initially contain this gas. The elimination of gases dissolved in water by gas entrainment is particularly used for the removal of ammonia (N H3), odorous gases and volatile organic compounds (VOCs).
  • the stripping gas is made in the recovery tank 35 and the injection of air is made with a venturi injector. A water pump draws water from the recovery tank 35 and sends it into a venturi injector.
  • an air pump sucks in ambient air and sends it into the venturi injector.
  • the sucked air is filtered through an air filter.
  • the air sucked into the venturi injector by suction (improved or not by the air pump) is injected into the water in the form of small bubbles.
  • This bubbled water is sent to the bottom of the recovery tank 35, in such a way that the bubbles homogeneously cover the entire volume of water in the tank (for example, with a system of perforated pipes which homogeneously cover the surface of the recovery tank 35).
  • the air bubbles rise along the water column of the tank 35 until reaching the atmosphere.
  • the gases present in the water are extracted by the air bubbles.
  • the gas stripping is carried out in the recovery tank 35 and the injection of the air is made by means of an air pump (with or without an air filter) which sends the air into one or more diffusers (made of ceramic for example) which homogeneously diffuse air bubbles into the water column of the recovery tank 35.
  • an air pump with or without an air filter
  • diffusers made of ceramic for example
  • An ozonator is used to generate ozone which is then injected into the water treatment system.
  • the ozone can be injected into a specific reactor intended for this purpose or into the recovery tank referenced 35.
  • This ozonation treatment can be followed by a treatment with biological activated carbon which reduces the fraction formed of CODB (dissolved organic carbon biodegradable).
  • Another chemical oxidation process may be used in the treatment of water referenced 102 or 103.
  • chlorination or chlorine dioxide may be used.
  • a method of producing chlorine could be carried out for example by electrolysis of a salt solution. The free chlorine produced is measured continuously by an electrochemical sensor.
  • Another chemical oxidation process may be used in the treatment of water referenced 102 or 103. It is possible, for example, to use a treatment with ultraviolet radiation, in particular with a wavelength equal to or of the order of 185 nm.
  • barometers or pressure sensors are arranged between each filter / reactor installed. These will monitor any pressure drop that reflects an obstruction in the filter / reactor. At least one disinfection is provided on the network, with a UV system or a residual disinfectant.
  • the oxidation process and the disinfection process using a residual disinfectant can be combined in one step.
  • chlorination may be used.
  • Such remineralization 103 is based on carbon dioxide (CO 2 ) injection carbonation and neutralization by filtration on alkaline earth carbonate carbonate rock.
  • Calcium / magnesium carbonates react with the aggressive free CO2 of water which induces a simultaneous increase in TH (Hydrotimetric Title or Hardness) and TAC (Full Alkalimetric Title or Alkalinity). Filtration on limestone thus makes it possible to neutralize the water but also to partially remineralize it.
  • the filtration makes it possible to increase more importantly the alkalinity and thus allows a real remineralization of the water.
  • the free CO2 decomposes in two parts in the case of an aggressive water: the CO2 equilibrating, which is the concentration of free CO2 necessary to obtain the state of equilibrium calco-carbonic, and the aggressive CO2, which represents the excess of free CO2 relative to the equilibrium CO2.
  • Free CO2 is in hydrated form or not.
  • the necessary contact time between aggressive CO2 and calcium / magnesium carbonate rock to achieve calcocarbonic balance depends, among other things, on the raw water characteristics (aggressive CO2, free CO2, pH, TAC, TH, force ionic, etc.), the temperature of the water, the amount of filter material, its physical characteristics (porosity, particle size, density, etc.) and reactor characteristics (diameter, minimum rock height, etc.). ).
  • the water obtained by the condensation of the water vapor of the air, generally has a very low TAC and TH, contains only a little aggressive CO2, and its pH is slightly acidic.
  • this water is deionized (TAC and TH even lower). This is why the variation of these parameters can be neglected in view of the high TAC concentrations desired and the CO2 to be injected, which are therefore defined at fixed values.
  • the injected CO2 will turn into aggressive CO2 to react with the rock.
  • the material used may be Ma ⁇ rl type marine limestone or marble-type terrestrial limestone.
  • the microcontroller calculates the concentration of CO2 needed to dissolve the rock, in order to obtain the desired amount of minerals in the water.
  • the CO2 flow is adjusted.
  • the microcontroller then sets the contact time between the aggressive CO2 and the rock for these conditions and the kinetics of dissolution of the rock, and then depending on the size of the remineralization reactor, the water flow is adjusted.
  • a pump referenced 38 sends the water from the device 102 for treating water from the channel A in the solenoid valve 1, which directs it to the remineralisation device 103 of the channel B.
  • the microcontroller defines the flow rate of water, thanks to the proportional flow regulator / solenoid valve referenced 2 and to the flow meter referenced 3. It will be noted that, as a variant, the flow meter referenced 3 can be placed before the solenoid valve referenced 2. The solenoid valve referenced 1 then adjusts the water flow for the channel B from the data collected by the flow meter referenced 3 and sends the excess water in track C.
  • the pressure regulator / pressure regulator referenced 7 stabilizes the outlet pressure of the CO2 that leaves the CO2 cylinder 5 (or a CO2 tank) through the pipe referenced 6, regardless of the pressure in the cylinder.
  • a CO2 filter can be placed on the pipe 6.
  • the proportional solenoid / flow regulator valve 8 then opens to allow the CO2 to exit the cylinder 5. It is also possible that an "all or nothing" solenoid valve placed before or after the flow regulator referenced 8 releases the CO2 of the tank.
  • the concentration and the flow rate of CO2 necessary for dissolving the quantity of minerals selected, at the water flow rate already defined, are calculated by the microcontroller and regulated by the proportional solenoid / flow control valve referenced 8 and the flow meter referenced 9 (which can be placed before or after the flow controller referenced 8).
  • the microcontroller converts the volume flow, a function of the density of CO2 that is related to the pressure and temperature in mass flow.
  • a mass flow controller for gas can replace the proportional solenoid valve / flow regulator 8 and the flow meter 9.
  • a temperature sensor referenced 10 may be placed in the gas pipe referenced 6: indeed, a variation in the temperature of the gaseous CO2 modifies the density of the CO2 at a given pressure, which changes its concentration.
  • the CO2 pressure regulator referenced 7 will allow for example to increase the CO2 outlet pressure (automatically or manually ).
  • the CO2 gas after being released by the solenoid valve referenced 8 continues to advance in the pipe referenced 6 by pressure, to pass the water-gas check valve referenced 11. This valve prevents water from entering the pipe when no CO2 is dispensed.
  • the gaseous CO2 is finally injected into the water by the injector referenced 12.
  • a venturi injector is used directly or bypass.
  • a pressure sensor may also be added before the check valve referenced 11.
  • the system may not include any sensors, allow no adjustment of CO2 concentration and flow rate and water flow, and then be "oversized" to match the maximum capacity and CO2 flow, and the most unfavorable water properties.
  • the water then arrives in the remineralization reactor referenced 15, containing calcium carbonate and / or magnesium, in the form of gravel.
  • a reactor 15 has, in this embodiment, the shape of a cylinder of revolution.
  • the entry of water into the remineralization reactor 15 is from below, and the outlet from above, which reduces the washing and the formation of preferential paths.
  • Two buffer filters are located at both ends in the cylinder between the limestone rock and the inlet / outlet, in order to prevent a maximum of fines (small particles of dissolved limestone) from contaminating the network.
  • the principle of sizing a reactor is known to those skilled in the art: the reactor diameter, the actual percolation rate, the mass of limestone in the reactor, the duration between two refills, are calculated from the time of calcareous water-rock contact, peak flow to percolate, the height of the cartridge / reactor, the maximum filling height of the rock limestone in the reactor, minimum permissible rock height, daily water consumption, calcareous-CC reactivity, free CO2, desired total aggressive CO2, apparent density of limestone, etc.
  • the user can choose the desired amount of minerals in the remineralized water, through a control screen of the D-AWG of the invention, connected to the microcontroller.
  • the microcontroller adapts, according to the parameters selected by the user, the concentration and the flow rate of CO2 to be injected, from the amount of CaC0 3 and MgC0 3 which constitute the rock, contained in the remineralization reactor 15.
  • the microcontroller also calculates the water flow for the required contact time between the aggressive CO2 and the calcareous rock and readjusts the proportional solenoid valve referenced 2 with the flow meter 3.
  • a particulate sediment filter 16 or a microfiltration membrane may be placed in order to filter any fines and / or the microorganisms released at the outlet of the reactor 15.
  • the life time The filter can then be calculated with the flow meter 3 or with the flow meter 21 placed downstream of the remineralisation reactor 15.
  • a conductivity meter 19 and a pH meter 20 connected to the microcontroller, in the pipes upstream of a storage tank referenced 23 or in this tank. They make it possible to follow the smooth progress of the remineralization. In case of anomaly, the user is alerted via the display screen.
  • a UV-C sterilization reactor 17 is placed downstream of the remineralization reactor 15 and is activated when the water circulates, to disinfect the water coming from the reactor 15.
  • a reservoir 23 whose shape is close to a right circular cylinder is used to store the produced water before consumption.
  • the bottom is conical or semi-spherical, to allow a complete drainage of the latter.
  • the walls are smooth.
  • the quantity of water from the storage tank 23 is calculated by virtue of two meter flow rates / water meter referenced 21 and 26 placed upstream and downstream of the reservoir.
  • a membrane sensor located at the outlet of the storage tank 23 calculates the volume of water through the pressure exerted by the water on the latter.
  • it is a simple float sensor that informs of the water level in the storage tank 23.
  • An anti-particulate and / or antibacterial vent filter referenced 22 is placed on the top of the storage tank 23, in order to filter the air which is in contact with the water, in the case where the reservoir is not pressurized.
  • a UV-C lamp referenced 24 under its protective shell can be placed in the reservoir 23.
  • a dose of Ultra Violet energy is dispensed periodically (every hour in some embodiments) to ensure quality water.
  • a UV-C reactor is placed after the tank to disinfect the water that is consumed or circulates under reflux.
  • the remineralization process is interrupted: the pump 38 stops the circulation of the water, the solenoid valve 1 closes and cuts the communications between the different networks, the proportional solenoid valve 2 opens to the maximum to guarantee a maximum flow in case of reflux, the proportional gas solenoid valve 8, closes and stops the injection of CO2, the UV-C lamp 16 stops radiating.
  • the rock used for the neutralization is composed in part or in whole of calcium / magnesium oxide (CaO / MgO).
  • the rock neutralization can be followed or replaced by the injection of a chemical compound which makes it easier to reach the calcocarbonic balance (i.e. carbonate saturation index greater than 0).
  • the water treatment module 102 and the remineralization module 103 each have their reflux circuit. These refluxes are activated when the drinking water production device is not in operation, i.e. has been shut down for some time.
  • the reflux makes it possible to periodically circulate the water through the network and thus to avoid a stagnation of the water which favors a bacterial development followed by a possible development of biofilm. It also makes it possible to redo the water through the UV disinfection reactors, in order to guarantee a water that is always biologically sound.
  • the use of two separate reflux circuits makes it possible to provide an economically operating D-AWG, jointly offering a deionization treatment on the one hand, and a remineralization treatment on the other hand.
  • the D-AWG of the invention has been described here in a particular embodiment, in which the water undergoes, on the one hand, a deionization treatment, and, on the other hand, a remineralization treatment, each of these two treatments being implemented in a closed and separate reflux circuit.
  • the invention relates, however, primarily to an AWG implementing a water remineralization treatment, regardless of the implementation of a deionization treatment, or the use of two separate reflux circuits.
  • the device for generating atmospheric water of the invention could also implement a deionization treatment of water, without implementation of a remineralization treatment as described above, and whatever the structure of the or water circulation circuit (s).
  • the atmospheric water generation device of the invention could also implement a filtration treatment of water (by particulate filter and / or ultrafiltration membrane and / or by activated carbon filter), without implementation.
  • the atmospheric water generation device of the invention can also implement a partial or total oxidation of the chemical compounds present in the water (condensed and / or filtered and / or deionized and / or remineralized).
  • This chemical oxidation can be done by chlorination, by the action of chlorine dioxide, by action of ozone, by ultraviolet radiation, preferably with a wavelength equal to or of the order of 185 nm or else by implementation of a method of the type AOP.
  • the device for generating atmospheric water of the invention can also implement a disinfection of water (condensed and / or filtered and / or deionized and / or remineralized) by ultraviolet lamp, chlorine, chlorine dioxide or ozone .
  • Such disinfection can use a residual disinfectant to ensure the quality of the water at the microbiological level during the distribution of this water in a pipeline network. Disinfection and oxidation can be carried out jointly during the same step.
  • the reflux device shown above is advantageously used in domestic D-AWGs that produce only small amounts of drinking water per day. For industrial D-AWGs that produce large amounts of water, water is used directly continuously. Reflux is not necessary.
  • the solenoid valves 1 and 28, and the channels C and D are removed. In a particular embodiment, the storage tank 23 and the dispensing pump 25 are also removed.
  • the UV lamp referenced 17, can also be replaced by a module that allows the injection of a residual disinfectant.
  • the device of FIG. 3 proposes an implementation of the treatment of water at least by microfiltration, followed by deionization on ion exchange resins, itself followed by remineralisation.
  • the user can quickly change between three manual modes of operation.
  • the “treatment” mode that starts the water treatment
  • the mode “Regeneration” which initiates the regeneration of the ion exchange resins contained in the reactors 225 and 226 (as described below)
  • the "reflux” mode which allows the dual circulation of the water whose flow is separated between a first part of the device performing the deionization treatment and a second part of the device performing the remineralization treatment.
  • the stream 501 of condensed water is collected in the first recovery tank (201 in FIG. 3), is pumped by the pump 202 and sent through one (or more) first (s) microfiltration stages 203 for removing condensed water particles from water.
  • the maximum size of the particles retained by this first microfiltration stage is preferably between 0.1 ⁇ and 20 ⁇ .
  • the processing flow rate of the pump 202 may be variable and is regulated by a flow sensor 204.
  • the water then passes through a first ultraviolet disinfection reactor 205 operating at a disinfectant wavelength of 254 nm and delivering a dose of at least 120 mJ / cm 2.
  • This pre-treatment disinfection in the reactor 205 makes it possible not to contaminate the part of the treatment system situated downstream of the reactor 205.
  • the first disinfection reactor 205 is monitored by a first UV intensity sensor 206 and a temperature sensor 207 mounted. on the disinfection reactor 205.
  • this activated carbon filtration module 210 may consist of one or more filters (the two filters 210a and 210b in FIG. 3). These filters can be maintained by manual cleaning co-current or counter-current through valves (216 to 220). Activated carbon is used for the removal of pesticides and other organic chemicals, taste, odors, and total organic carbon (TOC). The dimensioning allows a contact time adapted to the filtration of VOCs (volatile organic compounds).
  • an ultrafiltration membrane (not shown) is placed before the activated carbon filtration module 210.
  • a second microfiltration stage 223 may optionally be placed downstream to prevent the release of fine activated carbon into the network.
  • a strongly acidic cation exchange resin (SAC) unit 225 is used followed by a strongly basic anion exchange resin (SBA) unit 226. These resins enable also to remove CO2 from the water.
  • a conductivity sensor 224 monitors the progress of the process. Once the resins are saturated they are regenerated.
  • the different regeneration steps of the two ion exchange units 225 and 226 are managed automatically by a control system with a camshaft 227 operating with energy. pneumatic and connected to three pressure switches. During the regeneration mode, the pump switches from a flow control to a pressure control and sends 3 or 5 bar. The pump 202 adjusts its pressure with the pressure sensor 295d. The duration of the various stages (against washing, suction, slow displacement, rapid cleaning) is fixed on the interface of the control system 227. The acid and the base necessary for the respective regeneration of cationic and anionic resins are aspirated by a system. with venturi from acid tanks 225a and base 226a.
  • Aspiration rates are displayed on two rota-meters 228 and 229. Pressure switches connected to the control system 227 and to the microcontroller, control the opening or closing of the solenoid valves 231 to 233, thus permitting respectively the suction of the acid, aspirating the base and closing the treatment path 234 during regeneration.
  • the washings and brine waters produced during the various stages of the regeneration which have acidic and basic pH values, are sent to a recovery tank 235 to neutralize during their mixing.
  • the brine 502 obtained by this mixture in the recovery tank 235 has a neutrality that allows discharge to the sewers via the valve 265.
  • the deionized water with this type of automated regeneration according to such a device has an electrical conductivity of around 0, 5 ⁇ 5 / ⁇ at 25 ° C.
  • the two ion exchange units 225 and 226 are replaced by an electric deionization technology (electrodeionization (EDI), electrodialysis (ED), capacitive deionization (CDI), deionization capacitive membrane (“capacitive deionization membrane” or M-CDI)).
  • EDI electrodeionization
  • ED electrodialysis
  • CDI capacitive deionization
  • M-CDI deionization capacitive membrane
  • Water that is now purified needs to be remineralized.
  • the remineralization of this device is based on carbon dioxide injection recarbonation (injection module 240 in FIG. 4) and neutralization by filtration on alkaline earth rock of calcium carbonate (CaCOa) mixed with carbonate of carbon dioxide.
  • CaCOa calcium carbonate
  • magnesium (MgCOa) in a remineralization reactor 215 see Figure 4). Calcium / magnesium carbonates react with the aggressive free CO2 of water which induces a simultaneous increase in hardness and alkalinity. Filtration on limestone thus makes it possible to neutralize the water but also to partially remineralize it.
  • the filtration makes it possible to increase more significantly the alkalinity and therefore allows a real remineralization of water.
  • the remineralization reactor 215 therefore makes it possible to neutralize by filtration on alkaline earth rock.
  • a pressurized cylinder 241 The pressure of the CO2 supplied by a pressurized cylinder 241 is regulated by means of a pressure regulator 242 of the pressure gauge type. For a good injection CO2 must have a higher water pressure of at least 1 bar.
  • a mass flow controller 244 consisting of a proportional solenoid valve and a sensor makes it possible to deliver the desired CO2 flow rate.
