BE1032893A1 - Écrémage solaire: système mixte de dépollution des nappes par écrémage utilisant l'énergie solaire - Google Patents

Abstract

La présente innovation se focalise sur un procédé visant à nettoyer les eaux souterraines renfermant des substances polluantes ayant une densité inférieure à 1g/cm³, tels que les hydrocarbures. Cette proposition présente une méthode novatrice pour éliminer la couche de contaminants flottants en se basant sur la technologie d'écrémage. Le procédé consiste à chauffer la zone saturée contaminée jusqu'à atteindre la température requise, pendant une durée adéquate pour réduire la viscosité des contaminants constituant la couche flottante. La technologie d'écrémage se concentre sur l'extraction précise de cette couche flottante. La présente invention vise à conjuguer l'utilisation de l'énergie solaire pour chauffer les contaminants présents dans la couche flottante de la zone saturée, avec la méthode d'écrémage. Ceci vise à optimiser le temps de traitement de la zone saturée en chauffant les contaminants, augmentant ainsi leur mobilité pour faciliter leur extraction par écrémage.

Description

LS / 1 , BE2024/5562

ECREMAGE SOLAIRE : SYSTEME MIXTE DE DEPOLLUTION DES NAPPES PAR

ECREMAGE UTILISANT L’ENERGIE SOLAIRE

DOMAINE DE L'INVENTION

L’innovation decrite par la presente invention repose sur la synergie entre les technologies d’assainissement des eaux souterraines et les methodes de chauffage et de production d'électricité à partir de l'énergie solaire, offrant ainsi une solution durable. Plus spécifiquement, l'invention se focalise sur un processus innovant de fusion entre les techniques d’écrémage et le chauffage des liquides légers en phase non aqueuse (LNAPL), tels que les hydrocarbures pétroliers, en utilisant l'énergie solaire pour ce chauffage.

Un aspect central de l'innovation concerne le nettoyage d’une couche flottante au sein de la zone saturée. L'utilisation du chauffage solaire vient accélérer le mouvement de cette couche vers les dispositifs d'écrémage, en réduisant de manière significative la viscosité du polluant.

Cette combinaison astucieuse de technologies offre une approche novatrice pour — résoudre les problèmes liés à la dépollution des eaux souterraines. En exploitant l'énergie solaire à deux niveaux distincts — l’alimentation des équipements d’écrémage et le chauffage des polluants - cette invention démontre un potentiel considérable pour améliorer l'efficacité du processus de dépollution et contribuer à la préservation de l’environnement et à la promotion de la durabilité.

CONTEXTE

La problématique de la contamination des eaux souterraines revêt une importance capitale dans un monde où la préservation environnementale et le développement durable gagnent en prépondérante. Cette préoccupation, souvent insidieuse, peut découler d’une vaste gamme de substances contaminants, qu'elles soient de nature chimique, biologique, voire radioactive, et provoquées par une diversité tout aussi large de sources de pollution. Si aucune action n’est entreprise, cette contamination risque de s'étendre, entrainant des conséquences irréversibles pour la faune et la — flore environnantes. Il est donc impératif, tant pour la santé publique que pour la préservation environnementale, de remédier à cette situation en éliminant ces polluants avant qu'ils ne produisent des effets dévastateurs.

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Les méthodes d'assainissement des eaux souterraines sont diverses et se regroupent généralement en trois catégories majeures : thermiques, biologiques et physico- chimiques. Le choix de la méthode à appliquer dépendra des caractéristiques spécifiques du site, de la nature des substances polluantes et des ressources disponibles. Une évaluation minutieuse du site et des conditions environnementales s’avère essentielle pour déterminer la meilleure approche en matière de réhabilitation de la zone saturée. L'innovation actuelle combine deux technologies, à savoir le chauffage de la couche flottante en utilisant l'énergie solaire et le nettoyage de la couche flottante par procédé d’écrémage.

Elimination des polluants dans les eaux souterraines

Une des techniques permettant d'éliminer la couche flottante dans la zone saturée est l'écrémage. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif d'écrémage de la pollution LNAPL, notamment des hydrocarbures pétroliers au- dessus des eaux souterraines, qui soit capable de se positionner précisément à l'interface hydrocarbure-eau en se basant sur la flottabilité dans l'eau.

