Brevet FR2122460A1 — publié le 19720901

La présente invention concerne un dispositif d'épuration de liquide, en particulier d'eau, par osmose inverse. Ces dernières années, on a utilisé de plus en ni us l'osmose inverse pour épure»" des eaux d'éaouts de manière à permettre leur utilisation comme eau pota-5 ble. L'osmose inverse est basée sur le principe que de l'eau sous une pression élevée est refoulée au travers d'une membrane sunoortée qui retient les impuretés nais qui laisse passer l'eau, l'eau qui a traversé la membrane étant ensuite déchargée dans le réseau d'alimentation en eau pure. Un tel procédé est d'une grande importance puisque tous les genres d'eaux 10 usées peuvent être déchargés de leurs substances indésirables, ce qui permet de Produire de l'eau potable. En particulier, du fait des systèmes 3 membrane d'acétate de cellulose disponibles à l'heure actuelle, il est maintenant possible d'épurer une eau de n'importe quelle nature. Cependant les systèmes utilisés jusou'â maintenant ont présenté de orandes 15 difficultés en ce qui concerne les membranes. Au bout d'un certain laps de tefos, on doit remplacer les membranes, ce nui constitue une opération délicate â réaliser par une main d'oeuvre spécialisée. Il est évident que cela produit une auqnent.ation du orix de revient de sorte que l'osmose inverse n'es* pas compétitive avec les autres systèmes utilisés 20 pour obtenir de l'eau potable à partir de l'eau de rivière polluée par exemple. L'invention a pour but de fournir un dispositif dans lequel des membranes qui sont devenues imnropres peuvent être remplacées par de nouvelles membranes sans nécessiter une main d'oeuvre spécialisée. Ce problème est résolu suivant, l'invention en ce qu'il est prévu un disposi-25 tif d'éouration d'eau par osmose inverse qui comprend un tube auxiliaire porteur en matière plastique oui est nourvu sur sa face intérieure d'une couche d'une matière élastique fibreuse ou du cienre tissu sur laquelle est disposée une membrane, le tube auxiliaire porteur étant supporté sur son côté extérieur par un tube principal porteur oui comporte eu moi^s su»* son côté intérieur des canaux de 30 décharge s'étendant. dans une direction longitudinale. Du fait de la prévision d'un tube auxiliaire porteur en matière plastique qui est pourvu sur sa face intérieure d'une matière fibreuse ou du nenre tissu sur laquelle est disposée une membrane, il est possible de fabriouer les membranes d'une manière complètement iréca^ioi'e et de les soumettre aux traitemerts nécessaires 35 pou»" obtenir les propriétés désirées de la membrane tandis que d'autre part, les membranes minces et qui peuvent être facilement endommagées sont protégées en cours de transport par le tube porteur auxiliaire en matière plastique gui est prévu sur le côté extérieur. 72 01415 2 2122460 L'utilisation d'une matière plastique pour former les tubes porteurs auxiliaires précités présente le orard avantage de permettre, avec une matière très peu coûteuse, un transport des membranes sans qu'il soit nécessaire d'effectuer le pré-traitement â l'endroit où le traitement par osmose inverse doit être 5 effectué. Le dispositif comprend avantaneusement olusieurs tubes Dorteurs principaux oourvus d'orifices de paroi qui sont situés dans un volume cylindrique fermé délimité par des plaques d'obturation en matière plastique aux deux extrémités, les tubes porteurs en matière nlastique faisant saillie au travers d'ouvertures 10 ■népagées dans ces plaques d'obturation tout en présentant une étanchéité parfaite par rapport au côté extérieur. De cette manière, il est possible d'épurer une très grande quantité d'eau en ménageant dans la paroi du tube porteur principal des orifices qui débouchent dans le volume délimité par les plaques d'obturation et contenant plusieurs tubes. 15 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée â titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une section droite d'un dispositif suivant l'invention permettant l'exécution d'une osmose inverse; 20 La figure 2 est un schéma d'ur tube auxiliaire porteur en matière plastique qui est pourvu de la membrane et d'un tube en papier servant de matière portante; La figure 3 représente un ensemble comorenant différents systèmes d'osmose inverse suivant la fiqure 1, la fiqure montrant en particulier la fixation du tube porteur principal; 25 La fioure A représente schématiquement un certain nombre de dispositifs d'os mose inverse suivant la figure 1, permettant d'obtenir un débit mesuré; La fioure 5 est une couoe longitudinale d'une partie d'un