  • the CO2 then passes through a check valve 246 before being injected into the water by the injection nozzle 248.
  • the dissolution of the gaseous CO 2 in the water is facilitated by means of an in-line static mixer 250. then passes through the alkaline earth rock of the remineralisation reactor 215.
  • this remineralization reactor 215 may consist of one or more tanks placed in series (215a to 215f). These filters can be maintained by co-current or counter-current cleaning using valves 251 to 259.
  • the pH and conductivity of the remineralized water are controlled by a pH meter 263 and a conductivity meter 264.
  • the controller regulates the mass flow controller 244 according to the flow rate of water measured by the flow meter 262 or 204
  • the water flow and the CO2 concentration are set by the user via the interface microcontroller to obtain the desired amount of ions.
  • the water then passes through a particulate filter forming a third microfiltration stage 273 to remove any particles, such as calcite fines, and thus prevent them from contaminating the rest of the network.
  • a second ultraviolet UV-C 274 disinfection reactor completes this treatment by sending a dose of 40 mJ / cm 2 to make this water completely drinkable.
  • the disinfection system is monitored by a second UV intensity sensor 275 and a second temperature sensor 276 placed on the second ultraviolet disinfection reactor 274.
  • the advantage of ultraviolet radiation treatment unlike all persistent chemical disinfectants, is that it does not produce by-products of disinfection. This is an advantage if the water is consumed quickly after treatment or bottling.
  • the water is then stored in a second tank 281 open to the atmosphere via an antibacterial air filter 282.
  • a system of periodic circulation of water is preferably carried out throughout the water network.
  • Reflux also allows water to be passed through the germicidal UV lamps to keep the water clean of micro-organisms.
  • This system allows the treatment to be stopped over a prolonged period without risk of contamination, in the case of a period of unfavorable condensation, for example.
  • the reflux is divided into two distinct sections of circulation that can be made to work. cost-effectively: the recirculation of deionized water (like channels A and C in Figure 2) and the recirculation of remineralized water (like the channels B, G and D in the figure 2).
  • the solenoid valves 285 and 286 make it possible to separate the treatment of condensed water into drinking water (treatment mode) from the double recirculation cycle (reflux mode).
  • the pump 202 circulates the water in the deionized water reflux circuit: through the purification treatment to the channel 234 and the recirculation line of the deionized water 282 to the tank 201 through the solenoid valves 285 and 286.
  • the pump 290 circulates the water in the remineralized water reflux circuit: via the remineralized water recirculation pipe 263 and the remineralisation devices to the tank 281.
  • the flow rate of the pump 290 is followed by the flow meter 262.
  • the pumps 202 and 290 are protected by check valves 293 and 294.
  • the check valve 294 also makes it possible to prevent the water during the manual mode "treatment" from going directly into the tank 281 via the pump 290.
  • the Ultra-Violet UV-C 274 disinfection reactor or an additional Ultra-Violet UV-C reactor is placed downstream of the storage tank 281, in order to perform a final disinfection of the water just before it is dispensed. .
  • Pressure sensors 295a to 295j are arranged upstream and downstream of the following different filtration modules: the microfiltration stages 203, 233 and 273; the activated carbon filter 210, the ion exchange resin units 225/226; the CO2 injection nozzle 248, the remineralisation reactors 215, and the safety valve 296; in order to follow pressure and loss of loads.
  • the controller stops the actuators in case of abnormally high pressure. Physical security is added in addition with a safety valve 296.
  • the volumes of the first and second tanks 201 and 281 are measured by first and second pressure sensors 201a and 281a.
  • a conductivity and pH sensor 201b may be arranged upstream of the first reservoir 201 to follow the characteristics of the condensed water.
  • Valves 297 and 298 may be added to sample water or purge air from the pipelines.
  • valves 264 to 266 serve to purge the reservoirs 201, 235 and 281.
  • the drinking water 503 is distributed by gravity via the valve 281 or by the pump 290 and a solenoid valve (unidentified).
  • At least one of the following condensed water treatment elements is used from upstream to downstream: microfiltration means (microfiltration stage (s) 203, 223), deionization means on ion exchange resins (cationic resin unit 225, anionic resin unit 226) and means for adding minerals (remineralization reactor 215, CO2 injection module 240).
  • microfiltration means microwavefiltration stage (s) 203, 223)
  • deionization means on ion exchange resins cationic resin unit 225, anionic resin unit 226)
  • means for adding minerals remineralization reactor 215, CO2 injection module 240.
  • filtration means are placed activated carbon filtration system (210).
  • these filtration means comprise an activated carbon filtration module (210) which is placed between said microfiltration means and said deionization means on ion exchange resins.
  • FIG 5 are schematically shown the elements / processing steps of a condensed water treatment method according to a third embodiment, employing an ultrafiltration system.
  • an ultrafiltration system can have a cutoff threshold ("Molecular Weight Cut-Off") up to 10,000 Daltons.
  • the process of FIG. 5 proposes an implementation of the water treatment, at least by ultrafiltration, followed by deionization on ion exchange resins, itself followed by remineralization.
  • this third embodiment it is a gravity ultrafiltration membrane (gravity ultrafiltration stage 309) which is used for the first stage of the treatment.
  • the condensed water is conveyed into a gravity ultrafiltration membrane.
  • This type of membrane has the advantage of not using energy because the water flows by gravity through the walls. The goal is to remove as much organic compounds as possible from the water and perform primary disinfection.
  • the water is then collected in a recovery tank 301 and then pumped by the pump 302 and then discharged to an active carbon filtration module 310 containing granular activated carbon (GAC) that the water passes through.
  • GAC granular activated carbon
  • a conventional ultrafiltration which is used and placed after the pump 302.
  • Particulate filtration microwavefiltration, cartridge, sand
  • a UV disinfection system may also be used upstream of the ultrafiltration to reduce the maintenance of the membrane.
  • the water Downstream of the activated carbon filtration module 310, the water then passes into one or more ion-exchange ion exchange resin units for removing some or all of the ions present in the water (ion filtration of 'water).
  • a strongly acidic cation exchange resin (SAC) unit 325 is used.
  • the treatment in the strongly acidic cation exchange resin reservoir 325 is followed by a treatment in another resin exchange resin unit.
  • ions comprising a strongly basic anion exchange resin (SBA) 326 ions comprising a strongly basic anion exchange resin (SBA) 326.
  • a membrane switch 336 placed between the two ion exchange resin units 325 and 326, may be used to remove certain gases such as CO2 or any remaining VOCs from the water.
  • the water is then remineralized as in the second embodiment described above in connection with FIG. 4, by CO2 injection (CO2 injection module 340) and neutralization on calcium carbonate and magnesium rock ( Neutralization in a remineralization reactor 315) in order to add to the water the ions: Ca 2+ , Mg 2+ , HCO 3 - .
  • the injection of these reagents can be done before, during or after the neutralization of CO2 on the alkaline-earth rock (in FIG. 5, the case of an injection of reagents in the remineralization reactor 315, thus during neutralization). This injection can be performed using one or more dosing pumps.
  • the water produced after the neutralization of the CO2 injected on a carbonate rock may not reach the CaC03 saturation equilibrium necessary for the water to be sent into the pipes.
  • it can be injected additionally a reagent in the form of a solution in order to reach the calcocarbonic balance.
  • a reagent in the form of a solution in order to reach the calcocarbonic balance. Examples include the use of caustic soda (NaOH), sodium carbonate (Na2CO3), sodium bicarbonate (NaHCO3) or quicklime / calcium oxide (CaO).
  • chemical inhibitors may also be added to avoid pitting or corrosion problems in the pipes.
  • the remineralized water is disinfected (disinfection reactor 374) before being stored in a tank 381 or sent directly to a place of use (eg bottling, supply line, and.).
  • the disinfection step 374 or a new disinfection step can be carried out after the tank 381.
  • water can be disinfected using various disinfection techniques: ultraviolet (UV), chlorine, chlorine dioxide, ozonation, etc.
  • UV ultraviolet
  • chlorine chlorine
  • chlorine dioxide chlorine dioxide
  • ozonation etc.
  • this disinfection step can also serve as an oxidation step.
  • WAC weakly acidic cation exchange resin
  • the removal of ammonium which may be present in high concentration in the condensed water will avoid during chlorination the production of chloramine which has less efficient disinfection properties than chlorine (critical point).
  • the water is then remineralized (remineralization reactor 315) and chlorinated (disinfection reactor 374).
  • the purpose of the chlorination is also to oxidize certain compounds. Chlorine will oxidize undesirable compounds such as NO2 " to NO3 " .
  • the chlorine can be produced on site by electrolysis of brine. An electrochemical sensor will monitor the concentration of free chlorine in the water.
  • the water is then stored in a tank 481 or sent directly to a place of use (eg bottling, supply line, and.).
  • a place of use eg bottling, supply line, and.
  • the disinfection step 474 or a new disinfection step may be carried out after the tank 481.
  • the ion exchange resins are replaced by an electrochemical deionization technology as previously mentioned in connection with FIGS. 3 and 4.
  • a device for treating a condensed water which comprises from upstream to downstream, at least the treatment elements of condensed water: gravity ultrafiltration means (309), deionization means on ion exchange resins (cationic resin unit 325 and optionally anionic resin unit 326) and means for adding minerals (reactor remineralization 315, CO2 injection module 340).
  • an activated carbon filtration module (310) is placed between said gravity ultrafiltration means and said deionization means on ion exchange resins.
  • Figure 6 are schematically shown the elements / processing steps of a method according to a fourth embodiment employing a reverse osmosis system.
  • a reverse osmosis system can have a cutoff threshold ("Molecular Weight Cut-Off") up to 100 (or even 50) Daltons.
  • the process of Figure 6 proposes an implementation of water treatment at least by microfiltration, followed by reverse osmosis, itself followed by remineralization.
  • the condensed water collected in the recovery tank 401 is pumped by the pump 402, this water is then discharged through one (or more) first microfiltration stage (s) 403 (for example a filtration system). particulate (s) using a microfiltration membrane, cartridge, sand).
  • one of the microfiltration stages consists of at least one ultrafiltration module.
  • the microfiltration module 403 may consist only of one (or more) microfiltration stage (s), or both of one (or more) microfiltration stage (s) and one (or more) ultrafiltration stage (s), or only one (or more) ultrafiltration stage (s).
  • the water then passes through a granular activated carbon filtration module 410.
  • the activated carbon filtration module 410 can be used either as a prefiltration of a reverse osmosis step (as shown in FIG. 6), or as downstream processing of a reverse osmosis stage (refining) be both.
  • the water then passes through a reverse osmosis membrane filtration unit 411.
  • This filtration may be carried out by one or more reverse osmosis membranes placed in series, said membranes being similar / identical or different (specific).
  • This step of reverse osmosis has a dual role: to deionize water and thus remove unwanted ions from water but also to remove dissolved organic pollutants up to 50 daltons from water.
  • a UV disinfection system (not shown) may be used upstream of the reverse osmosis membrane filtration unit 411 to reduce membrane maintenance.
  • Reverse osmosis does not remove CO2 or certain gases that are below its filtration threshold, such as certain organic compounds.
  • a membrane switch 436 located downstream of the reverse osmosis membrane filtration unit 411, may be used to remove some of these gases from water. The advantage of removing the CO2 is to be able to achieve a demineralization completely controlled without being dependent on the CO2 variations of the condensed water.
  • the end of the treatment is similar to the device / process presented for the ultrafiltration treatment in connection with FIG. 5: it is a step of remineralization of the water with injection of CO2 (CO2 injection module 440) and neutralization on calcite (Neutralization in a remineralization reactor 415) followed by disinfection (disinfection reactor 474).
  • the choice of the disinfection device may vary depending on the use of the produced water (ultraviolet, chlorination, chlorine dioxide, ozone, etc.)
  • the reagents can be injected into the water, via a reagent injection module 441, to extend the possibilities of remineralization as in the case of the third embodiment previously described in connection with FIG.
  • a device for treating condensed water which comprises from upstream to downstream, at least the treatment elements of the following condensed water: microfiltration means (microfiltration stage 403), reverse osmosis treatment units (reverse osmosis membrane filtration unit 411) and mineral addition means (remineralization reactor 415, CO2 injection module 440)
  • Additional devices may be added upstream or downstream of the device according to the invention or upstream or downstream of one of the processes forming the device according to the invention to facilitate the connection of the device according to the invention.
  • We will give the example of the recovery of condensed water by an air conditioning system of a building in order to bottle the produced drinking water.
  • Water condensed by the various air handling units (AHU) of an air-conditioning system is centralized through a network of pipes or sewers, and conveyed by gravity, to a pipe discharging into a pit or a reservoir buffer.
  • a pre-filtration stage is arranged upstream of the pit or buffer tank for recovering, for example, by gravity, large particles in order to avoid clogging the particulate (203, 403) and membrane (309, 411) filters of said devices and processes.
  • This particulate prefiltration stage may for example consist of a prefilter basket and a bag filter.
  • the condensed water stored in the tank is then sent to the water treatment tank (201, 301 or 401) via a pump connected to the automaton of the treatment device according to the invention.
  • the buffer tank can replace the reservoir (201,
  • a bottling unit is mounted downstream of said device / treatment method according to the invention.

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Abstract

Procédé et dispositif de traitement d'une eau condensée à partir de vapeur d'eau contenue dans l'air, procédé et système de génération d'eau potable associés. L'invention concerne un dispositif de traitement d'une eau condensée à partir de vapeur d'eau contenue dans l'air atmosphérique. Des moyens d'ajout de minéraux par contact de ladite eau condensée avec un réacteur de reminéralisation contenant au moins une roche alcalino-terreuse produisent une eau reminéralisée, qui est conforme aux normes d'eau potable et peut donc être envoyée dans un réseau de canalisations. L'invention concerne également un système de génération d'eau potable, comprenant des moyens de condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air atmosphérique, combinés à un tel dispositif de traitement de l'eau condensée.

Description

Procédé et dispositif de traitement d'une eau condensée à partir de vapeur d'eau contenue dans l'air, procédé et système de génération d'eau potable associés.
1. Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui du traitement de l'eau obtenue par condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air, afin notamment de la rendre potable, et propre à la consommation. Dans l'un de ses aspects, l'invention concerne un système et un procédé de génération d'eau potable à partir de l'air atmosphérique, encore appelé D-AWG (pour l'anglais "Drink-Atmospheric Water
Generator").
Le traitement de l'eau proposé par la présente invention s'applique à tous types de générateurs d'eau atmosphérique, qu'il s'agisse de petits générateurs produisant 10 à 30 litres d'eau par jour environ, ou de dispositifs plus importants, pouvant produire plus de 50000 litres, voire plusieurs centaines de milliers de litres, quotidiennement.
Le traitement de l'eau proposé par la présente invention s'applique à tout type d'eau condensée résultant d'une condensation de vapeur d'eau contenue dans l'air, que celle-ci soit issue :
- d'une condensation par des moyens de condensation d'origine humaine : cette eau condensée pouvant par exemple résulter du fonctionnement d'un système de climatisation d'un local, d'une unité d'habitation ou d'un bâtiment ;
ou bien
- d'une condensation par des moyens de condensation d'origine naturelle,: cette eau condensée pouvant être formée de rosée, de givre, de verglas, de grêle, de neige, de brouillard ou d'eau de pluie.
Selon un aspect particulier de l'invention la pluie forme de l'eau condensée qui peut être considérée comme de l'eau atmosphérique pouvant être traitée par le dispositif et les systèmes décrits dans le présent texte, et/ selon le procédé de traitement selon l'invention.
2. Art antérieur et ses inconvénients
L'eau est une ressource naturelle dont la consommation mondiale croît rapidement, entraînant des risques de pénurie accrus pour les années à venir. La gestion de l'eau est donc devenue une priorité à l'échelle planétaire.
Les générateurs d'eau potable atmosphériques, ou D-AWG, qui permettent de produire de l'eau à partir de l'air atmosphérique, constituent, dans ce contexte, une alternative complémentaire intéressante au système de production d'eau potable existant, qui repose sur l'extraction et le traitement de l'eau douce contenue dans les rivières ou les nappes phréatiques, ou encore sur le dessalement de l'eau de mer. En effet, cette technologie, qui s'inscrit dans un contexte de développement durable, permet notamment d'apporter de l'eau potable dans les zones qui en sont dépourvues. Un tel générateur d'eau potable atmosphérique est décrit notamment par Rolande V. W., 2001, dans "Atmospheric water vapour processor designs for potable water production: a review", Pergamon, Wat. Res. Vol. 35, No. 1, pp. 1-22.
De nombreux travaux de recherche et développement sont donc en cours, pour permettre d'offrir au public des dispositifs de génération d'eau, à partir de la vapeur d'eau contenue dans l'air atmosphérique, qui produisent une eau potable de qualité, c'est-à-dire conforme aux exigences légales et normatives de qualité des eaux destinées à la consommation humaine.
De tels dispositifs, dits "cooling surface", transforment la vapeur d'eau, présente sous forme gazeuse ou liquide dans l'air, en eau liquide, par condensation sur une surface froide, lorsque cette eau atteint son point de rosée. Ils comprennent classiquement un groupe frigorifique à effet thermodynamique, constitué d'un évaporateur, sur lequel l'eau vient se condenser, d'un compresseur, d'un condenseur, et d'un détendeur. Après condensation de l'eau sur les tubes refroidis de l'évaporateur, l'eau coule par gravité pour être recueillie. Un tel dispositif de génération d'eau est par exemple décrit dans les documents de brevet WO2011063199, US5203989, US7373787,
WO2012123849, WO2012162545, US7886557, ou encore WO 2011117841.
Il existe également d'autres dispositifs qui permettent de condenser la vapeur d'eau en eau, qui reposent notamment sur l'utilisation de gel de silice, tel que décrit notamment par Rolande V. W., 2001, dans "Atmospheric water vapour processor designs for potable water production: a review", Pergamon, Wat. Res. Vol. 35, No. 1, pp. 1-22.
Différents traitements de l'air et de l'eau peuvent en outre être prévus dans ces dispositifs, afin d'accroître la qualité de l'eau.