Le dispositif de la présente invention, installé dans un puits préalablement foré pour atteindre le niveau de la nappe phréatique, doit permettre d'écrémer la partie supérieure des nappes phréatiques du sous-sol et ainsi assurer une récupération totale du liquide surnageant, même si l'épaisseur est faible et quelle que soit la variation du niveau de la nappe phréatique.

En particulier, elle vise à proposer un procédé capable d'écrémer des couches — flottantes d'hydrocarbures d'une épaisseur inférieure à 1mm dans un environnement industriel, tel que des ports pétroliers ou des complexes pétrochimiques où l'étendue de la couche flottante d'hydrocarbures peut atteindre des surfaces de plusieurs hectares. Ces zones sont généralement situées à proximité de grands fleuves ou à proximité de la mer, où la nappe phréatique peut varier de manière importante en raison des marées ou des écluses, et l'invention, dans un mode de réalisation préféré, vise à tenir compte de cette particularité.

EP1334780A2 et EP1518614A1 sont reconnus comme art antérieur à l'invention.

La présente invention divulgue un dispositif d'écrémage de polluants tels qu'une couche flottante d'hydrocarbures sur une nappe phréatique comprenant au moins un flotteur et au moins un tuyau d'aspiration des polluants, caractérisé en ce que ce dernier comprend également au moins un orifice de collecte et au moins une rainure en partie supérieure, permettant l'accès desdits polluants audit orifice de collecte et

3 BE2024/5562 en ce que ledit flotteur présente une densité intermédiaire entre la densité de l'eau et la densité des polluants à récupérer lui permettant d'être positionné à l'interface entre l'eau et les polluants qui y flottent.

Selon l'invention, le dispositif comprend en outre au moins un tuyau d'aspiration d'eau pour former un cône de rabattement.

Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, les tuyaux d'aspiration des polluants et d'aspiration de l'eau servent simultanément de glissière pour ledit flotteur.

L'invention divulgue également un procédé de dépollution de plans d'eau caractérisé en ce qu'un hydrocarbure flottant sur un plan d'eau est aspiré vers une unité centrale de collecte via un tuyau relié à un dispositif comprenant un flotteur comportant une rainure et un orifice de collecte, la partie supérieure dudit flotteur s'accrochant à l'interface hydrocarbure/eau en étant guidée sur les glissières et, acheminant lesdits hydrocarbures via un tuyau de collecte relié à un tuyau d'aspiration à travers un canal de transfert dans un profil d'assemblage. — L'unité de collecte est typiquement constituée d’un compresseur, d'une pompe à vide, et d’un automate programmable (PLC), alimentés soit par l'énergie électrique traditionnelle, soit par l'énergie solaire lorsque les conditions d'utilisation de cette dernière sont réunies. … Limites de l'écrémage

L'efficacité de la méthode d'écrémage pour le traitement des eaux souterraines dépend de la manière dont les polluants sont déplacés vers les puits d'écrémage, ce qui est étroitement lié à la viscosité du composé présent dans la couche flottante.

En conséquence, à mesure que la viscosité du polluant est importante, la durée du processus de pompage s’allonge.

Chauffage des eaux souterraines polluées

Selon la présente invention, la couche flottante est d’abord chauffée à une certaine température inférieure à la température d'évaporation des polluants qui la compose, une fois que la température voulue est atteinte la viscosité des polluants déminue et l'écoulement de ces derniers vers les puits d’écrémage est accéléré. Le réseau de chauffage de la couche flottant est constitué d'un semble de capteurs thermiques solaires, permettant de convertir l’énergie du rayonnement solaire en réchauffement

4 BE2024/5562 d’un fluide caloporteur. Ce fluide, autre que l’air, préférentiellement de l’eau à laquelle, dans un mode de réalisation préféré est ajoutée un ou plusieurs produits permettant d'augmenter sa capacité calorifique, est alors injecté dans le réseau afin de chauffer la couche flottante.