système d'osmose inverse suivant l'invention. Sur la fiqure 1 on a représenté un dispositif nour réaliser une osmose in-30 verse, comprenant un tube auxiliaire porteur 1 en matière plastique, par exemple en 72 01415 3 2122460 conditions d'utilisation du dispositif. Sur le tuyau souple ? en papier, en fibres de verre ou en "nylon", on dépose, comme indiqué sur la finure ?, une membrane 3 en acétate de cellulose en tirant dans le tube un corps 4 en forme de torpille oui est Dourvu d'orifices 5 5 au travers desquels l'acétate de cellulose introduite par l'intermédiaire du tuyau d'alimentation 8 est refoulée vers l'extérieur. L'acétate de cellulose reste sur le côté du tuyau souple 2 en fibres de panier, en fibres de verre ou en "nylon" qui n'est oas en contact avec le tube en matière plastique de sorte qu'on obtient une membrane soutenue 3. Cette membrane 3 est ensuite activée en la soumettant à des 10 traitements de lavage appropriés. Puisque la membrane 3 est très mince, elle peut être aisément endommagée lorsqu'elle doit être transportée après la phase d'activa-tion. Du fait de la présence du tube porteur auxiliaire 1 en matière plastique, on remédie à cet inconvénient puisque maintenant la membrane est protégée et Deut rester â l'intérieur du tube 1 en matière nlastique. 15 Pour permettre la décharge de l'eau qui est refoulée au travers de la mem brane, il est Drévu dans le tube auxiliaire porteur 1 des orifices 10 qui sont quinconcés afin d'obtenir une décharge raDide du liquide à partir du tube 1 en matière plastique. Pour maintenir le tube auxiliaire 1 aussi mince oue possible du fait que, 20 après que la membrane est usée, ces tubes sont jetés avec les membranes, le dispositif comprend un tube norteur principal 11 qui est muni de rainures 12 orientées longitudinalement. Ces rainures longitudinales 12 sont disposées parallèlement à l'axe lonoitudinal du tube, ou de préférence en hélice. Lorsqu'on utilise des rainures hélicoïdales, on est assuré d'une très 25 bonne décharge de l'eau au travers de la membrane. Lorsaue les rainures sont orientées exclusivement dans la direction lonnitudinale parallèlement à Taxe du tube, le débit de décharoe d'eau est généralement légèrement inférieur à celui obtenu avec des rainures hélicoïdales. Il est en particulier recommandé de disposer différents tubes porteurs 30 principaux 11 associés a une membrane 3 et à un tube auxiliaire de protection 1 dans des plaques d'extrémité 14 et 15 dans lesquelles il est prévu des orifices 16 dans lesquels peuvent être engagés les tubes porteurs principaux 11. L'étan-chéité entre les tubes porteurs principaux et les pl?.oues d'extrémité ost telle que du liquide se trouvant dans le volume situé entre les deux plaques d'extré-35 mité ne peut pas sortir par le icint de liaison établi entre les plaques et les tubes porteurs principaux, ce joint étant de préférence réalisé par scellement ou par collage. Puisque les tubes porteurs principaux sont munis de trous 17 ménagés dans 72 01415 4 2122460 la paroi et débouchant dans le volume 13 situé entre les deux plaques 14 et 15, de Teau Dure peut être reçue à l'extérieur des tubes Dorteurs principaux. Une bague d'étanchëitë 20 peut être prévue afin d'établir une liaison étan-che avec l'entrée d'alimentation en eau. 5 Les trous 17 ont par exemple un diamètre de 0,5 mm et il est prévu deux trous sur la circonférence, ces trous étant répartis à intervalles de 40mm et décalés de 90°. Dans le tube porteur 72 par exemnle, il est Drëvu des rainures en hélice dans la périphérie intérieure du tube, le tube porteur principal ayant une épaisseur de 3mm et le pas des rainures étant d'environ 200mm. 10 Les orifices de décharge 10 prévus dans le tube auxiliaire lisse 1 ont par exemple un diamètre de 1mm et il est prévu trois orifices sur la circonférence, ces orifices étant répartis 3 intervalles de 25mm et étant décalés de 60°. L'utilisation de tubes en matière plastique oour former les tubes porteurs orincipaux 11 et les plaques d'extrémité 14 et 1^ permet de relier d'une manière 15 simple les bords des orifices 16 des plaques d'extrémité 1* et 15 au côté extérieur du tube porteur principal 11. Lorsou'on utilise des tubes métalliques cela est particulièrement avantageux puisqu'on peut prévoir dans des tubes métalliques tous types aoprooriés de bagues d'étanchéité. lin tube en papier neut être avantageusement réalisé à partir d'une feuille 20 de panier 6 dévidée d'une bobine d'alimentation en dénosant de la colle par l'intermédiaire d'un rouleau 9, ce tube servant â porter la membrane en acétate de