Il est cependant important de noter que, contrairement à l'eau provenant des rivières ou des nappes phréatiques par exemple, l'eau contenue dans l'air ne contient que très peu de minéraux. L'eau produite par de tels dispositifs de génération d'eau atmosphérique est donc très peu minéralisée, ce qui pose différents problèmes.
Tout d'abord, cette eau présente un pH faible, est très peu conductrice, et n'est pas à l'équilibre calco-carbonique. Elle peut donc s'avérer agressive vis-à-vis des calcaires, bétons et ciments, ou corrosive vis-à-vis des métaux. Ceci pose donc problème lorsque l'eau produite par le générateur d'eau atmosphérique est utilisée pour alimenter des canalisations des habitations ou des installations industrielles (voir notamment les directives sur la qualité de l'eau potable éditées par l'Organisation Mondiale de la Santé, 4ème édition, WHO Library Cataloguing-in-Publication Data. ISBN 978 924 154815
1)·
En outre, cette eau trop douce ne présente pas un pouvoir tampon suffisant pour éviter les variations brutales de pH. Enfin, la consommation quotidienne d'une eau trop faiblement minéralisée est néfaste pour la santé : en effet, l'Organisation Mondiale de la Santé a établi que consommer et cuisiner à partir d'eau contenant certaines quantités seuils de calcium et de magnésium permettait notamment de réduire les risques de certaines maladies, telles que les pathologies cardiovasculaires par exemple (« Nutrient minerais in drinking waterand the potential health conséquences oflong-term consumption of demineralized and remineralized and altered minerai content drinking waters », 2004).
Afin de pallier ces différents inconvénients, certains générateurs d'eau atmosphérique tentent de reminéraliser l'eau condensée, en la faisant passer sur une cartouche remplie de roche de carbonate alcalino-terreux du type carbonate de calcium (CaCOa), pouvant également contenir du carbonate de magnésium (MgCOa). Cette roche est en outre souvent mélangée à du calcaire calciné, i.e. à des oxydes alcalino-terreux de type CaO ou MgO. De telles solutions sont notamment décrites dans les documents de brevets US 8302412, US 7886557, WO 2011117841 ou US 7373787.
Cependant, cette technique ne permet généralement pas de produire une eau correctement et suffisamment reminéralisée pour atteindre les références de qualité régies par les exigences légales et normatives en matière d'eau destinée à la consommation humaine.
En effet, l'eau produite à partir de la vapeur d'eau de l'air par de tels générateurs d'eau atmosphérique ne contient généralement pas assez de dioxyde de carbone agressif pour permettre de dissoudre suffisamment de roche de carbonate alcalino-terreux, et donc accroître suffisamment le taux en minéraux de l'eau. On rappelle que le dioxyde de carbone agressif est défini comme la différence entre le CO2 libre présent dans l'eau et le CO2 à l'équilibre, i.e. le CO2 permettant d'obtenir une eau à l'équilibre, dont le pH est égal à son pH de saturation, pH au-delà duquel il est observé une précipitation des ions calcium et bicarbonate sous forme de carbonate de calcium.
En outre, les oxydes alcalino-terreux confèrent à l'eau une très forte alcalinité au début de leur dissolution, laquelle décroît ensuite progressivement. Leur dissolution ne s'arrête par ailleurs pas au pH de saturation et ces oxydes continuent de se solubiliser. Il est donc fréquent, dans les générateurs d'eau atmosphérique existants, d'observer, dans l'eau produite, un dépassement des valeurs de référence de qualité, notamment dans les générateurs d'eau dans lesquels le réacteur de reminéralisation est intégré dans un circuit de recirculation périodique de l'eau.
En conséquence, aucun des générateurs d'eau atmosphérique connus n'opère une reminéralisation contrôlée de l'eau, dans laquelle la concentration en minéraux de l'eau produite et les valeurs des paramètres physico-chimiques associés sont conformes aux références de qualité réglementaires, i.e. suffisante mais inférieure à la limite supérieure préconisée.
Par ailleurs, il existe également certains systèmes permettant de condenser la vapeur d'eau atmosphérique, mais qui ne sont pas conçus, a priori, pour générer de l'eau potable. Ainsi, les systèmes de climatisation des bâtiments (maisons, immeubles, bureaux...), dont la fonction est de refroidir l'air ambiant des bâtiments dans lesquels ils sont installés, génèrent de l'eau condensée, qui n'est malheureusement pas valorisée, et le plus souvent jetée. Il n'a pas été envisagé, à ce jour, de valoriser cette eau condensée, en vue notamment de la transformer en eau propre à la consommation humaine.
Il existe donc un besoin d'une technique de traitement d'eau atmosphérique permettant de pallier ces différents inconvénients.
Notamment, il existe un besoin d'une telle technique de traitement d'eau atmosphérique qui permette de produire une eau potable de qualité en termes de teneur en minéraux, et qui soit notamment conforme aux exigences légales et normatives relatives à la qualité de l'eau destinée à la consommation humaine. ll existe également un besoin d'une telle technique qui permette de produire une eau potable dans laquelle la quantité de minéraux puisse être ajustée en fonction des besoins du consommateur.
L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique de génération d'eau à partir de l'air atmosphérique qui permette de produire une eau potable de bonne qualité, et notamment sensiblement dépourvue de polluants ou de micro-organismes.
L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique permettant de récupérer l'eau condensée par une climatisation d'un bâtiment dans le but de la rendre potable afin qu'elle puisse par la suite être distribuée à travers le réseau de canalisation du bâtiment, et lui garantir une certaine autonomie. L'invention a également pour objectif de fournir un dispositif de traitement d'eau atmosphérique mettant en œuvre une telle technique, qui soit relativement peu coûteux, mais également d'utilisation simple et ergonomique.
L'invention a encore pour objectif de proposer un tel dispositif qui soit économe en énergie, permette de produire une eau peu onéreuse, et présente un rendement de production d'eau élevé, quelles que soient les conditions ambiantes. L'invention a aussi pour objectif de fournir un tel dispositif qui soit simple et pratique d'entretien.
3. Exposé de l'invention
L'invention répond à ce besoin en proposant un dispositif de traitement d'une eau condensée à partir de vapeur d'eau contenue dans l'air, qui comprend des moyens d'ajout de minéraux à ladite eau condensée par contact de ladite eau condensée avec un réacteur de reminéralisation contenant au moins une roche alcalino-terreuse,
lesdits moyens d'ajout de minéraux comprenant également :
des moyens de contrôle d'un temps de contact de ladite eau condensée avec ledit réacteur de reminéralisation, en fonction d'une quantité prédéterminée de minéraux à ajouter ;
des moyens de calcul d'une quantité de dioxyde de carbone à injecter dans ladite eau condensée, en fonction de ladite quantité prédéterminée de minéraux à ajouter ; des moyens d'injection dans ladite eau condensée de ladite quantité de dioxyde de carbone calculée ;
lesdits moyens d'ajout de minéraux produisant une eau reminéralisée.
Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive de la reminéralisation de l'eau obtenue par condensation de vapeur d'eau atmosphérique, en vue notamment de la rendre potable.
En effet, l'invention propose tout d'abord d'injecter du dioxyde de carbone dans l'eau recueillie par condensation, afin d'accroître la quantité de CO2 agressif présent dans l'eau, et ainsi permettre une meilleure dissolution des carbonates alcalino-terreux. En outre, l'invention propose de contrôler et maîtriser ce processus de reminéralisation, en calculant tout d'abord la quantité de dioxyde de carbone qu'il convient d'injecter, mais également le temps de contact nécessaire et suffisant entre l'eau et la roche alcalino-terreuse, pour atteindre un taux de reminéralisation prédéterminé de l'eau recueillie par condensation.
Ainsi, avec la connaissance et le contrôle de ce temps de contact minimal, on évite avantageusement les problèmes de dissolution insuffisante des roches, qui empêchent d'atteindre les valeurs seuils de minéraux et des paramètres physico-chimiques associés préconisées par les textes légaux et normatifs relatifs à la qualité de l'eau destinée à la consommation humaine. On s'affranchit également des problèmes de dépassement des valeurs limites autorisées, en cas de temps de contact trop élevé entre l'eau et le réacteur. En effet, grâce à l'invention, la réaction de dissolution de la roche cesse lorsque la quasi-totalité du CO2 agressif a été consommé : de ce fait, la réaction s'arrête autour du pH de saturation, et permet d'atteindre les valeurs de dureté et d'alcalinité souhaitées.
Selon une première caractéristique préférentielle de l'invention, lesdits moyens de contrôle sont aptes à contrôler l'un au moins des paramètres suivants :
un débit de ladite eau condensée dans ledit réacteur de reminéralisation ;
- une concentration dudit dioxyde de carbone à injecter ;
un débit d'injection dudit dioxyde de carbone ;
une pression dudit dioxyde de carbone à injecter.
Ainsi, en ajustant le débit et la concentration de CO2 et le débit d'eau dans le réacteur de reminéralisation, on obtient le temps de contact nécessaire entre l'eau et la roche pour dissoudre la quantité de minéraux désirée. Il est par ailleurs important d'avoir une pression de CO2 suffisante par rapport à la pression de l'eau, pour assurer une bonne injection. En outre, une variation de la température de CO2 change la densité du CO2 à une pression donnée, ce qui modifie sa concentration.
Selon un aspect particulier et préférentiel de l'invention, un tel dispositif comprend des moyens de sélection par un utilisateur de ladite quantité prédéterminée de minéraux à ajouter à ladite eau condensée. Ainsi, le consommateur peut choisir le taux de minéraux qu'il souhaite obtenir pour l'eau potable générée par le dispositif de génération d'eau atmosphérique de l'invention, par exemple au moyen d'une interface ergonomique de type écran tactile. Les moyens de calcul du dispositif (par exemple un microcontrôleur) ajustent automatiquement la quantité de dioxyde de carbone à injecter et le temps de contact nécessaire entre l'eau et le réacteur, en fonction de la teneur en minéraux souhaitée par le consommateur.
Le générateur d'eau potable atmosphérique de l'invention peut ainsi produire différentes eaux potables, plus ou moins reminéralisées, adaptées aux besoins et aux modes de consommation des utilisateurs.
Selon un aspect particulier de l'invention, le procédé de reminéralisation peut être complété par l'injection ou l'utilisation d'un ou plusieurs réactifs appartenant à la liste suivante : hydroxyde de sodium/soude caustique (NaOH), carbonate de sodium (Na2CÛ3), bicarbonate de sodium (NaHCOa), chaux vive/oxyde de calcium (CaO), chaux éteinte/ Hydroxyde de calcium (Ca(OH)2), chlorure de calcium (CaC ), magnésie dolomie (CaCÛ3 + MgO), hydroxyde - oxyde de magnésium (Mg(OH)2 - MgO), sulfate de calcium (CaS04), chlorure de sodium (NaCI), acide sulfurique (H2SO4), acide chlorhydrique
(HCI), chlorure de potassium (KCI), etc. Dans ce cas, le dispositif de traitement comporte en outre des moyens d'ajout d'un ou de plusieurs réactifs parmi la liste précitée.
Selon un autre aspect préférentiel de l'invention, lesdits moyens de traitement de ladite eau condensée comprennent des moyens de déionisation de ladite eau condensée, produisant une eau déionisée. Par « eau déionisée », on entend ici et dans l'ensemble du document une eau en partie ou totalement déionisée des ions contenue dans l'eau condensée brute de départ.
On notera que ces moyens de déionisation peuvent être mis en œuvre indépendamment des moyens d'ajout de minéraux décrits ci-dessus, de sorte que l'invention concerne également un dispositif de génération d'eau potable atmosphérique qui comprend des moyens de déionisation mais ne comprend pas de moyens d'ajout de minéraux tels que décrits ci-avant.
De tels moyens de déionisation permettent avantageusement de retirer de l'eau recueillie par condensation une partie ou la plupart des composés et polluants présents dans l'eau sous forme ionique. En effet, les polluants présents dans l'air atmosphérique peuvent, du fait de leurs propriétés physico-chimiques, se retrouver dans l'eau produite par condensation dans le dispositif de l'invention. De tels polluants peuvent être des polluants organiques, des polluants inorganiques tels que des métaux lourds ou certains ions indésirables, ou encore des micro-organismes de type virus, bactéries, spores...
Selon les modes de réalisation de l'invention, lesdits moyens de déionisation de ladite eau condensée comprennent au moins certains des moyens appartenant au groupe comprenant :
- un module de résine échangeuse d'ions ; une roche aluminosilicate de type Zéolite ;
des moyens de déionisation, en particulier des moyens de déionisation électrique et/ou électrochimique tels que électrodéionisation (EDI), électrodialyse (EDR ), déionisation capacitive (« capacitive deionization » ou CDI), déionisation capacitive par membrane ( « membrane capacitive deionization » ou M-CDI)) ;
une membrane d'osmose inverse ;
une membrane de nanofiltration.
Selon un autre aspect préférentiel de l'invention, lesdits moyens de traitement comprennent également des moyens de filtrage de ladite eau condensée et/ou de ladite eau déionisée mettant en œuvre au moins l'un des éléments appartenant au groupe comprenant :
un filtre particulaire (filtre cartouche, membrane de microfiltration, sable);
un filtre à charbon actif ;
une membrane d'ultrafiltration ;
un contacteur membranaire ou une membrane de filtration gazeuse.
De tels moyens de filtrage peuvent ainsi être disposés directement après l'évaporateur, de façon à filtrer l'eau condensée, ou après les moyens de déionisation, de façon à filtrer l'eau déionisée. Ils viennent avantageusement compléter les moyens de déionisation, et permettent de retirer de l'eau certaines particules ou composants indésirables, pour accroître la qualité de l'eau potable produite. Ils peuvent également être disposés après le réacteur de réminéralisation pour filtrer l'eau reminéralisée. L'étape de filtration sur du charbon actif permet avantageusement d'extraire de l'eau condensée une bonne partie des polluants organiques.
Selon une autre caractéristique particulière et préférentielle de l'invention, un tel dispositif comprend également un système de dégazage tel qu'un dispositif de Stripping, ou contacteur membranaire ou autre système apte à retirer de l'eau au moins un Composé Organique Volatile (COV), gaz indésirable ou CO2.
Selon une autre caractéristique particulière et préférentielle de l'invention, lesdits moyens d'ajout de minéraux sont disposés en aval desdits moyens de déionisation, de sorte que lesdits minéraux sont ajoutés à ladite eau déionisée pour produire ladite eau reminéralisée.
Ainsi, l'invention permet avantageusement de reminéraliser une eau faiblement ionisée, obtenue à partir de la vapeur d'eau contenue dans l'air. Le dispositif de l'invention permet ainsi d'extraire de l'eau condensée (filtrée ou non) les ions néfastes (polluants), puis d'ajouter dans l'eau ainsi déionisée les minéraux nécessaires à une eau potable de bonne qualité.
Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, lorsqu'aucun moyen de déionisation n'est mis en œuvre, lesdits moyens d'ajout de minéraux sont préférentiellement disposés en aval desdits moyens de filtrations. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, un tel dispositif comprend deux circuits de circulation d'eau dissociés, à savoir :
un premier circuit de circulation d'eau comprenant un réservoir de récupération de ladite eau condensée, lesdits moyens de déionisation de ladite eau condensée et des premiers moyens de désinfection de l'eau, par exemple par rayonnement ultraviolet ;
un second circuit de circulation d'eau comprenant lesdits moyens d'ajout de minéraux, un réservoir de stockage de ladite eau reminéralisée et des seconds moyens de désinfection de ladite eau reminéralisée, par exemple par rayonnement ultraviolet.
Les moyens de filtrage peuvent être intégrés au premier circuit de circulation d'eau, et/ou au second circuit de circulation d'eau, ou être distribués entre les deux circuits de circulation d'eau.
En d'autres termes, contrairement aux AWG de l'art antérieur, qui fonctionnent en circuit fermé mais avec un circuit de circulation d'eau unique, le générateur d'eau atmosphérique de l'invention comprend deux circuits de reflux distincts :
le premier est un circuit fermé comprenant les moyens de déionisation de l'eau condensée (éventuellement filtrée) ;
le second est un circuit fermé comprenant les moyens de reminéralisation de l'eau
(éventuellement filtrée).
De tels circuits de reflux permettent avantageusement de faire circuler l'eau à travers le générateur d'eau potable atmosphérique, afin d'éviter une stagnation de l'eau qui favoriserait un développement bactérien et un possible développement de biofilm. La mise en œuvre de deux circuits de circulation d'eau distincts permet avantageusement de séparer l'eau déionisée de l'eau reminéralisée, et donc de pouvoir proposer, dans un même générateur d'eau atmosphérique, des moyens de déionisation d'une part, et des moyens de reminéralisation d'autre part, que l'on peut faire fonctionner conjointement de façon économique. On comprend bien en effet qu'un circuit de circulation d'eau unique comprenant des moyens de déionisation d'une part et des moyens d'ajout de minéraux d'autre part serait de fonctionnement peu rationnel et à tout le moins peu économique, puisque à chaque circulation de l'eau dans le circuit de reflux unique, on procéderait au retrait d'ions de l'eau, directement suivi de l'ajout d'ions bénéfiques à l'eau.
Selon un aspect particulier et préférentiel de l'invention, un tel dispositif comprend alors des moyens d'activation périodique de la circulation de l'eau dans chacun desdits premier et second circuits.
Selon un aspect particulier et préférentiel de l'invention, un tel dispositif comprend également des moyens d'oxydation partielle ou totale d'au moins un composé chimique présent dans ladite eau condensée et/ou dans ladite eau filtrée et/ou dans ladite eau déionisée et/ou dans ladite eau reminéralisée. De tels moyens d'oxydation partielle ou totale appartiennent au groupe comprenant :
des moyens d'oxydation par chloration ;
des moyens d'oxydation par action de dioxyde de chlore ;
des moyens d'oxydation par action d'ozone;
- des moyens d'oxydation par rayonnement ultraviolet (par exemple sous l'action d'une lampe ultraviolet présentant une longueur d'onde de l'ordre de 185 nm)
des moyens de mise en œuvre d'un procédé d'oxydation avancé (AOP « Advanced Oxidation Processes »).