Il existe plusieurs techniques de chauffage de l’eau souterraine, souvent utilisées dans le cadre de la remédiation des sites où le sol et l’eau souterraine sont contaminés :

Le chauffage électrique résistif est une méthode consiste à passer un courant électrique à travers des éléments résistifs installés dans le sol. L'énergie électrique génère de la chaleur, qui est transférée au sol est à l’eau souterraine organiques.

Le chauffage par injection de vapeur, où la vapeur d’eau est injectée directement dans le sol pour augmenter la température et facilité la volatilisation des composés contaminants. Cette méthode est principalement utilisée pour les hydrocarbures et d'autres substances volatiles.

Chauffage par radiofréquence, où les ondes radiofréquences sont émises dans le sol, ce qui provoque le chauffage des particules d’eau et des contaminants présents. La chaleur générée contribue à accélérer la désorption et la volatilisation des contaminants.

Chauffage par micro-ondes, qui sont utilisées pour chauffer le sol et l’eau souterraine. Les contaminants adsorbés peuvent être libérés et vaporisés à des températures élevées.

Chauffage géothermique, cette méthode tire parti de la chaleur naturelle du sous- sol en pompant de l’eau souterraine, en la chauffant à la surface et en la réinjectant ensuite dans le sol. Elle est principalement utilisée pour des applications telles que la décontamination in-situ.

Chauffage solaire assisté, où l'énergie solaire est captée par des capteurs thermiques solaires à la surface et transférée au sol via un fluide de transfert thermique. Cette chaleur peut être utilisée pour augmenter la température du sol et de l’eau souterraine pour, la dégradation des contaminants, la désorption des contaminants, vaporisation des contaminants, l'amélioration de la perméabilité en réduisant la viscosité de l’eau souterraine et la stimulation de la biodégradation.

Chauffage à la vapeur sous vide (SVE), cette méthode combine le chauffage par injection de vapeur avec l’extraction sous vide des vapeurs générées. Elle est utilisée pour élimine les composés volatils et semi-volatils.

Chauffage par injection de liquide chaud, où des liquides chauffés (souvent de l’eau) sont injectés dans le sol pour augmenter la température du sol et des contaminants.

Les systèmes de chauffage souterrain présentent une complexité notable lors de leur conception, de leur installation et de leur exploitation. La gestion de la distribution thermique, le contrôle précis des températures et la surveillance continue du processus requièrent une expertise spécialisée. 5

Bien que les méthodes de chauffage démontrent leur efficacité dans le domaine de la remédiation des sols, elles montrent une efficacité moindre en ce qui concerne le traitement de l'eau souterraine. Ces méthodes sont associées à une consommation substantielle d'énergie et nécessitent des installations spécifiques pour gérer les vapeurs produites pendant le chauffage.

RÉSUMÉ DE L'INVENTION

La présente invention et ses réalisations servent à apporter une solution à un ou plusieurs des inconvénients mentionnés ci-dessus. À cet effet, la présente invention concerne l'écrémage solaire qui réduit la viscosité des polluants qui composent la couche flottante à traiter en chauffant la zone saturée.

Le chauffage solaire peut être utilisée dans les couches de sol saturées et non saturées. L'écrémage est utilisé pour le traitement des couches flottantes. La combinaison des deux techniques permet d'accélérer le nettoyage de la couche flottante de la zone saturé.

BE2022/5382 est identifié comme une référence antérieure et décrit un système dans lequel l'écrémage de la couche flottante est amélioré par l'introduction d'éléments chauffants dans le sol, favorisant ainsi la mobilité des polluants. Dans ce schéma, à la fois la zone vadose et la zone saturée sont chauffées à l'aide d'un réseau de tubes alimenté par un brûleur. La présente invention vise à perfectionner cette technologie antérieure en introduisant une dimension de durabilité, en exploitant l'énergie solaire pour chauffer le sol.

De même, WO2022-122555A1 est reconnu comme art antérieur, décrivant un système de chauffage des sols pour la dépollution des sols par désorption thermique, en utilisant l'énergie solaire comme source d'énergie. Ce système se concentre principalement sur le nettoyage de la zone vadose contaminée. L'innovation présentée ici consiste à fusionner et améliorer ces deux approches antérieures, créant ainsi une solution plus complète et durable pour la dépollution des eaux souterraines.