cellulose. Un tel mode opératoire est avantageux du fait que la couche de papier sur laquelle la membrane est placée peut être disposée d'une manière simple dans le t.ub? porteur 1. La colle utilisée pour former le tube de papier à partir 25 de feuilles de papier est éliminée par lavage lors du traitement de la membrane et elle ne constitue pas d'entrave pour des traitements ultérieurs. Pour la formation des couches de papier, il est avantageux en particulier d'utiliser du papier fabriqué à partir de chiffons. La figure 4 reorésente un mode de réalisation dans leouel un certain nom-30 bre de dispositifs d'osmose suivant la fioure 1 sont branchés en parallèle afin de former une unité 18; cette unité 18 est. elle même reliée en série avec une unité suivante 19 dans laquelle des dispositifs d'osmose sont branchés en parallèle mais cependant, lors de l'écoulement de Teau à épurer â contre courant, le nombre des dispositifs d'osmose suivart la figure 1 oui sort branchés en parallèle aug-35 mente nar unité du fait des connexions en série. De cette manière,il est oossible d'épurer avec un dispositif assez petit une orande quantité d'eau et en outre, en branchant un certain nombre d'unités en série, chaque unité comprenant différents tubes branchés en parallèle, on peut maintenir une pression d'eau uniforme dans chaque unité. Il en résulte ou'il est possible d'obtenir avec un petit nom 72 01415 5 2122460 bre de robinets, de vannes d'arrêt et d'orqanes similaires une épuration correcte de 1'eau. La figure 4 donne en particulier les quantités d'eau reçues dans chaque unité lorsque de l'eau encrassée s'écoule de la partie supérieure dans la partie 5 inférieure. La différence de quantités entre deux unités adjacentes représente la quantité d'eau enlevée par osmose. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples donnés ci-dessus, elle est susceptible de nombreuses autres variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisaqées et sans que l'on s'écarte pour 10 cela de l'esprit de l'invention. 72 01415 6 2122460 REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'épuration de liquides, en particulier d'eau, par osmose inverse, caractérisé en ce qu'il comprend un tube porteur en matière plastique qui est pourvu sur son côté intérieur d'une couche d'une matière élastique et fibreuse ayant la nature d'un tissu, sur laquelle est déposée une membrane tandis que le tube porteur auxiliaire en matière plastique est supporté extérieurement par un tube porteur principal qui comporte au moins sur sa surface intérieure des canaux de décharge orientés dans une direction lonqitudinale. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tube porteur principal se compose de préférence de matière plastique et est oourvu de rainures hélicoïdales sur son côté intérieur. 3.- Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube porteur principal est pourvu de trous débouchant dans un volume situé entre deux plaques d'extrémité et dans lesquels les tubes porteurs principaux sont fixés. 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube porteur en matière nlastioue est également pourvu d'orifices qui sont quinconcés sur sa surface. 5.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tube porteur Drincipal se composant de matière Dlastiaue est fixé d'une manière étan-che, à une certaine distance des deux extrémités, dans deux plaques d'extrémité en matière plastique formant une chambre de réception d4eau épurée tandis que le tube auxiliaire en matière plastique est pourvu d'orifices situés entre les deux plaques d'extrémité. 6.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs tubes porteurs auxiliaires en matière plastinue sont branchés en parallèle de façon à former une unité, en ce que les dites unités sont branchées en série, et en ce que le nombre des tubes branchés en parallèle dans des unités successives est en relation avec la quantité d'eau décharnée par les membranes de manière que la pression dans l'ensemble du dispositif soit constante. 7.- Tube porteur auxiliaire en matière plastique, agencé en particulier pour être utilisé dans des dispositifs suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'orifices et en ce qu'il comporte, sur son côté intérieur, une couche d'une matière élastique fibreuse ou ayant la nature d'un tissu sur laquelle est déposée une membrane Dré-traitée pour osmose inverse. 8.- Tube en matière plastique suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la couche de matière élastique se compose de fibres de papier, de fibres de verre ou d'une matière similaire.