De tels moyens d'oxydation chimique permettent d'oxyder des composés organiques et ou inorganiques présent dans l'eau.
Selon un mode de réalisation, un tel dispositif comprend également des moyens de désinfection de ladite eau condensée et/ou de ladite eau filtrée et/ou de ladite eau déionisée et/ou de ladite eau reminéralisée mettant en œuvre au moins l'un des éléments appartenant au groupe comprenant :
- une lampe à ultraviolet ;
du Chlore ;
du Dioxyde de chlore ;
de l'Ozone.
Selon un mode de réalisation, de tels moyens de désinfection comprennent au moins un désinfectant rémanent apte à assurer dans le temps la qualité de l'eau au niveau microbiologique lors de la distribution de cette eau dans un réseau de canalisation.
Les moyens de désinfection et d'oxydation totale ou partielle peuvent bien sûr être combinés, de façon que l'oxydation et la désinfection soient réalisées conjointement (et notamment au cours d'une même étape).
L'invention concerne également un procédé de traitement d'une eau condensée à partir de vapeur d'eau contenue dans l'air, qui comprend une étape d'ajout de minéraux à ladite eau condensée par contact de ladite eau condensée avec un réacteur de reminéralisation contenant au moins une roche alcalino-terreuse. Une telle étape d'ajout de minéraux met en œuvre des sous-étapes de: contrôle d'un temps de contact de ladite eau condensée avec ledit réacteur de reminéralisation, en fonction d'une quantité prédéterminée de minéraux à ajouter ;
calcul d'une quantité de dioxyde de carbone à injecter dans ladite eau condensée, en fonction de ladite quantité prédéterminée de minéraux à ajouter ;
injection dans ladite eau condensée de ladite quantité de dioxyde de carbone calculée ; ladite étape d'ajout de minéraux à ladite eau condensée produisant une eau reminéralisée. Selon un mode de réalisation du procédé de traitement selon l'invention, ladite étape d'ajout de minéraux met en œuvre en outre une sous-étape de calcul du temps de contact minimal pour atteindre un taux de reminéralisation prédéterminé de l'eau recueillie par condensation. Ainsi, par les moyens de contrôle du temps de contact, on peut également vérifier que ce temps de contact minimal entre l'eau et la roche alcalino-terreuse est atteint.
Toutes les caractéristiques et avantages listés et décrits ci-avant en relation avec le dispositif de traitement d'eau condensée s'appliquent également au procédé de traitement d'eau condensée selon l'invention.
L'invention concerne encore un système de génération d'eau potable à partir d'air atmosphérique, comprenant des moyens de condensation d'une vapeur d'eau contenue dans l'air, aptes à produire une eau condensée, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de traitement de ladite eau condensée tel que décrit précédemment.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, un tel système comprend des moyens de traitement de l'air atmosphérique disposés en amont desdits moyens de condensation.
En traitant l'air avant condensation de la vapeur d'eau, on évite ainsi la présence de certains polluants dans l'eau condensée. Or, certains composés sont très difficiles à filtrer après dissolution dans l'eau, il est donc particulièrement avantageux de les filtrer au préalable.
De façon avantageuse, de tels moyens de traitement de l'air atmosphérique comprennent au moins certains des moyens appartenant au groupe comprenant :
- un pré-filtre à air apte à retirer des particules grossières contenues dans l'air atmosphérique ; un filtre à air particulaire apte à retirer des particules fines contenues dans l'air atmosphérique ;
un filtre à air photocatalytique ;
une désinfection par rayons UV ultraviolet.
Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, un tel système comprend au moins un capteur délivrant une information sur la qualité de l'air atmosphérique, et des moyens d'arrêt dudit système de génération d'eau potable lorsque ladite information sur la qualité de l'air est inférieure à un seuil prédéterminée.
Selon un aspect particulier de l'invention, un tel système permet de récupérer et traiter l'eau condensée par un appareillage extérieur au système. Notamment, dans un mode de réalisation, les moyens de condensation d'une vapeur d'eau contenue dans l'air font partie d'un dispositif de climatisation de tout ou partie d'un bâtiment.
En effet, le système de traitement d'eau décrit dans l'invention peut par exemple être connecté à un groupe de froid extérieur qui assure la climatisation d'un bâtiment dans le but de produire de l'eau potable avec l'eau naturellement condensée lors du processus de refroidissement de l'air. Selon un mode de réalisation, l'eau produite selon l'invention possède les caractéristiques nécessaires pour être distribuée à travers le réseau de canalisations du bâtiment.
Selon un aspect particulier de l'invention, un tel système est placé en amont d'une unité d'embouteillage ou bien d'un réseau de distribution d'eau potable. L'invention concerne encore un système de traitement d'eau à partir d'eau condensée issu de la condensation naturelle, comme par exemple la rosée.
4. Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront pl us clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif, et non limitatif, en relation avec les figures, parmi lesquelles :
la figure 1 présente, sous forme schématique, un mode de réalisation d'un générateur d'eau atmosphérique comprenant un dispositif de traitement de l'eau selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
la figure 2 illustre, sous forme synoptique, les circuits de circulation d'eau du générateur d'eau atmosphérique de la figure 1
la figure 3 montre sous forme de diagramme P&ID (schéma tuyauterie et instrumentation) d'un dispositif de traitement de l'eau selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la figure 4 illustre un procédé de traitement d'une eau condensée mettant en œuvre le dispositif de la figure 3, avec de possibles variantes, et
- les figures 5 et 6 illustrent d'autres procédés de traitement d'une eau condensée selon l'invention.
5. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
Le principe général de l'invention repose sur une reminéralisation maîtrisée et contrôlée de l'eau produite à partir de la vapeur d'eau contenue dans l'air.
Dans la suite de ce document, on présente, en relation avec les figures 1 et 2, la technique de traitement de l'eau condensée de l'invention dans le contexte applicatif particulier d'un générateur d'eau potable atmosphérique. Les moyens spécifiques de traitement de l'eau décrits ci-après pour les figures 1 et 2 peuvent bien sur être mis en œuvre indépendamment des moyens de condensation de la vapeur d'eau, ou, à titre de variante (cas des figures 1 et 2), intégrés avec ces moyens de condensation de la vapeur d'eau dans un système de génération d'eau potable atmosphérique. On s'attache donc dans la suite à décrire plus particulièrement cette seconde variante.
On présente, en relation avec les figures 1 et 2, un mode de réalisation d'un générateur d'eau potable atmosphérique selon l'invention. Un tel appareil permet de générer de l'eau potable à partir de la vapeur d'eau contenue dans l'air. Comme illustré de manière synthétique en figure 2 sous forme de blocs fonctionnels, un tel appareil comprend :
un module fonctionnel 100 (optionnel) de filtration de l'air ambiant ; un module fonctionnel 101 de condensation de la vapeur d'eau contenue dans cet air ambiant.
En outre, l'eau ainsi condensée subit un traitement en circuit fermé, comprenant, dans ce premier mode de réalisation, un traitement de l'eau 102, mettant notamment en œuvre un traitement de déionisation, et un traitement de reminéralisation 103. Ces deux systèmes de traitement référencés 102 et 103 sont chacun intégrés dans un circuit de reflux distinct, à savoir le circuit de recirculation comprenant les voies de circulation d'eau référencées A et C pour le traitement de l'eau 102, et le circuit de recirculation comprenant les voies de circulation d'eau référencées B, G et D pour le traitement de reminéralisation 103.
On notera qu'en variante, le générateur d'eau potable atmosphérique de l'invention peut mettre en œuvre uniquement le traitement de reminéralisation 103, en circuit fermé, sans traitement de déionisation. De manière alternative, le générateur d'eau atmosphérique de l'invention peut également mettre en œuvre uniquement le traitement de l'eau 102, en circuit fermé, sans traitement de reminéralisation.
Comme on le verra plus en détail par la suite en relation avec la figure 1, le traitement de l'eau 102 permet de filtrer la majorité des composés organiques et inorganiques présents sous forme de polluants dans l'eau issue du module fonctionnel 101 de condensation, et de détruire 99% des microorganismes. Le traitement de reminéralisation 103 permet quant à lui un ajout en ions calcium, magnésium et hydrogénocarbonate/carbonate efficace et contrôlé, et une désinfection de 99,99% des micro-organismes. Dans une variante de réalisation sans traitement de l'eau 102, cette reminéralisation 103 peut s'opérer directement sur l'eau issue du module 101 de condensation, ou stockée dans le réservoir de récupération 35.
Ces différents modules fonctionnels vont désormais être décrits plus en détails dans un mode de réalisation particulier illustré en figure 1.
Le générateur d'eau atmosphérique de l'invention comprend un certain nombre de composants électriques ou électroniques, qui sont identifiés, sur la figure 1, par un astérisque apposé à la référence numérique qui les désigne.
Un microcontrôleur, qui n'a pas été représenté sur la figure 1, pilote tous ces composants. Il est relié, par exemple, à une interface avec écran tactile (non représentée), qui permet à l'utilisateur d'observer le fonctionnement du dispositif de génération d'eau potable atmosphérique, et d'interagir avec ce dernier. Notamment, cette interface peut permettre à l'utilisateur de sélectionner différents modes de fonctionnement de l'appareil. 5.1 Filtration de l'air
On présente désormais plus en détail, en relation avec la figure 1, le module fonctionnel 100 de filtration de l'air ambiant. Un tel module est optionnel, mais est présenté ci-dessous dans le cadre d'un mode de réalisation particulier de l'invention.
La plupart des AWG de l'art antérieur, qui sont le plus souvent des appareils domestiques
(utilisés en atmosphère intérieure), réalisent un filtrage de l'air atmosphérique au moyen d'un préfiltre particulaire, qui ne permet de retenir et d'extraire que les plus grosses particules contenues dans l'air.
Or, certains polluants organiques volatiles (COV pour « Composés Organiques Volatiles ») peuvent voir leur concentration multipliée par 5 ou 10, voire 100, dans certaines atmosphères intérieures, dans lesquelles ils sont présents en permanence. S'ils sont solubilisés dans l'eau, certains de ces polluants passent ensuite toutes les barrières de filtration de l'eau classiques.
Le générateur d'eau atmosphérique de l'invention met en œuvre, dans un mode de réalisation particulier, une filtration ou dégradation de ces polluants chimiques par traitement de l'air, avant la condensation de l'eau par le module fonctionnel référencé 101.
Pour ce faire, lorsque le générateur d'eau atmosphérique est en mode de production d'eau potable, l'air aspiré par un ventilateur à vitesse variable 18 entre dans un conduit d'air référencé 43. Il traverse tout d'abord un pré-filtre d'air 44i, qui permet de filtrer les particules grossières contenues dans l'air atmosphérique. Ce pré-filtre 44i peut-être par exemple placé dans un cadre amovible qui peut être aisément retiré du D-AWG, afin d'être nettoyé selon sa nature et sa composition. Ce préfiltre 44i de type Gl à G4 (norme EN 779) est suivi d'un filtre 442 qui permet de filtrer les particules plus fines en suspension dans l'air ambiant. Le pré-filtre 44i et le filtre particulaire 442 sont suivis par un filtre à air à oxydation photocatalytique 443.
Un tel filtre à air à oxydation photocatalytique 443 met en œuvre un procédé d'oxydation avancé, selon lequel les polluants chimiques se sorbent sur un médiat catalytique, comprenant notamment un semi-conducteur comme le dioxyde de titane (T1O2). Des lampes émettent un rayonnement ultraviolet (UV) sur le dioxyde de titane T1O2 qui transforme des molécules d'eau et de dioxygène en radicaux libres hydroxyles. Ces radicaux sont très réactifs et ont la particularité d'être non sélectifs. Ils dégradent la majorité des polluants de la phase gazeuse. Cette technologie permet de dépolluer l'air avant qu'il n'arrive sur l'évaporateur, ce qui permet d'obtenir une eau condensée de meilleure qualité. En outre, utilisée dans un générateur d'eau atmosphérique domestique, elle permet de purifier l'atmosphère intérieure d'une habitation.
On notera que le module 100 de filtration de l'air peut, dans une variante de réalisation, ne comprendre que l'un ou deux des trois filtres référencés 44i à 443 décrits ci-dessus. Dans un mode de réalisation, un ou plusieurs capteurs de qualité de l'air (non représentés sur la figure 1) sont placé(s) dans le conduit d'air 43 avant le module 100 de filtration de l'air pour détecter la présence dans l'air de certaines substances potentiellement toxiques, telles que le dioxyde de carbone, de l'oxyde d'azote, du benzène, de la fumée, etc. De tels capteurs sont reliés au microcontrôleur du générateur d'eau atmosphérique, qui peut émettre une alerte à destination de l'utilisateur, et stopper automatiquement la production d'eau, par arrêt du ventilateur 18 et du compresseur.
5.2 Condensation de la vapeur d'eau
On présente désormais le fonctionnement du module référencé 101 de condensation de la vapeur d'eau. C'est un groupe frigorifique à effet thermodynamique qui est utilisé dans ce mode de réalisation pour refroidir la surface froide qui permet de condenser la vapeur d'eau de l'air en eau liquide.
En variante, ce module référencé 101 de condensation de vapeur d'eau peut faire partie d'un système de climatisation d'un bâtiment, qui produit naturellement de l'eau condensée lors de la phase de refroidissement de l'air ambiant. Cette eau condensée peut donc être valorisée par traitement selon la technique de l'invention, afin de la rendre potable.
L'air filtré par le module de filtration de l'air référencé 100 est ensuite aspiré par le ventilateur à vitesse variable 18 à travers l'évaporateur 45 et le condenseur 46 et renvoyé à l'extérieur du D-AWG par un ou plusieurs conduits. La vapeur d'eau contenue dans l'air se condense sur l'évaporateur 45 constitué de tubes en acier inoxydable alimentaire ou de cuivre recouvert de plastique alimentaire. Selon une variante, des ailettes d'échanges thermiques sont présentes sur les tubes. Pour une bonne récupération de l'eau condensée, on dispose à la base de l'évaporateur 45 une petite goulotte 32 avec une pente légère. L'eau passe à travers un tuyau pour rejoindre le réservoir de récupération 35. Un clapet anti-retour 31 évite que l'eau ne reflue dans le tuyau de recirculation de la voie C, en provenance de l'électrovanne 1.
On notera que sur la figure 1, le ventilateur a été placé en aval du module 100 de filtration d'air. A titre de variante, il peut également être placé en amont de ce module 100 de filtration dans le sens de déplacement de l'air.
La production d'eau est gérée par le microcontrôleur, et plusieurs modes de production peuvent être proposés et sélectionnés par le consommateur, au moyen de l'interface homme/machine du générateur d'eau potable atmosphérique de l'invention.
Par ailleurs, le microcontrôleur (non représenté) du D-AWG de l'invention gère la mise sous tension du compresseur et la vitesse du ventilateur 18 en fonction du diagramme psychométrique de l'air humide (c'est-à-dire de la masse d'eau disponible dans l'air), des volumes d'eau dans le réservoir de récupération référencé 35 et/ou dans le réservoir de stockage référencé 23.
Dans un mode de réalisation particulier, un capteur de température et un capteur d'humidité au niveau de l'entrée d'air permettent de calculer le point de rosée favorable pour la condensation. En fonction de ce calcul, la vitesse du fluide frigorifique dans les tuyaux est accélérée ou ralentie pour atteindre la bonne température sur l'évaporateur 45. Un capteur de température de surface sur l'évaporateur 45 permet de suivre cette température. Il permet également en cas de gel de lancer un dégivrage (baisse de la vitesse du gaz frigorifique ou arrêt). Dans un mode de réalisation, un capteur d'humidité relative en sortie d'air permet de mesurer l'humidité de l'air sec. Avec cette valeur et la valeur d'humidité en entrée d'air, on calcule le rendement de condensation. En fonction de ce rendement, la vitesse du ventilateur 18 et la température à la surface de l'évaporateur peuvent être modifiées.
Dans un mode de réalisation, un capteur de pression mesure la pression du gaz en sortie du condensateur. Ceci permet de calculer la température du gaz frigorifique grâce aux propriétés physicochimiques du gaz.
Dans un mode de réalisation, c'est un ou plusieurs ventilateurs, reliés à un variateur de fréquence, qui permette(nt) de stabiliser la température du condenseur. Ces ventilateurs sont disposés sur le condenseur et permettent par exemple de le refroidir de manière plus efficace quand la température du gaz frigorifique est trop élevée. Ceci se traduit par la mesure d'une pression plus importante par le capteur de pression cité ci-dessus. Dans cette configuration, un ou plusieurs ventilateurs remplace(nt) le ventilateur 18 pour permettre d'envoyer l'air atmosphérique à travers l'évaporateur 45 (et éventuellement le condenseur 46). Ils sont placés en amont ou en aval de l'évaporateur.
En fonction de l'option sélectionnée par l'utilisateur, le microcontrôleur adapte avec des variateurs de fréquences la vitesse du ventilateur 18 (et du ou des ventilateurs du condenseur, s'ils sont présents) et la puissance du compresseur qui gère le débit du fluide/gaz frigorigène.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, une peinture alimentaire dite à "effet lotus" est appliquée sur les tubes de l'évaporateur 45. Il s'agit d'une peinture biomimétique qui utilise les propriétés d'hyper hydrophobicité et d'auto-nettoyage des feuilles de lotus. Elle permet de faire glisser les éléments étrangers sur la surface de l'évaporateur 45 sans qu'ils puissent y adhérer. Cette peinture permet de faire glisser l'eau plus rapidement sur les tubes de condensation tout en évitant que des bactéries ou micropoussières ne se fixent sur ces derniers. Le développement bactérien sur les tubes est réduit, ce qui allège également les contraintes de nettoyage régulier. L'eau est ainsi moins exposée à une pollution, car son temps de contact avec l'air aspiré est réduit.
A titre alternatif, une peinture autonettoyante hyper-hydrophile est appliquée sur les tubes de l'évaporateur. Elle permet à l'eau de couler plus rapidement sur les tubes de l'évaporateur, réduisant ainsi le contact entre l'eau et les polluants de l'air.