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L'invention est décrite plus en détail par les exemples non limitatifs suivants qui illustrent davantage l'invention, et ne sont pas destinés à, ni ne doivent être interprétés comme, limiter la portée de l'invention.

La présente invention divulgue un dispositif d'écrémage de polluants combiné à un système de chauffage. Le dispositif d'écrémage de polluants tels qu'une couche flottante d'hydrocarbures sur une nappe phréatique comprend au moins un flotteur et au moins un tuyau d'aspiration d'hydrocarbures, caractérisé en ce que ce dernier comprend en outre au moins un orifice de collecte et au moins une rainure sur la partie supérieure, permettant l'accès dudit hydrocarbure audit orifice de collecte et en ce que ledit flotteur a une densité intermédiaire entre la densité de l'eau et la densité des hydrocarbures à récupérer lui permettant d'être positionné à l'interface entre l'eau et les hydrocarbures flottants.

Selon l'invention, le dispositif comprend en outre au moins un tuyau d'aspiration d'eau pour former un cône de rabattement.

Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, les tuyaux d'aspiration — d'hydrocarbures et d'aspiration d'eau servent simultanément de glissière pour ledit flotteur.

Aussi, selon l'invention, le flotteur est réalisé essentiellement en polyéthylène haute densité (PEHD) dont la densité peut varier dans la gamme de 0,94 à 0,97 g/cm3. …— Avantageusement, le tuyau d'aspiration communique par l'intermédiaire d'une pièce de raccordement inférieure avec un tuyau de collecte communiquant avec l'orifice de collecte et constitue un ensemble pour l'aspiration des hydrocarbures.

Une autre caractéristique de l'invention est que le flotteur est constitué d'éléments modulaires.

L'invention divulgue également un procédé de nettoyage de plans d'eau caractérisé en ce qu'un polluant flottant sur un plan d'eau est aspiré vers une unité centrale de collecte par l'intermédiaire d'un tuyau relié à un dispositif comprenant un flotteur comportant une rainure et un orifice de collecte, la partie supérieure dudit flotteur s'accrochant à l'interface hydrocarbure/eau en étant guidée sur les glissières et, acheminant lesdits hydrocarbures par un tuyau de collecte relié à un tuyau d'aspiration à travers un canal de transfert dans un profil d'assemblage.

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Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'eau est aspirée par un tuyau d'aspiration d'eau pour former un cône de rabattement afin de faciliter la collecte des hydrocarbures.

Enfin, l'invention décrit l'utilisation du dispositif d'écrémage pour la récupération d'hydrocarbures infiltrés dans les eaux souterraines.

La présente invention fournit aussi une méthode pour chauffer la couche flottante et favoriser l’écoulement des polluants vers les points de récupération des polluants par les écrémeurs. Ainsi, dans un mode de réalisation préféré, le système comprend - au moins un élément chauffant à insérer dans le sol, ledit élément chauffant comprend un tube extérieur non perforé ayant une extrémité ouverte et une extrémité fermée et un tube intérieur non perforé ayant les deux extrémités ouvertes, le tube intérieur est inséré dans le tube extérieur formant ainsi un espace interne entre les deux tubes, les extrémités ouvertes des tubes et l'espace interne où un fluide caloporteur circule sont connectables à un capteur thermique solaire pour chauffer la couche flottante déminuant ainsi la viscosité des composants de la couche flottante; - au moins un élément chauffant par énergie solaire (capteur thermique solaire), dont la puissance est réglable ; - au moins un élément caloporteur liquide circulant dans les tubes intérieur et extérieur, et chauffer dans un capteur thermique ; - au moins un élément de circulation de liquide caloporteur (circulateur ou pompe) — reliant la sortie du capteur thermique solaire à l'entrée du tube dont le débit est réglable ; - au moins un élément de mesure de la température du fluide caloporteur placé entre l'extrémité ouverte haute du tube intérieur et la sortie du capteur thermique solaire et relié au boitier de commande ; -au moins un élément de mesure de la température du fluide caloporteur placé entre l'extrémité ouverte du tube extérieur et l'entrée du capteur thermique solaire et relié au boitier de commande ; - au moins deux vannes électrique télécommandée placées à l'entrée et à sortie du capteur thermique solaire, ledit boîtier ; - au moins un moyen pour mesurer la température de la couche flottante, ledit moyen est inséré dans le sol jusqu’à la touche flottante ; - au moins un boîtier de commande relie les trois éléments de mesures de température, les deux vannes électriques télécommandée et le circulateur décrits ci-