Ainsi, l'utilisation de ces peintures particulières réduit avantageusement le temps de contact entre l'eau et l'évaporateur 45, et donc les risques de pollution de l'eau générée. Dans un mode de fonctionnement particulier du générateur d'eau atmosphérique de l'invention, l'extraction d'eau est réalisée en alternant une phase de gel et une phase de dégel de l'eau sur l'évaporateur 45. La vapeur d'eau de l'air se solidifie alors directement sur les tuyaux quand la température du fluide frigorigène est inférieure à 0°C. Après un certain temps, les tuyaux de l'évaporateur 45 sont réchauffés et vont faire fondre la glace. Ce principe permet de pouvoir travailler avec un point de rosée négatif pour pouvoir capter l'humidité de l'air à des températures et humidités plus basses que celle utilisées habituellement. Le rendement de production d'eau est amélioré pour des conditions défavorables.
On peut également envisager de placer, entre le module de filtration de l'air 100 et l'évaporateur 45, une petite résistance maillée qui couvre la surface du conduit d'aspiration 43. Une telle résistance permet d'augmenter la température de l'air aspiré et donc de condenser l'eau à un point de rosée plus élevé, et donc à des températures d'air ambiant plus basses. Le rendement de production d'eau est ainsi amélioré.
Un groupe frigorifique classique à effet thermodynamique, est constitué d'un évaporateur 45, d'un compresseur électrique, d'un condenseur 46, et d'un détendeur. Des tuyaux remplis d'un gaz/liquide frigorigène font le tour du circuit.
Son fonctionnement théorique est le suivant : l'air humide et chaud qui est aspiré ou projeté par le ventilateur 18 passe alors à travers l'évaporateur 45, qui contient un gaz froid à faible pression sous forme liquide/vapeur. L'air en se refroidissant sur l'évaporateur 45 entraîne la condensation de la vapeur d'eau qu'il contient et réchauffe le gaz frigorigène par échange thermique. Le gaz réchauffé est ensuite compressé dans le compresseur, ce qui augmente sa pression et donc sa température. L'air sec froid qui est passé à travers l'évaporateur 45 traverse le condenseur 46, d'où il ressort sous forme d'air sec chaud. Le gaz frigorigène sous forme de vapeur qui sort du compresseur se refroidit dans le condenseur 46 par échange thermique au contact de l'air sec froid et se liquéfie. Le liquide frigorigène passe ensuite dans le détendeur, dans lequel sa pression diminue brutalement. Il se refroidit alors à nouveau, et repasse à l'état liquide avant de retourner dans l'évaporateur pour un nouveau cycle. C'est cette chute de pression brutale qui induit une absorption d'énergie et donc un refroidissement de l'évaporateur.
Le détendeur peut être thermostatique, électronique, ou capillaire. On peut également disposer, de façon optionnelle, un déshydrateur entre le condenseur 46 et le détendeur, pour déshydrater le fluide condensé par le condenseur 46.
De même, un ou deux pressostats peuvent, de façon optionnelle et indépendante, être disposés avant et après le compresseur, pour mesurer de manière respective les chutes et augmentations de pression du fluide dans le circuit de fluide frigorigène. De manière optionnelle, une bouteille de gaz frigorifique peut être placée après le condenseur. Elle permet de pouvoir faire varier la quantité de gaz dans le circuit frigorigène.
A titre de variante optionnelle, on peut également réaliser des dérivations du circuit frigorigène au moyen d'électrovannes pour refroidir ou réchauffer des réservoirs d'eau froide ou d'eau chaude et/ou alimenter un appareil de production de glaçons.
L'eau ainsi produite par condensation de la vapeur d'eau de l'air est recueillie dans un collecteur 32 dont la surface totalement plate possède une légère pente pour faire couler cette eau par gravité dans le tuyau d'eau de la voie C jusqu'à un réservoir de récupération référencé 35.
Le fond du réservoir 35 est de forme conique ou sphérique pour permettre son drainage total, grâce à la sortie située en son centre. Sa surface intérieure est, de préférence, lisse.
Le niveau d'eau dans le réservoir de récupération 35 peut être mesuré par un capteur de pression à membrane 33, situé à côté de l'orifice d'évacuation du réservoir. La mesure du niveau d'eau est réalisée grâce à la pression engendrée par l'eau sur le capteur 33. Dans une variante c'est un transmetteur de niveau qui est utilisé.
5.3 Traitement de l'eau obtenue par condensation
On présente désormais plus en détail le traitement effectué sur l'eau ainsi récupérée dans le réservoir de récupération référencé 35, dans le module de traitement de l'eau référencé 102.
L'eau recueillie dans le réservoir de récupération 35 est aspirée par une pompe 38 à travers une valve 34 vers un réacteur de désinfection Ultra Violet 36, fonctionnant par exemple à une longueur d'onde désinfectante de 254 nm. Dans un mode de réalisation particulier, la pompe 38 est placée juste après le réservoir de récupération 35. En variante, le réacteur de stérilisation UV-C 36 est remplacé par une lampe UV-C et son cache en quartz, qui sont placés au centre du réservoir récupérateur 35.
L'énergie UV-C produite par le réacteur de stérilisation 36 ou la lampe UV-C détériore le matériel génétique (ADN) des microorganismes contenus dans l'eau, ce qui réduit leur capacité à se reproduire ou causer des infections. On délivre de préférence une dose d'énergie UV-C comprise entre
60 et 120 mJ/cm2.
L'eau passe ensuite dans un filtre particulaire référencé 37, adapté par exemple à une filtration de 0,5 μιη, puis dans un ou plusieurs filtre(s) ou réacteur à charbon actif référencé(s) 39. Ces filtres 39 peuvent être des filtres à charbon actif classiques ou des filtres à charbon actif spécifiques pour les Composés Organiques Volatiles/métaux lourd. Dans un autre mode de réalisation, un autre filtre particulaire peut être placé après le charbon actif pour éviter le relargage de fine dans le réseau par le charbon actif.
On notera qu'à titre de variante, le réacteur de stérilisation UV-C 36 peut être placé après le filtre à charbon actif référencé 39 ou après le filtre particulaire référencé 37. En complément de ce filtrage, il est également souhaitable de procéder à une filtration ionique de l'eau, afin d'en extraire les polluants sous forme ionique. Dans les AWG de l'art antérieur, une telle filtration ionique est généralement réalisée au moyen d'une membrane d'osmose inverse, qui permet de séparer les micro-organismes, les ions et les composés organiques de l'eau. A l'issue de cette filtration, le perméat est l'eau purifiée qui a été filtrée, et le concentrât est l'eau qui contient les microorganismes, les ions et les composés organiques filtrés. Dans les AWG de l'art antérieur (voir notamment le document de brevet US 8302412), le concentrât est renvoyé dans l'eau brute recueillie pour être perpétuellement re-filtrée. Ceci peut engendrer, sur le long terme, une augmentation croissante de la concentration en polluants dans l'eau brute (comme décrit par exemple dans le document de brevet WO2011117841A1). Une détérioration de la qualité de filtration de la membrane peut alors survenir due à une polarisation de concentration en composés suivie d'un colmatage sur la membrane et/ou d'une perforation de cette dernière.
Afin de résoudre cet inconvénient, on propose, selon l'invention, de faire subir à l'eau un traitement de déionisation, qui peut être mis en œuvre selon plusieurs variantes de réalisation.
Une première variante de réalisation repose sur l'utilisation d'une ou plusieurs résines échangeuses d'ions, qui peuvent retenir selon leur nature, leur facteur de sélectivité et leur facteur de séparation, tout ou partie des ions contenus dans l'eau.
De telles résines échangeuses d'ions peuvent, entre autres, retenir les éléments traces métalliques, les ions indésirables tels que l'ammonium, le nitrite, le nitrate, les radionucléides... On peut ainsi choisir d'utiliser :
une cartouche de résine SAC[H] (résine échangeuse de cations fortement acide à échange H+) référencée 41 et une cartouche de résine SBA[OH] (résine échangeuse d'anions fortement basique à échange OH") référencée 40 ; dans un mode de réalisation, c'est la cartouche de résine SBA[OH] qui est placée avant SAC[H], ou
- une cartouche de résine SAC[H] (résine échangeuse de cations fortement acide à échange H+) ou une cartouche de résine SAC[Na] (résine échangeuse de cations fortement acide à échange Na+) et une cartouche de résine SBA[CI] (résine échangeuse d'anions fortement basique à échange Cl") ; ou
une cartouche de résine Mix SAC[H]/SBA[OH] ou SAC[H]/SBA[CI] ou SAC[Na]/SBA[CI] ; ou - une cartouche de résine WAC (résine échangeuse de cations faiblement acide) ; ou
une cartouche de résine WAC (résine échangeuse de cations faiblement acide) et ou une cartouche de résine WBA (résine échangeuse d'anions faiblement basique)
On peut aussi utiliser de la résine spécifique pour éliminer certains radionucléides en remplacement ou complément des résines décrites ci-dessus. On peut également, toujours en remplacement ou en complément des autres résines échangeuses d'ions, utiliser de la résine spécifique pour réduire du COT (Carbone Organique Total).
Dans un mode de réalisation, une unité de régénération de ces résines peut être ajoutée au système. Par exemple c'est une vanne SIATA ou Fleck qui permet de lancer la régénération de manière manuelle ou automatique, en fonction par exemple de la conductivité de l'eau en sortie de l'unité échangeuse d'ions, du volume d'eau passé ou du temps de fonctionnement.
En outre, dans le mode de réalisation illustré en figure 1, ces résines échangeuses d'ions référencées 40 et 41 sont disposées en amont d'une membrane de filtration référencée 42 qui sera décrite plus en détail par la suite. A titre alternatif, les résines échangeuses d'ions 40 et 41 peuvent également être disposées en aval de cette membrane de filtration référencée 42.
Dans une deuxième variante de réalisation, la ou les résine(s) échangeuse(s) d'ions est/sont remplacée(s) par une cartouche de roche aluminosilicate de type zéolite.
Dans une troisième variante de réalisation, l'eau subit un procédé de purification électrique mettant en jeu une combinaison de résines échangeuses d'ions et de membranes sélectives aux ions, appelé électrodéionisation (EDI). Cette approche évite la baisse de qualité de l'eau résultant de l'épuisement progressif des cartouches de résine, ainsi que les coûts de remplacement des cartouches. Comme pour les résines échangeuses d'ions référencées 40 et 41, un tel module d'EDI peut être placé avant ou après une membrane de filtration référencée 42.
Dans une quatrième variante de réalisation, c'est une membrane d'osmose inverse ou de nanofiltration qui permet la déionisation.
On décrit désormais plus en détail cette membrane de filtration référencée 42. On notera que cette membrane de filtration peut réaliser à elle seule le traitement de déionisation de l'eau, dans certains modes de réalisation de l'invention, ou venir compléter le traitement de déionisation effectué par les résines échangeuses d'ions, la zéolite, ou l'EDI.
Dans l'exemple de la figure 1, la membrane référencée 42 est une membrane d'ultrafiltration, que l'eau traverse avant de rejoindre l'électrovanne référencée 1. Une telle membrane d'ultrafiltration présente par exemple des pores d'un diamètre compris entre 1 et 100 nm. Elle laisse passer les ions, mais retient les molécules de masses moléculaires élevées.
A titre alternatif, une telle membrane de filtration 42 est une membrane de type Osmose Inverse ou une membrane de nanofiltration : dans ce cas, l'eau filtrée se dirige dans l'électrovanne référencée 1 et le concentrât résiduel passe à travers un réducteur de pression pour aller dans le tuyau de reflux de la voie C, avant de retourner dans le réservoir récupérateur référencé 35.
Dans un mode de réalisation, l'eau du bac récupérateur 35 est vidée de manière périodique au bout d'un certain temps, ou grâce à un transmetteur de conductivité (situé après la pompe 38 et relié au microcontrôleur) quand une valeur seuil de conductivité est dépassée. Dans un certain mode de réalisation, le concentrât résiduel est envoyé directement à l'égout. La membrane de nanofiltration permet la séparation de composants ayant une taille en solution voisine de celle du nanomètre. Les sels ionisés monovalents et les composés organiques non ionisés de masses moléculaires inférieures à 200-250 g/mol (Dalton) ne sont pas retenus. La membrane d'osmose inverse rejette les constituants dont le poids moléculaire est supérieur à 50-250 g/mol
(Dalton) : les ions monovalents et une partie des composés non chargés.
Après avoir traversé la membrane de filtration référencée 42, l'eau traitée rejoint l'électrovanne référencée 1, qui est de préférence une électrovanne quatre voies à trois modèle de flux. Il peut également s'agir de plusieurs électrovannes qui permettent d'obtenir quatre voies avec trois modèles de flux.
En outre, on place sur les voies A et C de circulation de l'eau de la figure 1, deux débits-mètres référencés 34 et 30, qui sont reliés au microcontrôleur, et permettent de calculer le volume d'eau « brute » (non traitée) qui est passée à travers le dispositif de traitement de l'eau de la voie A afin de calculer le temps de vie restant de chacun des filtres disposés sur cette voie. Le volume d'eau provenant du reflux de l'électrovanne référencée 1 en mode « Reflux déminéralisé » (voir plus bas) de la voie C, qui est déjà passé à travers le dispositif de traitement d'eau de la voie A est décompté.
En complément du traitement de l'eau référencé 102, un système de "Stripping" peut être mis en place. Le « gaz stripping » est un procédé qui permet le transfert de masse d'un gaz de la phase liquide vers la phase gazeuse. Le transfert est effectué en mettant en contact le liquide contenant le gaz qui doit être éliminé avec de l'air qui ne contient pas ce gaz initialement. L'élimination des gaz dissous dans l'eau par entraînement gazeux est particulièrement utilisée pour l'élimination de l'ammoniac (N H3), des gaz odorants et des composés organiques volatiles (COVs). Dans un mode de réalisation, le gaz stripping est réalisé dans le réservoir de récupération 35 et l'injection de l'air est faite avec un injecteur venturi. Une pompe à eau aspire l'eau du réservoir de récupération 35 et l'envoie dans un injecteur venturi. Eventuellement une pompe à air aspire de l'air ambiant et l'envoie dans l'injecteur venturi. Dans un mode de réalisation, l'air aspiré est filtré grâce à un filtre à air. L'air aspiré dans l'injecteur venturi par succion (améliorée ou non par la pompe à air) est injecté dans l'eau sous forme de petites bulles. Cette eau bullée est envoyée dans le fond du réservoir de récupération 35, de telle manière que les bulles couvrent de manière homogène l'intégralité du volume d'eau du réservoir (par exemple, avec un système de tuyaux troués qui recouvrent de manière homogène la surface du réservoir de récupération 35). Les bulles d'air remontent le long de la colonne d'eau du réservoir 35 jusqu'à atteindre l'atmosphère. Les gaz présents dans l'eau sont extraits par les bulles d'air. Dans un autre mode de réalisation, le gaz stripping est réalisé dans le réservoir de récupération 35 et l'injection de l'air est faite grâce à une pompe à air (avec ou sans filtre à air) qui envoie l'air dans un ou plusieurs diffuseurs (en céramique par exemple) qui diffusent de manière homogène les bulles d'air dans la colonne d'eau du réservoir de récupération 35.
En complément du traitement de l'eau référencé 102 décrit ci-avant, on peut mettre en œuvre un procédé d'oxydation chimique avec de l'ozone pour dégrader entièrement ou en partie les composés chimiques. Tous les composants en contact de l'ozone sont adaptés à une telle utilisation.
Un ozonateur est utilisé pour générer de l'ozone qui est ensuite injecté dans le système de traitement de l'eau.
L'ozone peut être injecté dans un réacteur spécifique destiné à cet effet ou dans le réservoir de récupération référencé 35. Ce traitement d'ozonation peut être suivi d'un traitement par charbon actif biologique qui réduit la fraction formée de CODB (carbone organique dissout biodégradable).
En complément dans le traitement de l'eau référencé 102, on peut mettre en œuvre un procédé d'oxydation avancé qui produit des radicaux hydroxyles (par exemple avec la photolyse de l'ozone par l'Ultra Violet).
Un autre procédé d'oxydation chimique peut être utilisé dans le traitement d'eau référencé 102 ou 103. On peut par exemple utiliser la Chloration ou le Dioxyde de chlore. Une méthode de production du chlore pourrait être réalisée par exemple par électrolyse d'une solution de sel. Le chlore libre produit est mesuré en continue par un capteur électrochimique.
Un autre procédé d'oxydation chimique peut être utilisé dans le traitement d'eau référencé 102 ou 103. On peut par exemple utiliser un traitement par rayonnement ultraviolet, notamment avec une longueur d'onde égale à ou de l'ordre de 185 nm.
Pour ces D-AWG industriels, des baromètres ou capteurs de pressions sont disposés entre chaque filtre/réacteur installé. Ces derniers vont surveiller une éventuelle perte de charge qui traduit une obstruction dans le filtre/réacteur. Au moins une désinfection est dispensée sur le réseau, avec un système UV ou un désinfectant rémanent.
Le procédé d'oxydation et le procédé de désinfection qui utilisent un désinfectant rémanent peuvent être combinés en une seule étape. On pourra par exemple utiliser la Chloration. Il convient cependant de contrôler la concentration injecté de tel oxydant afin que les étapes d'oxydation et de désinfection atteignent leurs objectifs d'oxydation et de désinfection sans dépasser les concentrations admissent, par les standards d'eau potable, en sous-produits induits par de tels procédés.
5.4 Reminéralisation de l'eau
On décrit désormais plus en détail la reminéralisation référencée 103 mise en œuvre, dans le mode de réalisation de la figure 2, en aval de l'électrovanne référencée 1, sur la voie de circulation B de l'eau du D-AWG de l'invention.