8 BE2024/5562 dessus, régulant en fonction des températures mesurées le débit du liquide caloporteur ;

DESCRIPTION DES FIGURES

La description suivante des figures de modes de réalisation spécifiques de l'invention a un caractère purement exemplaire et n'a pas pour but de limiter les présents enseignements, leur application ou leurs utilisations. Dans tous les dessins, les numéros de référence correspondants indiquent des parties et des caractéristiques semblables ou correspondantes.

La figure 1 représente une vue en perspective du dispositif de l'invention.

La figure 2 représente une vue schématique du fonctionnement d'un procédé de — dépollution utilisant le dispositif selon la figure 1 installé dans un forage.

La figure 3 illustre le chauffage solaire par l'action de tubes chauffants équipés de capteur thermique solaire et du système de circulation du liquide caloporteur, les éléments de mesure de température et le boitier de commande.

La figure 4 est une illustration de la première configuration en combinant les technologies de chauffage solaire et d'écrémage pour le traitement de la couche flottante.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Définitions

La chaleur par conduction se produit lorsque deux matériaux ou objets matériels sont en contact direct et que la température de l'un est supérieure à celle de l'autre.

La conduction thermique est le transfert d'énergie cinétique du milieu le plus chaud au milieu le plus froid. Le terme "conduction" tel qu'il est utilisé ici est donc destiné à désigner tous les types de transfert thermique dans lesquels la chaleur est déplacée d'un objet (plus chaud) à un autre (plus froid) par contact direct. II faut comprendre que dans la présente invention, lorsque le transfert de chaleur par conduction est — mentionné, une très petite quantité de chaleur est aussi généralement transférée au sol par rayonnement.

Le terme "eaux souterraines" (ou nappe phréatique) désigne la zone saturée en eau du sol contaminé.

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Le terme "couche flottante" fait référence à une certaine quantité de polluants liquides, très peu solubles dans l'eau et plus légers que l'eau (LNAPL), qui ont atteint la nappe phréatique. Dans un tel contexte, le liquide s'accumule dans la frange capillaire, juste au-dessus du niveau supérieur de la nappe phréatique. La couche flottante (ou surnageante) se forme lorsque cette accumulation atteint une valeur critique.

Dans l'ensemble de la présente spécification, la référence à "un mode de réalisation" ou "un mode de réalisation" signifie qu'une caractéristique, une structure ou un élément particulier décrit en relation avec le mode de réalisation est inclus dans au moins un mode de réalisation de la présente invention. Ainsi, les expressions "dans un mode de réalisation” ou "dans un mode de réalisation" apparaissant à divers endroits de la présente spécification ne font pas nécessairement référence au même mode de réalisation, mais peuvent le faire. En outre, les caractéristiques particulières, les structures ou les caractéristiques peuvent être combinées de n'importe quelle manière appropriée, comme cela serait apparent pour une personne compétente dans l'art à partir de cette divulgation, dans un ou plusieurs modes de réalisation. En outre, bien que certains modes de réalisation décrits dans le présent document comprennent certaines caractéristiques, mais pas d'autres, incluses dans d'autres modes de réalisation, les combinaisons de caractéristiques de différents modes de réalisation sont censées entrer dans le champ d'application de l'invention et former différents modes de réalisation, comme le comprendrait un homme du métier. Par exemple, dans les revendications suivantes, n'importe lequel des modes de réalisation revendiqués peut être utilisé dans n'importe quelle combinaison.

L'invention

La présente invention repose sur le principe que les poids spécifiques des polluants tels que les hydrocarbures sont généralement inférieurs à 1 g/cm8 et qu'ils flottent donc à la surface de l'eau. Elle repose également sur le principe que la viscosité des polluants diminue avec la température selon la relation uwe“ ((1/T)) et permet donc d'avoir des polluants plus mobiles. En outre, la présente invention repose sur le fait que la densité des polluants diminue avec la température, ce qui fait que la fraction la plus lourde s'élève au-dessus des eaux souterraines. Elle est également basée sur le fait que la chaleur diminue la tension interfaciale entre l'eau et le polluant, rendant ainsi les liaisons eau-polluant facilement cassables.