Une telle reminéralisation 103 repose sur une recarbonatation par injection d'anhydride carbonique (CO2) et une neutralisation par filtration sur de la roche alcalino-terreuse de carbonate de calcium (CaC03), éventuellement mélangée à du carbonate de magnésium (MgC03). Les carbonates de calcium/magnésium réagissent avec le CO2 libre agressif de l'eau qui induit une augmentation simultanée du TH (Titre Hydrotimétrique ou dureté) et du TAC (Titre Alcalimétrique Complet ou alcalinité). La filtration sur calcaire permet donc de neutraliser l'eau mais également de la reminéraliser partiellement. En augmentant la concentration en CO2 de l'eau condensée, la filtration permet d'augmenter de façon plus importante l'alcalinité et permet donc une réelle reminéralisation de l'eau.
Le CO2 libre se décompose en deux parties dans le cas d'une eau agressive : le CO2 équilibrant, qui est la concentration en CO2 libre nécessaire à l'obtention de l'état d'équilibre calco-carbonique, et le CO2 agressif, qui représente l'excès de CO2 libre par rapport au CO2 équilibrant. Le CO2 libre est sous forme hydratée ou non.
Les réactions suivantes régissent ce procédé :
CO2 (dissous) + H2O = H2CO3
[H2CO3] * + H20 + CaC03 (s) = Ca(HC03)2
[H2C03]* + H20 + MgC03 (s) = Mg(HC03)2
Avec
Ca(HC03)2= Ca2+ + 2HC03- Mg(HC03)2 = Mg2+ + 2HCO3- Pour augmenter la minéralisation de l°f, il faut utiliser en théorie : 4,4 mg/L de CO2 et 10 mg/L de CaC03.
Le temps de contact nécessaire entre le CO2 agressif et la roche de carbonate de calcium/magnésium pour atteindre l'équilibre calcocarbonique dépend, entre autres, des caractéristiques de l'eau brute (CO2 agressif, CO2 libre, pH, TAC, TH, force ionique, etc.), de la température de l'eau, de la quantité de matériau filtrant, de ses caractéristiques physiques (porosité, granulométrie, densité, etc.) et des caractéristiques du réacteur (diamètre, hauteur minimum de roche, etc.).
L'eau, obtenue par la condensation de la vapeur d'eau de l'air, a généralement un très faible TAC et TH, ne contient que peu de CO2 agressif, et son pH est légèrement acide. De plus, dans le mode de réalisation décrit en relation avec les figures 1 et 2, dans lequel des techniques de dé-ionisation partielles ou totales sont mises en œuvre, cette eau est dé-ionisée (TAC et TH encore plus faible). C'est pourquoi on peut négliger la variation de ces paramètres au vu des concentrations de TAC élevé désiré et du CO2 à injecter, qui sont donc définis à des valeurs fixes. Le CO2 injecté va se transformer en CO2 agressif pour réagir avec la roche. Le matériau utilisé peut être du calcaire marin de type Maërl ou du calcaire terrestre de type marbre. Pour l g de CO2 agressif, 1,6 à 2,4 g de Maërl sont consommés, contre 2,3 g de marbre. Le temps de contact nécessaire entre l'eau et la roche calcaire est déterminé en tenant compte des dimensions du réacteur et du débit d'eau. Par exemple, plus le débit est faible et le diamètre du réacteur important, plus le temps de contact est long. Pour un temps de contact de l'ordre de 20 min, et un réacteur d'environ 11,5 cm de diamètre avec une hauteur de calcite minimale de 25 cm, il faut ajuster un débit d'environ 8L/h.
Plus généralement, le microcontrôleur calcule la concentration de CO2 nécessaire pour dissoudre la roche, afin d'obtenir dans l'eau la quantité de minéraux désirée. Le débit de CO2 est ajusté. Le microcontrôleur fixe ensuite le temps de contact entre le CO2 agressif et la roche pour ces conditions et la cinétique de dissolution de la roche, puis en fonction des dimensions du réacteur de reminéralisation, le débit d'eau est ajusté.
On décrit désormais plus en détail, en relation avec la figure 1, un exemple de réalisation de ce traitement de reminéralisation décrit ci-dessus dans son principe général.
Une pompe référencée 38 envoie l'eau du dispositif 102 de traitement de l'eau de la voie A dans l'électrovanne 1, qui la dirige vers le dispositif de reminéralisation 103 de la voie B.
En fonction d'une quantité de minéraux sélectionnée par l'utilisateur, le microcontrôleur définit le débit d'eau, grâce au régulateur de débit/électrovanne proportionnelle référencé 2 et au débit-mètre référencé 3. On notera qu'à titre de variante, le débit-mètre référencé 3 peut être placé avant l'électrovanne référencée 2. L'électrovanne référencée 1 ajuste alors le débit d'eau pour la voie B à partir des données recueillies par le débitmètre référencé 3 et envoie le surplus d'eau dans la voie C.
Le manodétendeur/régulateur de pression référencé 7 stabilise la pression de sortie du CO2 qui sort de la bombonne de CO2 5 (ou d'un réservoir de CO2) par le tuyau référencé 6, quelle que soit la pression dans la bombonne. Un filtre CO2 peut être placé sur le tuyau 6.
L'électrovanne proportionnelle/régulateur de débit 8 s'ouvre alors pour permettre au CO2 de sortir de la bombonne 5. Il est également possible qu'une électrovanne « Tout ou Rien » placée avant ou après le régulateur de débit référencé 8 libère le CO2 du réservoir.
La concentration et le débit de CO2 nécessaires pour dissoudre la quantité de minéraux sélectionnée, au débit d'eau déjà défini, sont calculés par le microcontrôleur et régulés par l'électrovanne proportionnelle/régulateur de débit référencé 8 et le débit mètre référencé 9 (qui peut être placé avant ou après le régulateur de débit référencé 8). Pour définir le bon débit de gaz, le microcontrôleur fait une conversion de débit volumique, fonction de la densité du CO2 qui est liée à la pression et à la température en débit massique. Un « mass flow controller » pour gaz peut remplacer électrovanne proportionnelle/régulateur de débit 8 et le débitmètre 9. Afin d'optimiser le calcul du débit de CO2, on peut disposer dans le tuyau de gaz référencé 6 un capteur de température référencé 10 : en effet, une variation de la température du CO2 gazeux modifie la densité du CO2 à une pression donnée, ce qui modifie sa concentration.
De même, si la pression mesurée par le capteur de pression référencé 4 dans la canalisation d'eau varie, le régulateur de pression de CO2 référencé 7 va permettre par exemple, d'augmenter la pression de sortie du CO2 (de manière automatique ou manuelle).
Le CO2 gazeux, après avoir été libéré par l'électrovanne référencée 8 continue d'avancer dans le tuyau référencé 6 par pression, pour passer le clapet anti-retour eau-gaz référencé 11. Ce clapet empêche l'eau de rentrer dans le tuyau de gaz quand aucun CO2 n'est dispensé.
Le CO2 gazeux est finalement injecté dans l'eau par l'injecteur référencé 12. Selon la taille de du D-AWG et la quantité d'eau traitée, un injecteur venturi est utilisé en direct ou by-pass. Un capteur de pression peut en outre être ajouté avant le clapet anti retour référencé 11.
Afin de faciliter la dissolution du CO2 injecté dans l'eau, avant que celle-ci n'atteigne le réacteur de réminéralisation 15, on peut prévoir d'allonger le tuyau référencé 14 conduisant l'eau à ce réacteur. On peut également disposer un mélangeur gaz/eau (« in-line static mixer ») 13.
De même, on notera qu'il est possible de prévoir, sur la voie B de circulation de l'eau, d'insérer un pH-mètre et/ou un conductimètre, afin de caractériser l'eau à reminéraliser, et ainsi ajuster au mieux le débit d'eau dans le réacteur de reminéralisation 15, en fonction des paramètres calcocarboniques désirés.
A titre alternatif, le système peut ne comprendre aucun capteur, ne permettre aucun ajustement de la concentration et du débit de C02 et du débit d'eau, et être alors « surdimensionné », pour correspondre à la capacité et au flux de CO2 maximum, et aux propriétés de l'eau les plus défavorables.
L'eau arrive ensuite dans le réacteur de reminéralisation référencé 15, contenant du carbonate de calcium et/ou de magnésium, sous forme de graviers. Un tel réacteur 15 présente, dans ce mode de réalisation, la forme d'un cylindre de révolution.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'entrée d'eau dans le réacteur de reminéralisation 15 se fait par le bas, et la sortie par le haut, ce qui permet de réduire les lavages et la formation de chemins préférentiels. Deux filtres tampons sont situés aux deux extrémités dans le cylindre entre la roche calcaire et l'entrée/sortie, afin d'empêcher un maximum de fines (petites particules de calcaire dissoute) de contaminer le réseau.
Le principe de dimensionnement d'un réacteur est connu de l'homme du métier : le diamètre du réacteur, la vitesse de percolation réelle, la masse de roche calcaire dans le réacteur, la durée entre deux recharges, sont calculés à partir du temps de contact eau-roche calcaire, du débit de pointe à percoler, de la hauteur de la cartouche/réacteur, de la hauteur maximum de remplissage de la roche calcaire dans le réacteur, de la hauteur minimum de roche autorisée, de la consommation d'eau journalière, de la réactivité roche calcaire-CC , du CO2 libre, du CO2 agressif total désiré, de la densité apparente de la roche calcaire, etc.
Comme indiqué ci-dessus, l'utilisateur peut choisir la quantité de minéraux souhaitée dans l'eau reminéralisée, à travers un écran de contrôle du D-AWG de l'invention, relié au microcontrôleur.
Il est possible de sélectionner et fixer l'un des paramètres suivants: concentration en calcium, concentration en magnésium, conductivité, alcalinité, dureté.
Le microcontrôleur adapte, en fonction des paramètres retenus par l'utilisateur, la concentration et le débit de CO2 à injecter, à partir de la quantité de CaCÛ3 et de MgC03 qui constituent la roche, contenue dans le réacteur de reminéralisation 15. Le microcontrôleur calcule également le débit d'eau pour le temps de contact requis entre le CO2 agressif et la roche calcaire et réajuste l'électrovanne proportionnelle référencée 2 avec le débit mètre 3.
En sortie du réacteur de reminéralisation 15, il peut être placé un filtre particulaire 16 à sédiments, ou une membrane de microfiltration, afin de filtrer d'éventuelles fines et/ou les micro- organismes libérés en sortie du réacteur 15. Le temps de vie du filtre peut alors être calculé avec le débit mètre 3 ou avec le débitmètre 21 disposé en aval du réacteur de reminéralisation 15.
On peut en effet, à titre optionnel, disposer un conductimètre 19 et un pH mètre 20 reliés au microcontrôleur, dans les canalisations en amont d'un réservoir de stockage référencé 23 ou dans ce réservoir. Ils permettent de suivre le bon déroulement de la reminéralisation. En cas d'anomalie, l'utilisateur est alerté via l'écran d'affichage.
Un réacteur de stérilisation UV-C 17 est placé en aval du réacteur de reminéralisation 15 et il est activé lorsque l'eau circule, pour désinfecter l'eau provenant du réacteur 15.
Un réservoir 23 dont la forme est proche d'un cylindre circulaire droit sert à stocker l'eau produite, avant sa consommation. Le fond est conique ou semi-sphérique, pour permettre un drainage complet de ce dernier. Les parois sont lisses.
La quantité d'eau du réservoir de stockage 23 est calculée grâce à deux débits mètres/compteur d'eau référencés 21 et 26 placés en amont et en aval du réservoir. A titre de variante, un capteur à membrane situé à la sortie du réservoir de stockage 23 calcule le volume d'eau grâce à la pression exercée par l'eau sur ce dernier. Dans une autre variante, c'est un simple capteur flotteur qui informe du niveau d'eau dans le réservoir de stockage 23.
Un filtre évent anti-particulaire et/ou antibactérien référencé 22 est placé sur le dessus du réservoir de stockage 23, afin de filtrer l'air qui est en contact avec l'eau, dans le cas où le réservoir n'est pas pressurisé.
Une lampe UV-C référencée 24 sous sa coque de protection peut être placée dans le réservoir 23. Une dose d'énergie Ultra Violet est dispensée de manière périodique (toutes les heures dans certains modes de réalisation) pour garantir une eau de qualité. A titre alternatif, un réacteur UV-C est placé après le réservoir pour désinfecter l'eau qui est consommée ou qui circule en reflux.
Quand la quantité d'eau dans le réservoir de récupération 35 est au minimum ou que la quantité d'eau dans le réservoir de stockage 23 est au maximum, on interrompt le processus de reminéralisation : la pompe 38 stoppe la circulation de l'eau, l'électrovanne 1 se ferme et coupe les communications entre les différents réseaux, l'électrovanne proportionnelle 2 s'ouvre au maximum pour garantir un débit maximum en cas de reflux, l'électrovanne proportionnelle de gaz 8, se ferme et stoppe l'injection de CO2, la lampe UV-C 16 arrête de rayonner. La dissolution de la roche alcalino- terreuse de type carbonate de calcium et/ou carbonate de magnésium s'arrête car il n'y a plus suffisamment de CO2 agressif pour continuer la réaction de dissolution et que l'eau a atteint l'équilibre calcocarbonique. Le pH, l'alcalinité et la dureté restent donc stables.
Dans un autre mode de réalisation, il est également possible que la roche utilisée pour la neutralisation soit composée en partie ou en totalité d'oxyde de calcium/magnésium (CaO/MgO).
Dans un autre mode de réalisation, la neutralisation sur roche peut être suivie ou remplacée par l'injection d'un composé chimique qui permet d'atteindre plus facilement l'équilibre calcocarbonique (i.e. Indice de saturation en carbonate supérieur à 0).
5.5 Circulation et reflux d'eau dans le D-AWG
On notera que le module de traitement de l'eau 102 et le module de reminéralisation 103 possèdent chacun leur circuit de reflux. Ces reflux sont activés quand l'appareil de production d'eau potable n'est pas en fonction, i.e. est arrêté depuis un certain temps. Le reflux permet de faire circuler de manière périodique l'eau à travers le réseau et ainsi éviter une stagnation de l'eau qui favorise un développement bactérien suivi d'un possible développement de biofilm. Il permet également de refaire passer l'eau à travers les réacteurs de désinfection UV, afin de garantir une eau toujours biologiquement saine. L'utilisation de deux circuits de reflux distincts permet de proposer un D-AWG de fonctionnement économique, offrant conjointement un traitement de déionisation d'une part, et un traitement de reminéralisation d'autre part.
Le D-AWG de l'invention a été décrit ici dans un mode de réalisation particulier, dans lequel l'eau subit, d'une part, un traitement de déionisation, et d'autre part, un traitement de reminéralisation, chacun de ces deux traitements étant mis en œuvre dans un circuit de reflux fermé et distinct. L'invention concerne cependant, à titre principal, un AWG mettant en œuvre un traitement de reminéralisation de l'eau, indépendamment de la mise en œuvre d'un traitement de déionisation, ou de l'utilisation de deux circuits de reflux distincts. Le dispositif de génération d'eau atmosphérique de l'invention pourrait également mettre en œuvre un traitement de déionisation de l'eau, sans mise en œuvre d'un traitement de reminéralisation tel que décrit ci-dessus, et quelle que soit la structure du ou des circuit(s) de circulation d'eau. Le dispositif de génération d'eau atmosphérique de l'invention pourrait également mettre en œuvre un traitement de filtration de l'eau (par filtre particulaire et/ou membrane d'ultrafiltration et/ou par filtre à charbon actif), sans mise en œuvre d'un traitement de déionisation ou d'un traitement de reminéralisation tels que décrits ci-dessus, ou un traitement de filtration de l'eau mettant aussi en œuvre un traitement de déionisation seulement, sans reminéralisation, ou un traitement de filtration de l'eau mettant aussi en œuvre un traitement de reminéralisation seulement, sans déionisation, ou comme décrit ci-dessus, un traitement de filtration de l'eau mettant aussi en œuvre un traitement de déionisation et un traitement de reminéralisation. Le dispositif de génération d'eau atmosphérique de l'invention peut également mettre en œuvre une oxydation partielle ou totale des composés chimiques présents dans l'eau (condensée et/ou filtrée et/ou déionisée et/ou reminéralisée). Cette oxydation chimique peut se faire par chloration, par action de dioxyde de chlore, par action d'ozone, par rayonnement ultraviolet, de préférence avec une longueur d'onde égale à ou de l'ordre de 185nm ou encore par mise en œuvre d'un procédé de type AOP. Le dispositif de génération d'eau atmosphérique de l'invention peut également mettre en œuvre une désinfection de l'eau (condensée et/ou filtrée et/ou déionisée et/ou reminéralisée) par lampe à ultraviolet, chlore, dioxyde de chlore ou ozone. Une telle désinfection peut utiliser un désinfectant rémanent pour assurer dans le temps la qualité de l'eau au niveau microbiologique lors de la distribution de cette eau dans un réseau de canalisation. La désinfection et l'oxydation peuvent être réalisées conjointement au cours d'une même étape. Le dispositif de reflux présenté ci-dessus est avantageusement utilisé dans les D- AWG domestiques qui ne produisent que de faibles quantités d'eau potable par jour. Pour des D-AWG industriels, qui produisent de grandes quantités d'eau, l'eau est utilisée directement en continu. Le reflux n'est alors pas nécessaire. Les électrovannes 1 et 28, et les voies de canalisations C et D sont supprimées. Dans un mode particulier de réalisation, le réservoir de stockage 23, et la pompe de distribution 25 sont également supprimés. Le D-AWG s'arrête à la fin de la voie B. La lampe UV référencée 17, peut également être remplacée par un module qui permet l'injection d'un désinfectant rémanent.
5.6 Second mode de réalisation
Dans la suite de la description, on va décrire un dispositif de traitement de l'eau selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, en relation avec la figure 3, et le procédé de traitement de l'eau correspondant, en relation avec la figure 4.
Le dispositif de la figure 3 propose une mise en œuvre du traitement d'eau au moins par microfiltration, suivie d'une déionisation sur résines échangeuses d'ions, elle-même suivie d'une reminéralisation.
Via l'écran de contrôle, l'utilisateur peut changer rapidement entre trois modes de fonctionnement manuels. Le mode « traitement » qui lance le traitement d'eau, le mode « régénération » qui lance la régénération des résines échangeuses d'ions contenues dans les réacteurs 225 et 226 (comme décrit ci-dessous), et le mode « reflux » qui permet la double circulation de l'eau dont le flux est séparé entre une première partie du dispositif réalisant le traitement de déionisation et une deuxième partie du dispositif réalisant le traitement de reminéralisation. Il y a également un mode « automatique » qui permet au microcontrôleur d'alterner automatiquement entre ces trois modes en fonction des besoins.
A l'entrée du dispositif de la figure 3, le flux 501 d'eau condensée est recueilli dans le premier réservoir de récupération (201 sur la figure 3), est pompé par la pompe 202 et envoyé à travers un (ou plusieurs) premier(s) étages de microfiltration 203 pour supprimer de l'eau les particules de l'eau condensée. La taille maximales des particules retenues par ce premier étage de microfiltration est de préférence comprise entre 0,1 μιη et 20 μιη. Le débit de traitement de la pompe 202 peut être variable et est régulé par un capteur de débit 204.
L'eau traverse ensuite un premier réacteur de désinfection Ultra-Violet 205 fonctionnant à une longueur d'onde désinfectante de 254 nm et délivrant une dose d'au moins 120 mJ/cm2. Cette désinfection de prétraitement dans le réacteur 205 permet de ne pas contaminer la partie du système de traitement située en aval du réacteur 205. Le premier réacteur 205 de désinfection est surveillé par un premier capteur d'intensité UV 206 et un capteur de température 207 montés sur le réacteur de désinfection 205.
L'eau passe ensuite à travers un module de filtration sur charbon actif 210. Selon le dimensionnement ce module de filtration sur charbon actif 210 peut être constitué de un ou plusieurs filtres (les deux filtres 210a et 210b sur la figure 3). Ces filtres peuvent être entretenus par des nettoyages manuels à co-courant ou contrecourant grâce à des vannes (216 à 220). Le charbon actif est utilisé pour l'élimination des pesticides et autres produits chimiques organiques, le goût, les odeurs, et le carbone organique total (COT). Le dimensionnement permet un temps de contact adapté à la filtration des COVs (composés organiques volatiles).
Dans une variante spécifique une membrane d'ultrafiltration (non représentée) est placée avant le module de filtration sur charbon actif 210.
Un deuxième étage de microfiltration 223 peut être placé, en option, en aval pour éviter le relargage de fine de charbon actif dans le réseau.
En complément de ce filtrage, il est nécessaire de procéder à une filtration ionique de l'eau, afin d'en extraire les polluants sous forme ionique tel que des ions indésirables (am monium (NhV), nitrite (NCv), nitrate (NO3 ), etc.), des éléments traces métalliques, et éventuellement des radionucléides. Il est utilisé une unité de résine échangeuse de cations fortement acide (SAC) 225 suivie d'une unité de résine échangeuse d'anions fortement basique (SBA) 226. Ces résines permettre également de retirer de l'eau le CO2. Un capteur de conductivité 224 permet de suivre le bon déroulement du procédé. Une fois les résines saturées elles sont régénérées.
Dans le mode de réalisation présenté sur les figures 3 et 4, les différentes étapes de régénérations des deux unités échangeuses d'ions 225 et 226 sont gérées de manière automatique par un système de contrôle avec un arbre à cames 227 fonctionnant avec de l'énergie pneumatique et raccordé à trois pressostats. Durant le mode de régénération, la pompe bascule d'un contrôle de débit à un contrôle de pression et envoie 3 ou 5 bars. La pompe 202 règle sa pression avec le capteur de pression 295d. La durée des différentes étapes (contre lavage, aspiration, déplacement lent, nettoyage rapide) est fixée sur l'interface du système de contrôle 227. L'acide et la base nécessaires à la régénération respective des résines cationiques et anioniques sont aspirés par un système avec venturi depuis les réservoirs d'acide 225a et de base 226a. Les débits d'aspirations sont visualisés sur deux rota-mètres 228 et 229. Des pressostats reliés au système de contrôle 227 et au microcontrôleur, contrôlent l'ouverture ou la fermeture des électrovannes 231 à 233, permettant ainsi respectivement l'aspiration de l'acide, l'aspiration de la base et la fermeture de la voie de traitement 234 durant la régénération. Les eaux de de lavages et saumure produites au cours des différentes étapes de la régénération, qui ont des pH acides et basiques, sont envoyées dans un réservoir de récupération 235 pour se neutraliser lors de leur mélange. La saumure 502 obtenue par ce mélange dans le réservoir de récupération 235 présente une neutralité qui permet sont rejet vers les égouts via la vanne 265. L'eau déionisée avec ce type de régénération automatisé selon un tel dispositif présente une conductivité électrique avoisinant les 0,5 μ5/ η à 25°C.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, les deux unités échangeuses d'ions 225 et 226 sont remplacées par une technologie de déionisation électrique (électrodéionisation (EDI), électrodialyse (ED ), déionisation capacitive (« capacitive deionization » ou CDI), déionisation capacitive par membrane (« membrane capacitive deionization » ou M-CDI)). Ceci permet avantageusement de réduire la quantité d'eau perdue lors des régénérations et également de réduire l'impact environnemental.
L'eau qui est maintenant purifiée (par microfiltration, filtration sur charbon actif suivie d'une déionisation) nécessite d'être reminéralisée. La reminéralisation de ce dispositif repose sur une recarbonatation par injection d'anhydride carbonique (module d'injection 240 sur la figure 4) et une neutralisation par filtration sur de la roche alcalino-terreuse de carbonate de calcium (CaCOa) mélangée à du carbonate de magnésium (MgCOa) dans un réacteur de reminéralisation 215 (voir la figure 4). Les carbonates de calcium/magnésium réagissent avec le CO2 libre agressif de l'eau qui induit une augmentation simultanée de la dureté et de l'alcalinité. La filtration sur calcaire permet donc de neutraliser l'eau mais également de la reminéraliser partiellement. En augmentant la concentration en CO2 de l'eau condensée, la filtration permet d'augmenter de façon plus importante l'alcalinité et permet donc une réelle reminéralisation de l'eau. Le réacteur de reminéralisation 215 permet donc de réaliser une neutralisation par filtration sur de la roche alcalino-terreuse.
Dans le module d'injection 240, du CO2 gazeux de qualité alimentaire est envoyé dans l'eau sous pression. La pression du CO2 alimenté par une bonbonne sous pression 241 est réglée à l'aide d'un régulateur de pression 242 de type manomètre. Pour une bonne injection le CO2 doit avoir une pression supérieure à l'eau d'au moins 1 bar. Un contrôleur de débit massique 244 constitué d'une électrovanne proportionnel et d'un capteur permet de délivrer le débit de CO2 désiré. Le CO2 passe ensuite à travers un clapet antiretour 246 avant d'être injecté dans l'eau par la buse d'injection 248. La dissolution du CO2 gazeux dans l'eau est facilitée grâce à un mélangeur statique en ligne 250. L'eau passe ensuite à travers la roche alcalinoterreuse du réacteur de reminéralisation 215. Selon le dimensionnement ce réacteur de reminéralisation 215 peut être constitué d'un ou plusieurs réservoirs placés en série (215a à 215f). Ces filtres peuvent être entretenus par des nettoyages à co-courant ou contrecourant grâce aux vannes 251 à 259. Le pH et la conductivité de l'eau reminéralisé sont contrôlés par un pH mètre 263 et un conductimètre 264. En fonction de la concentration de CO2 désirée dans l'eau, l'automate régule le contrôleur de débit massique 244 en fonction du débit d'eau mesuré par le débitmètre 262 ou 204 Le débit d'eau et la concentration de CO2 sont fixés par l'utilisateur via l'interface du microcontrôleur afin d'obtenir la quantité d'ions désirée.
L'eau passe ensuite à travers un filtre particulaire formant un troisième étage de microfiltration 273 pour supprimer des éventuelles particules, telles que les fines de calcite, et ainsi les empêcher de contaminer la suite du réseau.
Un deuxième réacteur de désinfection Ultra-Violet UV-C 274 vient finir ce traitement en envoyant une dose de 40 mJ/cm2 pour rendre cette eau totalement potable. Le système de désinfection est surveillé par un deuxième capteur d'intensité UV 275 et un deuxième capteur de température 276 placé sur le deuxième réacteur de désinfection Ultra-Violet 274. L'avantage du traitement par rayonnement ultra-violet, à l'inverse de tous les désinfectants chimiques rémanents, est qu'il ne produit pas de sous-produits de désinfection. Ceci est un avantage si l'eau est consommée rapidement après traitement ou embouteillée.
L'eau est ensuite stockée dans un deuxième réservoir 281 ouvert à l'atmosphère via un filtre à air antibactérien 282.
Afin d'éviter un développement bactérien favorisé par une eau stagnante, un système de circulation périodique de l'eau (reflux) est de préférence réalisé dans tout le réseau d'eau. Le reflux permet également de refaire passer l'eau à travers les lampes UV germicides afin de garder l'eau saine de micro-organismes. Ce système permet l'arrêt du traitement sur une période prolongé sans risque de contamination, pour le cas d'une période de condensation défavorable par exemple. Dans ce cas, le reflux est divisé en deux tronçons de circulations distincts que l'on peut faire fonctionner conjointement de façon économique : la recirculation de l'eau déionisée (à l'instar des voies A et C de la figure 2) et la recirculation de l'eau reminéralisée (à l'instar des voies B, G et D sur la figure 2). Les électrovannes 285 et 286 permettent de séparer le traitement de l'eau condensée en eau potable (Mode Traitement) du double cycle de recirculation (Mode Reflux). Durant le Mode Reflux la pompe 202 fait circuler l'eau dans le circuit de reflux d'eau déionisée : à travers le traitement de purification vers la voie 234 puis la canalisation de recirculation de l'eau déionisée 282 vers le réservoir 201 grâce aux électrovannes 285 et 286. La pompe 290 fait circuler l'eau dans le circuit de reflux d'eau reminéralisée : via la canalisation de recirculation d'eau reminéralisé 263 puis les dispositifs de reminéralisation jusqu'au réservoir 281. Le débit de la pompe 290 est suivi avec le débit mètre 262. Les pompes 202 et 290 sont protégées par des clapets antiretours 293 et 294. Le clapet antiretour 294 permet également d'empêcher l'eau durant le mode manuel « traitement » d'aller directement dans le réservoir 281 via la pompe 290.
Dans un mode de réalisation le réacteur de désinfection Ultra-Violet UV-C 274 ou un réacteur Ultra-Violet UV-C supplémentaire est disposé en aval du réservoir de stockage 281, afin de réaliser une désinfection finale de l'eau juste avant sa distribution.
Des capteurs de pressions 295a à 295j sont disposés en amont et en aval des différents modules de filtration suivants : les étages de microfiltration 203,223 et 273 ; le filtre à charbon actif 210, les unités de résines échangeuses d'ions 225/226 ; la buse d'injection de CO2 248, les réacteurs de reminéralisations 215, et la soupape de sécurité 296 ; afin de suivre les pressions et pertes de charges. L'automate arrête les actuateurs en cas de pression anormalement importante. Une sécurité physique est rajoutée en plus avec une soupape de sécurité 296.
Les volumes des premier et deuxième réservoirs 201 et 281 sont mesurés grâce à des premier et deuxième capteurs de pression 201a et 281a.
Un capteur 201b de conductivité et de pH peuvent être disposés en amont du premier réservoir 201 pour suivre les caractéristiques de l'eau condensée.
Des vannes 297 et 298 peuvent être ajoutées pour échantillonner l'eau ou purger l'air des canalisations.
Les vannes 264 à 266 servent à purger les réservoirs 201, 235 et 281.
L'eau potable 503 est distribué par gravité via la vanne 281 ou par la pompe 290 et une électrovanne (non identifié).
Ainsi, dans ce deuxième mode de réalisation, on utilise d'amont en aval, au moins les éléments de traitement de l'eau condensée suivants : des moyens de microfiltration (étage(s) de microfiltration 203, 223), des moyens de déionisation sur résines échangeuses d'ions (unité de résine cationique 225, unité de résine anionique 226) et des moyens d'ajout de minéraux (réacteur de reminéralisation 215, module d'injection de CO2 240). Selon une variante préférentielle, on place des moyens de filtration de filtration sur charbon actif (210). De préférence, ces moyens de filtration comprennent un module de filtration sur charbon actif (210) qui est placé entre lesdits moyens de microfiltration et lesdits des moyens de déionisation sur résines échangeuses d'ions.
5.7 Autres modes de réalisation
Dans la suite de la description, on va décrire d'autres modes de réalisation possibles du procédé de traitement de l'eau de l'invention, en relation avec les figures 5 et 6.
Sur la figure 5 sont représentées de manière schématique les éléments/étapes de traitement d'un procédé de traitement d'une eau condensée selon un troisième mode de réalisation, employant un système d'ultrafiltration. Un tel système d'ultrafiltration peut avoir un seuil de coupure (« Molecular Weight Cut-Off ») jusqu'à 10 000 Daltons.
Le procédé de la figure 5 propose une mise en œuvre du traitement d'eau au moins par ultrafiltration, suivie d'une déionisation sur résines échangeuses d'ions, elle-même suivie d'une reminéralisation.
Dans ce troisième mode de réalisation c'est une membrane d'ultrafiltration gravitaire (étage d'ultrafiltration gravitaire 309) qui est utilisée pour la première étape du traitement. L'eau condensée est acheminée jusque dans une membrane d'ultrafiltration gravitaire. Ce type de membrane à l'avantage de ne pas utiliser d'énergie car l'eau s'écoule par gravité à travers les parois. L'objectif est de retirer de l'eau un maximum de composés organiques et de réaliser une désinfection primaire.
L'eau est ensuite recueillie dans un réservoir de récupération 301 puis est pompée par la pompe 302 et ensuite est refoulée vers un module de filtration sur charbon actif 310 contenant du charbon actif granulaire (GAC) que l'eau traverse.
Dans une variante non représentée c'est une ultrafiltration classique qui est utilisée et placée après la pompe 302. Une filtration particulaire (microfiltration, cartouche, sable) peut précéder ce traitement d'ultrafiltration pour filtrer une partie des particules grossières et ainsi réduire les étapes de maintenances de l'ultrafiltration. En fonction de la qualité de l'eau condensée un système de désinfection UV (non représenté) peut également être utilisé en amont de l'ultrafiltration pour réduire la maintenance de la membrane.
En aval du module de filtration sur charbon actif 310, l'eau passe ensuite dans une ou plusieurs unités de résines échangeuses d'ions composés d'ions permettant de retirer une partie ou tous les ions présents dans l'eau (filtration ionique de l'eau). A cet effet, on utilise une unité de résine échangeuse de cations fortement acide(SAC) 325. Dans une variante le traitement dans le réservoir de résine échangeuse de cations fortement acide 325 est suivi d'un traitement dans une autre unité de résine échangeuse d'ions comportant une résine échangeuse d'anions fortement basique (SBA) 326. Si une résine cationique fortement basique à échange de protons H+ est employée, du CO2 va être formé entre le HCO3" de l'eau et le H+ relargué par la résine cationique. Afin d'économiser la résine anionique fortement basique un procédé de retrait de CO2 peut être employé entre les deux unités de résine échangeuse d'ions 325 et 326.
Par exemple, un contacteur membranaire 336, placé entre les deux unités de résine échangeuse d'ions 325 et 326, peut être utilisé pour retirer de l'eau certains gaz comme le CO2 ou d'éventuels COV restants.
L'eau est ensuite reminéralisée comme dans le deuxième mode de réalisation décrit précédemment en relation avec la figure 4, par injection de CO2 (module d'injection de CO2 340) et une neutralisation sur de la roche de carbonate de calcium et de magnésium (Neutralisation dans un réacteur de reminéralisation 315) afin d'ajouter à l'eau les ions : Ca2+, Mg2+, HCO3".
Selon le type d'application on peut en outre, en option, ajouter d'autres minéraux ou changer l'indice de saturation en carbonate par l'injection (module d'injection de réactifs 341) ou l'utilisation d'un ou de plusieurs réactif(s) complémentaire(s) à la neutralisation.
L'injection de ces réactifs peut se faire avant, pendant ou après la neutralisation du CO2 sur la roche alcalino-terreuse (sur la figure 5, on a représenté le cas d'une injection de réactifs dans le réacteur de reminéralisation 315, donc pendant la neutralisation). Cette injection peut être réalisée à l'aide d'une ou plusieurs pompes doseuses.
Selon le mode de réalisation ou de dimensionnement, l'eau produite après la neutralisation du CO2 injecté sur une roche carbonatée peut ne pas atteindre l'équilibre de saturation au CaCÛ3 nécessaire à l'envoie de l'eau dans les canalisations. Dans ce cas, il peut être injecté en plus un réactif sous forme de solution afin d'atteindre l'équilibre calcocarbonique. On peut citer par exemple l'utilisation de soude caustique (NaOH), de carbonate de sodium (Na2CÛ3), de bicarbonate de sodium (NaHC03) ou de chaux vive/oxyde de calcium (CaO) .
L'ajout de CO2 et la neutralisation sur du carbonate de calcium/magnésium va produire une eau comportant du Ca2+, Mg2+, HC03-. Dans le but de changer la proportion ce ces minéraux ou d'ajouter des minéraux complémentaire (Cl-, Na+, S042-, K+, etc.), d'autres réactifs peuvent être employés comme par exemple : hydroxyde de sodium/soude caustique (NaOH), carbonate de sodium (Na2CÛ3), bicarbonate de sodium (NaHCOs), chaux vive/oxyde de calcium (CaO), chaux éteinte/ Hydroxyde de calcium (Ca(OH)2), chlorure de calcium (CaCI2), magnésie dolomie (CaCÛ3 +MgO), hydroxyde - oxyde de magnésium (Mg(OH)2 - MgO), sulfate de calcium (CaSO-i), chlorure de sodium
(NaCI), acide sulfurique (H2SO4), acide chlorhydrique (HCI), chlorure de potassium (KCL).
Dans un autre mode de réalisations, des inhibiteurs chimiques peuvent également être ajoutés pour éviter des problèmes d'entartage ou de corrosion dans les canalisations.