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L'écumeur de nappe est utilisé pour récupérer une couche de surnageants polluants en général et d'hydrocarbures en particulier, dans une nappe phréatique ou souterraine, cette couche flottante étant préalablement observée par un piézomètre de contrôle dans un puits foré équipé d'un tube perforé (20).

Le dispositif de la présente invention représenté sur les figures 1 et 2 comprend un profilé cylindrique en polyéthylène haute densité appelé "flotteur" (5), dont le poids spécifique est tel que la partie supérieure sera positionnée à l'interface entre la couche d'hydrocarbures (15) insolubles dans l'eau et la nappe phréatique.

Généralement, le poids spécifique du polyéthylène "haute densité" utilisé varie selon les catalyseurs utilisés de 0,94 à 0,97 g/cm3 mais est de préférence d'environ 0,96 g/cm?, celui des hydrocarbures d'environ 0,8 g/cm? et celui de l'eau d'environ 1 g/cm3. Une autre résine ayant une gravité spécifique similaire et de bonnes propriétés de résistance peut également convenir.

Le flotteur (5) est pourvu de deux rainures de guidage externes (10) et d'un trou de collecte (3) traversant le flotteur sur son diamètre. Les dimensions du flotteur (5) doivent être inférieures au diamètre du puits de réception (20), qui peut être, par exemple, un puits de 4 pouces (114 mm) (figures 2 et 3).

Deux glissières formées par les tuyaux d'aspiration d'eau (9) et d'huile (2) ou des moyens équivalents guident le flotteur (5) qui pourra suivre les variations locales du niveau d'eau dans le puits (20). Le polyéthylène haute densité est le matériau idéal pour ce type de flotteur car, outre sa densité intermédiaire entre les polluants et l'eau, il résiste bien aux agissements (dissolution, ramollissement, gonflement) de la plupart des hydrocarbures, c'est pourquoi il est utilisé, comme le polypropylène, dans la fabrication des réservoirs automobiles.

Le flotteur (5) est de préférence construit de manière modulaire, de sorte que la longueur du dispositif peut être considérablement modifiée par empilement de modules. Il en va de même pour la longueur des guides formés par les tuyaux d'aspiration d'eau (9) et d'huile (2), car le dispositif doit pouvoir s'adapter automatiquement à des fluctuations extrêmes de la hauteur de la nappe phréatique pendant des mois sans aucun contrôle. Comme mentionné ci-dessus, le niveau de la nappe phréatique peut varier considérablement d'un endroit à l'autre et d'un moment à l'autre, par exemple en raison des précipitations dues aux marées ou des écluses proches.

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Les deux tubes servant également de guides (2) et (9) sont reliés à la tête et à la base respectivement au moyen d'un profilé de raccordement supérieur (1) et inférieur (7), avec un tube d'aspiration (6) au centre de la pièce de raccordement inférieure (7), dont la longueur correspond approximativement à la moitié de la hauteur de glissement sur les guides. La pièce de tête (1) est pourvue d'un moyen approprié tel qu'un orifice (11) qui servira à accrocher l'écumeur à une chaîne afin de le maintenir dans le puits à une hauteur médiane entre le niveau maximum et minimum de la nappe phréatique, permettant ainsi d'intégrer les variations du niveau de cette dernière dans le temps.

Dans un premier temps, il convient donc de choisir un écumeur de diamètre légèrement inférieur au diamètre du puits foré (20). L'une des deux glissières de la forme représentée sert de tube de transfert (2) en aspirant le produit par l'orifice de collecte (3) du flotteur. Ce produit sera acheminé via le tube de collecte (6) et le canal (8) vers le tube d'aspiration (2) qui est relié par un tube flexible (12) à une unité centrale de collecte (16). L'ensemble du dispositif est ensuite descendu dans le puits par une chaîne de maintien en position (13) jusqu'à ce qu'il soit en contact avec le niveau de l'eau. La distance nécessaire a généralement été mesurée au préalable. Le dispositif, grâce à son flotteur (5), suit les variations de niveau de l'interface eau-polluant et donc le niveau de la nappe phréatique locale. Le flotteur (5) est parfaitement capable de s'adapter à ce niveau car il est maintenu et guidé par les deux glissières (2) et (9). II est également possible de forer plusieurs puits avec une interdistance de 1.0 à 10 met d'installer un dispositif selon l'invention dans chacun d'eux.

En présence d'une couche flottante d'hydrocarbures (15), le flotteur (5) du dispositif de l'invention se stabilise à l'interface eau-hydrocarbures du fait de sa densité et de son profil.

Au moyen d'un groupe de pompage adapté (16), le produit sera ainsi aspiré à travers le dispositif de l'invention.

Dans un mode de réalisation préféré, un ensemble distinct de panneaux photovoltaïques est installé afin de fournir de l'électricité à certains éléments — essentiels composant le groupe de pompage (16).

La présente invention concerne également un réseau de puits de chauffage verticaux (21) installé sur un terrain avec une couche flottante présente dans les eaux

12 BE2024/5562 souterraines avec une interdistance de 1,0 à 10 m, et à une profondeur variable pour s'adapter à la variation de la profondeur de la couche flottante d'hydrocarbures (15).

Chaque élément de chauffage vertical (21) est construit à partir de 2 tubes métalliques, coaxiaux, composés d'un tube intérieur (22) et d'un tube extérieur (23) et où le fluide chaud entre dans le tube central et remonte à travers l'espace annulaire entre le tube intérieur et le tube extérieur. Les tubes extérieurs ont un diamètre variable allant de 20 à 250mm et préférentiellement entre 30 à 100 mm, en fonction de la profondeur de l'élément chauffant et de la valeur calorifique du fluide chauffant. Une vanne électrique télécommandée (24) est placée sur le tube intérieur et/ou à la sortie du tube extérieur (25) et sert à réguler le débit du fluide chauffant, chauffé par le capteur thermique solaire (26) ; la circulation du fluide chauffant entre l’élément chauffant et le capteur thermique solaire est assurée par le circulateur (27). Le réseau est constitué d’un ensemble de capteurs thermiques solaires (26), permettant de convertir l'énergie du rayonnement solaire (28) en réchauffement d'un fluide caloporteur. Ce fluide, autre que de l'air, préférentiellement de l’eau à laquelle, dans un mode de réalisation préféré est ajoutée un ou plusieurs produits permettant d'augmenter sa capacité calorifique, est alors injecté dans le réseau (29) afin de chauffer la zone saturée (19) et la couche flottante (15).

Le réseau d'éléments chauffants (21) et le réseau de capteurs thermiques solaires (26) est tissé de manière que le chauffage de la zone saturée soit efficace que possible.

La température du fluide caloporteur est contrôlée avec les éléments de mesure de températures (30) placé à l'entrée de l'élément chauffant (21) et l'élément (31) placé à la sortie de l’élément chauffant (21). la température de la couche flottante est contrôlée par l'élément de mesure de temperature (32) placée dans un puis de mesure.

Dans un mode de réalisation préféré, le fluide caloporteur chauffé dans un capteur thermique solaire (26) peut être dirigé vers un ou plusieurs élément chauffant (21) de manière que le chauffage de la zone saturée et de la couche flottante soit efficace que possible.

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Dans un mode de réalisation préféré, un ensemble distinct de panneaux photovoltaïques est installé afin de fournir de l'électricité à certains éléments essentiels pour la circulation du fluide caloporteur.

Dans un mode de réalisation préféré, les vannes automatiques télécommandées (24 et 25) permettent de diriger le fluide caloporteur vers certaines zones spécifiques en fonction de la température la couche flottante mesurée par l'élément (32) et en fonction de la quantité d'énergie disponible.

Dans un mode de réalisation préféré, les vannes automatiques télécommandées (24, et 25) sont fermées afin d'éviter la circulation du fluide caloporteur lorsque les capteurs thermiques solaires ne produisent pas de chaleur.