Après la neutralisation (en aval du réacteur de reminéralisation 315), l'eau reminéralisée est désinfectée (réacteur de désinfection 374) avant d'être stockée dans un réservoir 381 ou envoyée directement vers un lieu d'utilisation (par exemple embouteillage, canalisation d'alimentation, et.). Dans un mode particulier de réalisation l'étape de désinfection 374 ou une nouvelle étape de de désinfection peut être réalisé après le réservoir 381.
En fonction du type d'application l'eau peut être désinfectée avec l'emploi de différentes techniques de désinfection: par rayons ultraviolets (UV), chlore, dioxyde de chlore, ozonation, etc.
En fonction du procédé choisi, cette étape de de désinfection peut également servir d'étape d'oxydation.
Donnons l'exemple d'un mode de réalisation spécifique employant une résine échangeuse de cations faiblement acide (WAC) et une chloration utilisée à titre de technique de désinfection et d'oxydation. L'eau sortant du module de filtration sur charbon actif 310 est envoyée dans un réservoir
325 contenant de la résine échangeuse de cations faiblement acide (WAC) pour retirer de l'eau certains cations indésirables tel que l'ammonium. Le retrait de l'ammonium qui peut être présent en forte concentration dans l'eau condensée va éviter durant la chloration la production de chloramine qui a des propriétés de désinfection moins efficace que le chlore (point critique). L'eau est ensuite reminéralisée (réacteur de reminéralisation 315) et chlorée (réacteur de désinfection 374). Dans ce mode de réalisation, l'objectif de la chloration est également d'oxyder certaines composées. Le chlore va oxyder des composés indésirables tels que le NO2" en NO3". Selon le mode de réalisation le chlore peut être produit sur place par électrolyse de saumure. Un capteur électrochimique suivra la concentration de chlore libre dans l'eau.
L'eau est ensuite stockée dans un réservoir 481 ou envoyée directement vers un lieu d'utilisation (par exemple embouteillage, canalisation d'alimentation, et.). Dans un mode particulier de réalisation l'étape de désinfection 474 ou une nouvelle étape de de désinfection peut-être réalisé après le réservoir 481.
Dans une variante de réalisation, les résines échangeuses d'ions sont remplacées par une technologie de déionisation électrochimique comme il a été mentionné auparavant en relation avec les figures 3 et 4.
Ainsi, dans cet autre et troisième mode de réalisation du procédé selon l'invention, on utilise un dispositif de traitement d'une eau condensée selon un troisième mode de réalisation, qui comporte d'amont en aval, au moins les éléments de traitement de l'eau condensée suivants : des moyens d'ultrafiltration gravitaire (309), des moyens de déionisation sur résines échangeuses d'ions (unité de résine cationique 325 et éventuellement unité de résine anionique 326) et des moyens d'ajout de minéraux (réacteur de reminéralisation 315, module d'injection de CO2 340). Selon une variante préférentielle, on place un module de filtration sur charbon actif (310) entre lesdits moyens d'ultrafiltration gravitaire et lesdits des moyens de déionisation sur résines échangeuses d'ions. Sur la figure 6 sont représentés de manière schématique les éléments/étapes de traitement d'un procédé selon un quatrième mode de réalisation employant un système d'osmose inverse. Un tel système d'osmose inverse peut avoir un seuil de coupure (« Molecular Weight Cut-Off ») jusqu'à 100 (voire 50) Daltons.
Le procédé de la figure 6 propose une mise en œuvre du traitement d'eau au moins par microfiltration, suivie d'une osmose inverse, elle-même suivie d'une reminéralisation.
Dans ce quatrième mode de réalisation, l'eau condensée recueillie dans le réservoir de récupération 401 est pompée par la pompe 402, cet eau est ensuite refoulée à travers un (ou plusieurs) premier(s) étages de microfiltration 403 (par exemple une filtration particulaire(s) au moyen d'une membrane de microfiltration, à cartouche, à sable). Dans un mode de réalisation particulier, l'un des étages de microfiltration est constitué d'au moins un module d'ultrafiltration. En pratique, cela signifie que le module de microfiltration 403 peut être composé seulement d'un (ou de plusieurs) étage(s) de microfiltration, ou bien à la fois d'un (ou de plusieurs) étage(s) de microfiltration et d'un (ou de plusieurs) étage(s) d'ultrafiltration, ou bien seulement d'un (ou de plusieurs) étage(s) d'ultrafiltration.
L'eau passe ensuite à travers un module de filtration sur charbon actif granulaire 410. Le module de filtration sur charbon actif 410 peut être utilisé soit en préfiltration d'une étape d'osmose inverse (cas représenté sur la figure 6), soit en traitement aval d'une étape d'osmose inverse (affinage) soit les deux.
L'eau passe ensuite à traverse une unité de filtration sur membrane d'osmose inverse 411.
Cette filtration peut être réalisée par une ou plusieurs membranes d'osmose inverse placées en séries, lesdites membranes étant similaires/ identiques ou bien différentes (spécifiques). Cette étape d'osmose inverse à un double rôle : déioniser l'eau et donc supprimer de l'eau les ions indésirables mais également supprimer de l'eau les polluants organiques dissous jusqu'à 50 daltons. En fonction de la qualité de l'eau condensée à traiter, un système de désinfection UV (non représenté) peut être utilisé en amont de l'unité de filtration sur membrane d'osmose inverse 411 pour réduire la maintenance de la membrane.
L'osmose inverse ne retire pas de l'eau le CO2 ou certains gaz qui sont inférieurs à son seuil de filtration comme certains composés organiques. Dans une variante de réalisation, un contacteur membranaire 436, placé en aval de l'unité de filtration sur membrane d'osmose inverse 411, peut être utilisé pour retirer de l'eau une partie de ces gaz. L'avantage de retirer le CO2 est de pouvoir réaliser une déminéralisation totalement maîtrisée sans être dépendant des variations de CO2 de l'eau condensée.
La fin du traitement est similaire au dispositif/procédé présenté pour le traitement par ultrafiltration en relation avec la figure 5 : il s'agit d'une étape de reminéralisation de l'eau avec injection de CO2 (module d'injection de CO2 440) et neutralisation sur calcite (Neutralisation dans un réacteur de reminéralisation 415) suivie d'une désinfection (réacteur de désinfection 474). Le choix du dispositif de désinfection peut être variable en fonction de l'utilisation de l'eau produite (ultraviolet, chloration, dioxyde de chlore, ozone, etc.)
Dans une variante de réalisation des réactifs peuvent être injectés dans l'eau, via un module d'injection de réactifs 441, pour étendre les possibilités de la reminéralisation comme dans le cas du troisième mode de réalisation précédemment décrit en relation avec la figure 5.
Ainsi, dans cet autre et quatrième mode de réalisation du procédé selon l'invention, on utilise un dispositif de traitement d'une eau condensée selon un quatrième mode de réalisation, qui comporte d'amont en aval, au moins les éléments de traitement de l'eau condensée suivants : des moyens de microfiltration (étage de microfiltration 403), des moyens de traitement par osmose inverse (unité de filtration sur membrane d'osmose inverse 411) et des moyens d'ajout de minéraux (réacteur de reminéralisation 415, module d'injection de CO2 440)
Les différents modes de réalisations du dispositif et du procédé de traitement d'eau condensée selon l'invention présentés dans la description qui précède peuvent être destinés à plusieurs applications.
Des dispositifs supplémentaires peuvent être ajoutés en amont ou en aval du dispositif selon l'invention ou bien en amont ou en aval de l'un des traitements formant le dispositif selon l'invention pour faciliter la connexion du dispositif selon l'invention. Nous donnerons l'exemple de la récupération d'eau condensée par un système de climatisation d'un immeuble en vue d'embouteiller l'eau potable produite. Les eaux condensées par les différentes centrales de traitement d'air (CTA) d'un système de climatisation sont centralisées à travers un réseau de canalisation ou égout, et acheminées par gravité, jusqu'à un tuyau se déversant dans une fosse ou un réservoir tampon. Un étage de préfiltration est disposé en amont de la fosse ou réservoir tampon pour récupérer par exemple, par gravité, de grosses particules afin d'éviter de boucher les filtres particulaires (203, 403) et membranaires (309, 411) desdits dispositifs et procédés de traitement d'eau. Cet étage de préfiltration particulaire peut par exemple être constitué d'un panier préfiltre et d'un filtre à poche. L'eau condensée stockée dans le réservoir est ensuite envoyée au réservoir du traitement d'eau (201, 301 ou 401) via une pompe connectée à l'automate du dispositif de traitement selon l'invention.
Dans un mode de réalisation particulier le réservoir tampon peut remplacer le réservoir (201,
301 ou 401) notamment dans le dispositif comprenant un module d'ultrafiltration gravitaire (309).
Dans cet exemple, une unité d'embouteillage est montée en aval dudit dispositif/procédé de traitement selon l'invention .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de traitement d'une eau condensée à partir de vapeur d'eau contenue dans l'air, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'ajout de minéraux à ladite eau condensée par contact de ladite eau condensée avec un réacteur de reminéralisation contenant au moins une roche alcalino- terreuse,
lesdits moyens d'ajout de minéraux comprenant également :
des moyens de contrôle du temps de contact de ladite eau condensée avec ledit réacteur de reminéralisation;
des moyens de calcul d'une quantité de dioxyde de carbone à injecter dans ladite eau condensée, permettant la dissolution de la roche alcalino-terreuse afin de pouvoir obtenir dans l'eau une quantité prédéterminée de minéraux à ajouter ;
des moyens d'injection aptes à injecter dans ladite eau condensée ladite quantité de dioxyde de carbone calculée par lesdits moyens de calcul;
lesdits moyens d'ajout de minéraux étant aptes à produire une eau reminéralisée .
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle sont aptes à contrôler l'un au moins des paramètres suivants :
un débit de ladite eau condensée dans ledit réacteur de reminéralisation ;
une concentration dudit dioxyde de carbone à injecter ;
un débit d'injection dudit dioxyde de carbone ;
- une pression dudit dioxyde de carbone à injecter.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de sélection par un utilisateur de ladite quantité prédéterminée de minéraux à ajouter à ladite eau condensée.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que ledit dispositif comprend en outre des moyens de déionisation de ladite eau condensée, produisant une eau déionisée.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de déionisation de ladite eau condensée comprennent au moins certains des moyens appartenant au groupe comprenant :
- un module de résine échangeuse d'ions ;
une roche aluminosilicate de type Zéolite ;
des moyens de déionisation électrique et/ou électrochimique tels que par électrodéionisation (EDI), électrodialyse (ED ), déionisation capacitive (« capacitive deionization » ou CDI), déionisation capacitive par membrane (« membrane capacitive deionization » ou M-CDI)) ;
- une membrane d'osmose inverse ; une membrane de nanofiltration.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend également des moyens de filtrage de ladite eau condensée et/ou de ladite eau déionisée produisant une eau filtrée en mettant en œuvre au moins l'un des éléments appartenant au groupe comprenant :
un filtre particulaire ;
un filtre à charbon actif ;
une membrane d'ultrafiltration;
un contacteur membranaire ou une membrane de filtration gazeuse.
7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'ajout de minéraux sont disposés en aval desdits moyens de déionisation, de sorte que lesdits minéraux sont ajoutés à ladite eau déionisée pour produire ladite eau reminéralisée.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend également un système de dégazage apte à retirer de l'eau au moins un Composé Organique Volatile (COV), gaz indésirable ou CO2.
9. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux circuits de circulation d'eau dissociés, à savoir :
un premier circuit de circulation d'eau comprenant un réservoir de récupération de ladite eau condensée, lesdits moyens de déionisation de ladite eau condensée et des premiers moyens de désinfection de l'eau ;
un second circuit de circulation d'eau comprenant lesdits moyens d'ajout de minéraux, un réservoir de stockage de ladite eau reminéralisée et des seconds moyens de désinfection de ladite eau reminéralisée.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'activation périodique de la circulation de l'eau dans chacun desdits premier et second circuits.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens d'oxydation partielle ou totale d'au moins un composé chimique présent dans ladite eau condensée et/ou dans ladite eau filtrée et/ou dans ladite eau déionisée et/ou dans ladite eau reminéralisée.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens d'oxydation partielle ou totale appartiennent au groupe comprenant :
des moyens d'oxydation par chloration ;
des moyens d'oxydation par action de dioxyde de chlore ;
des moyens d'oxydation par action d'ozone ;
- des moyens d'oxydation par rayonnement ultraviolet ; des moyens de mise en œuvre d'un procédé d'oxydation avancé (AOP « Advanced Oxidation Processes »).
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de désinfection de ladite eau condensée et/ou de ladite eau filtrée et/ou de ladite eau déionisée et/ou de ladite eau reminéralisée mettant en œuvre au moins l'un des éléments appartenant au groupe comprenant :
une lampe à ultraviolet ;
du Chlore ;
du Dioxyde de chlore ;
- de l'Ozone.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens de désinfection comprennent au moins un désinfectant rémanent.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens d'ajout d'un ou de plusieurs réactifs parmi la liste suivante : hydroxyde de sodium/soude caustique (NaOH), carbonate de sodium (Na2CÛ3), bicarbonate de sodium (NaHCOa), chaux vive/oxyde de calcium (CaO), chaux éteinte/ Hydroxyde de calcium (Ca(OH)2), chlorure de calcium (CaC ), magnésie dolomie (CaCÛ3 + MgO), hydroxyde - oxyde de magnésium (Mg(OH)2 - MgO), sulfate de calcium (CaSC ), chlorure de sodium (NaCI), acide sulfurique (H2SO4), acide chlorhydrique (HCI) et chlorure de potassium (KCI).
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend au moins , d'amont en aval, des moyens de microfiltration (203, 223), des moyens de déionisation sur résines échangeuses d'ions (225, 226) et lesdits moyens d'ajout de minéraux (215, 240).
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de filtration sur charbon actif (210) placés entre lesdits moyens de microfiltration et lesdits des moyens de déionisation sur résines échangeuses d'ions (225, 226).
18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend au moins , d'amont en aval, des moyens d'ultrafiltration (309), des moyens de déionisation (325, 326) et lesdits moyens d'ajout de minéraux (315, 340, 341)
19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que lesdits moyens d'ultrafiltration sont des d'ultrafiltration gravitaire (309).
20. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que lesdits moyens de déionisation sont des moyens de déionisation sur résines échangeuses d'ions (325, 326) ou bien des moyens de déionisation grâce à une électrodéionisation ou bien des moyens de déionisation par osmose inverse.
21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de filtration sur charbon actif (310) placés entre lesdits moyens d'ultrafiltration et lesdits moyens de déionisation.
22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend au moins , d'amont en aval, des moyens de microfiltration (403), des moyens de traitement par osmose inverse (411) et lesdits moyens d'ajout de minéraux (400, 441, 415).
23. Dispositif selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de filtration sur charbon actif (410) placés en aval des moyens de microfiltration (403).
24. Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que lesdits moyens de filtration sur charbon actif (410) sont placés en amont des moyens de traitement par osmose inverse (411).
25. Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que lesdits moyens de filtration sur charbon actif (410) sont placés en aval des moyens de traitement par osmose inverse (411).
26. Dispositif selon l'une des revendications 16 à 25, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'oxydation, en aval des moyens d'ajout de minéraux.
27. Dispositif selon l'une des revendications 16 à 26, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de désinfection, en aval des moyens d'ajout de minéraux
28. Système de génération d'eau potable à partir d'air atmosphérique, comprenant des moyens de condensation d'une vapeur d'eau contenue dans l'air, aptes à produire une eau condensée, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de traitement de ladite eau condensée selon l'une quelconque des revendications 1 à 27.
29. Système selon la revendication 28, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de traitement de l'air atmosphérique disposés en amont desdits moyens de condensation.
30. Système selon l'une quelconque des revendications 28 et 29, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur délivrant une information sur la qualité de l'air atmosphérique, et des moyens d'arrêt dudit système de génération d'eau potable aptes à arrêter ledit système de génération d'eau potable lorsque ladite information sur la qualité de l'air est inférieure à un seuil prédéterminée.
31. Système selon l'une quelconque des revendications 28 à30, caractérisé en ce que lesdits moyens de condensation d'une vapeur d'eau contenue dans l'air font partie d'un dispositif de climatisation de tout ou partie d'un bâtiment.
32. Système de génération d'eau potable à partir d'air atmosphérique selon l'une quelconque des revendications 28 à 31, caractérisé en ce que lesdits moyens de condensation d'une vapeur d'eau contenue dans l'air peuvent être des moyens de condensation d'origine humaine ou naturel le.
33. Système de génération d'eau potable à partir d'air atmosphérique selon l'une quelconque des revendications 28 à 32, caractérisé en ce qu'il est placé en amont d'une unité d'embouteillage ou bien d'un réseau de distribution d'eau potable.
34. Procédé de traitement d'une eau condensée à partir de vapeur d'eau contenue dans l'air, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'ajout de minéraux à ladite eau condensée par contact de ladite eau condensée avec un réacteur de reminéralisation contenant au moins une roche alcalino- terreuse,
et en ce que ladite étape d'ajout de minéraux met en œuvre des sous-étapes de:
calcul d'une quantité de dioxyde de carbone à injecter dans ladite eau condensée, en fonction d'une quantité prédéterminée de minéraux à ajouter ;
injection dans ladite eau condensée de ladite quantité de dioxyde de carbone calculée ; et contrôle du temps de contact de ladite eau condensée avec ledit réacteur de reminéralisation, ladite étape d'ajout de minéraux à ladite eau condensée produisant une eau reminéralisée.
35. Procédé de traitement selon la revendication 34, dans lequel ladite étape d'ajout de minéraux met en œuvre en outre une sous-étape de calcul du temps de contact minimal entre ladite eau condensée avec ledit réacteur de reminéralisation en fonction de ladite quantité prédéterminée de minéraux à ajouter.
36. Procédé de génération d'eau potable à partir d'air atmosphérique, comprenant une étape de condensation d'une vapeur d'eau contenue dans l'air, apte à produire une eau condensée, caractérisé en ce qu'il met en œuvre en outre un procédé de traitement de ladite eau condensée selon la revendication 34 ou 35.
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