Dans un mode de réalisation préféré, les vannes automatiques télécommandées (24, et 25) sont partiellement et/ou complètement fermées afin de diminuer et/ou arrêter la circulation du fluide caloporteur en fonction de température de la couche flottante.

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LEGENDE

1. Profile d'assemblage supérieur 2. Tube d'aspiration de la couche flottante servant également de glissière pour le flotteur 3. Orifice du flotteur pour la récupération de l'huile 4. Rainure de connexion sur le dessus du flotteur positionnée à l'interface huile/eau. 5. Flotteur 6. Tube de collecte de la couche flottante 7. Profilé d'assemblage inférieur comprenant le canal de transfert vers le tube collecteur de couche flottante. 8. Canal de transfert vers le tube central d'aspiration 9. Tube d'aspiration d'eau pour créer un rabattement supplémentaire servant également de glissière pour le flotteur. 10. Fente de diamètre pour le guidage du flotteur 11. Trou pour attacher le dispositif à une chaîne 12. Tube d'aspiration flexible 13. Chaîne pour maintenir la position dans le puits 14. Niveau d'eau 15. Couche flottante d'hydrocarbures 16. Unité centrale de collecte avec réservoir à vide 17. Niveau du sol 18. Zone non saturée 19. Zone saturée 20. Tube installé dans un puits de forage 21. Elément de chauffage 22. Tube intérieur de l'élément de chauffage 23. Tube extérieur de l'élément de chauffage 24. Vanne électrique télécommandée à l'entrée de l'élément de chauffage 25. Vanne électrique télécommandée à la sortie de l'élément de chauffage 26. Capteur thermique solaire 27. Circulateur de fluide caloporteur 28. Rayonnement solaire 29. Réseau de circulation du fluide caloporteur 30. Capteur de mesure de température à l'entrée de l'élément chauffant 31. Capteur de mesure de température à la sortie de l’élément chauffant 32. Capteur de mesure de température de la couche flottante. 33. Unité de contrôle

Claims (6)

15 BE2024/5562 REVENDICATIONS

1. Procédé de traitement des eaux souterraines comprenant le chauffage de la zone saturée et le pompage de la couche flottante comprenant : - un ensemble d'au moins un puits de chauffage (21) dans la couche flottante et dans une partie de la zone saturée combiné à un puits de pompage (20) dans lequel est installé le système d'écrémage. - au moins un système de chauffage solaire, constitué de au moins un capteur thermique solaire (26), chauffant un fluide caloporteur à une température supérieure à 100°C. - au moins un système de gestion de la circulation du fluide caloporteur en fonction de l’énergie solaire produite

2. Procédé selon la revendication 1, ledit élément chauffant comprenant : - au moins un système de tubes internes et externes reliés à une source de chaleur pour chauffer la zone saturée et ainsi réduire la viscosité du polluant qui compose la couche flottante (15). - au moins une unité de contrôle (33) commandant les vannes automatiques télécommandées (24 et 25) et le circulateur (27), ladite unité de contrôle pouvant être connectée ou éloignée de l'extrémité de l'élément chauffant.

3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un dispositif d'écrémage des hydrocarbures pour les eaux souterraines mis en place dans un puits de pompage comprend un flotteur (5), qui présente les caractéristiques suivantes : - une densité comprise entre la densité de l'eau (1 g/cm3 à 20°C) et la densité des hydrocarbures (<1 g/cm3) à récupérer. - un matériau en polyéthylène haute densité (PEHD) dont la densité qui peut varier dans la gamme de 0,94 à 0,97 g/cm3

4. Procédé selon les revendications 1 à 3 où la distance entre les puits de chauffage (21) est comprise entre 1m et 20m, préférentiellement entre 2 et 8 m e encore plus préférentiellement entre 2,5 et 5m.

5. Procédé selon les revendications 1-4 où la distance entre les puits de pompage (20) est comprise entre 1m et 20m, préférentiellement entre 2 et 8 m e encore plus préférentiellement entre 2,5 et 5m.

16 BE2024/5562

6. Procédé selon les revendications 1-5 où la zone de chauffage peut être limitée à la couche flottante ou à toute la zone saturée en déplaçant la source de chaleur dans le tube interne et externe à la profondeur souhaitée.