Brevet FR2124604A1 — publié le 19720922

La présente invention concerne un procéda polr rcgier la capacité de décomposition d'une cellule électrolytique qui est constamment alimentée avec un électrolyte et dont un liquide électrolytique obtenu par décomposition à partir de lgélectrolyte est constamment retiré, en particulier dans un dispositif pour traiter de l'eau de consommation par chloration dans lequel une solution de chlore et d'hypochlorite obtenue à partir d'une soloe tion de saumure est ajoutée à l'eau de consommation. sslle a également trait à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce prcw cédé. Pour traiter, par chloration, de 11 eau de consommation, c'est-à-dire de l'eau potable, de l'eau de bain, de l'eau industrielle ainsi que des eaus usées, on utilise de plus en plus un procédé dans lequel du chlore et de l'hypochlorite libres ou de l'acide hypochloreux sont obtenus par électrolyse d'une solution aqueuse de sel de cuisine et sont ajoutés immédiatement après leur formation à l'eau de consommation. De grandes installations de traitement d'eau de ce type présentant une consommation plus importante de solution de saumure comportent habituellement un réservoir de stockage contenant lnne solution dont la concentration de sel de cuisine est en général de 3$6 et qui est prélevée au moyen d'une pompe de dosage et amenée constamment à la cellule électrolytique. ans la plupart des applications, la quantité de solution dthypochlorite nécessaire varie cependant ou doit être adaptée constamment à des conditions variable. ainsi, pour la stérili-sation de l'eau de bain de piscines en cas de fortes fréquentations ou après la visite de classes d'écoliers, il faut par exemple des quantités relativement importantes de solution d'hypochlorite, alors qu'en présence d'eau claire ou en cas d'utilisation modérée, de faibles quantités suffisent. La capacité de décomposition de la cellule électrolytique doit donc être constamment modifiée. Or, les installations de traitement d'eau connues jusqu'ici ont pour inconvénient qu'il faut pour cela chaque fois deux réglages. Il faut faire varier, d'une part, la tension de fonctionnement de la cellule électrolytique, et, d'autre part, la capacité de refoulement de la pompe de dosage. Il s'est avéré i présent que le personnel le plus souvent non spécialisé omet habituellement, pour des raisons de commodité, un de ces réglages ultirieurs, fréquemment celui cité en deuxième lieu. Cela a pour conséquence que du sel de cuisine non décomposé parvient constamment dans l'eau de bain de façon à augmenter la teneur en sel de cette dernière, même lorsqu'elle est épurée, par une installation de circulation et de filtration puisqu'une telle installation ne peut évidemment pas éliminer de sel de cuisine. Or, l'augmentation de la teneur en sel est non seulement prévu diciable dans une certaine mesure au goût de l'eau de bain, mais conduit surtout à un accroissement inadmissible de l'agressivité de 11 eau de sorte que des actions corrosives se produisent sur les conduits tubulaires et sur d'autres parties métalliques. La présente invention crée un procédé pour régler la capacité de décomposition d'une cellule électrolytique du type cité et dans lequel la capacité de décomposition peut être modifiée de manière simple et néanmoins sûre par une seule opération de réglage sans que de l'électrolyte non décomposé risque d'!tre présent dans le liquide électrolytique. Ce résultat est obtenu suivant la présente invention en faisant varier la concentration de l'électrolyte pendant que la tension de fonctionnement de la cellule électrolytique est maintenue sensiblement constante. L'efficacité surprenante de ces mesures repose sur le fait que, dans le cas d'une tension de fonctionnement constante de la cellule électrolytique, le courant parcourant cette dernière et, par suite, également la quantité de chlore et d'hypochlorite, par exemple, séparée dans la cellule sont dans de larges limites proportionnels à la concentration de 11 électrolyte. Un mode de réalisation de l'invention consiste à produire une solution concentrée de l'électrolyte, à retirer de cette solution des quantités dosées par unité de temps et à les diluer, par addition de quantités dosées de solvant par unité de temps, afin de former l'électrolyte et à faire varier le dosage de la solution concentrée Ae l'électrolyte et/ou celui du solvant. weci a en outre pour avantage qu'il n'est pas nécessaire de prévoir pour l'électrolyte un réservoir de stockage de dimensions correspondantes, dont le montage n'est fréquemment pas possible par suite de manque de place, et qu'un réservoir relativement petit suffit et le personnel n'est plus obligé de préparer l'électrolyte à nouveau à des intervalles de temps plus ou moins importants. Suivant'un autre mode de réalisation de l'invention, on utilise, en tant que solution concentrée de l'électrolyte, une saumure constamment saturée et, en tant que solvant, de l'eau de consommation. Dans ce cas, la saumure saturée peut être obtenue en ajoutant une quantité excédentaire de sel et on peut faire recirculer la saumure en vue de la saturer. Ceci a pour avantage que la saumure de départ présente toujours, sans dispositions particulières, une concentration constante qui, en cas d'utilisation d'une solution de sel de cuisine comme électrolyte, est de 25 à 28% en fonction de la température de la saumure. On fait avantageusement varier la concentration de l'élec- trolyte entre 0,4 et IO5c', de préférence entre 0,8 et 5%. Le procédé suivant l'invention n'est évidemment pas limité à l'utilisation d'un électrolyte déterminé. ainsi, on peut utiliser par exemple, à la place d'une solution de sel de cuisine, une solution d'un autre halogenure ou également un mélange de différents électrolytes. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention qui, réalisé sous une forme particulièrement compacte, simple et économique et ne nécessitant que peu d'entretien, est capable en outre de fonctionner d'une manière extremement sûre, est caractérisé suivant une autre forme de réalisation de l'invention en ce qu'il comprend un réservoir susceptible d'8tre rempli de l'électrolyte et d'un solvant, une pompe de dosage plongeant avec sa tubulure d'aspiration dans le réservoir, un circuit d'amenée de solvant et une chambre de mélange reliée à la pompe de dosage du circuit d'amenée. La chambre de mélange est dans ce cas avantageusement un endroit de convergence de conduits. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, le circuit d'amenée de solvant comprend un réservoir pouvant être rempli de solvant et une pompe de dosage plongeant avec sa tubulure d'aspiration dans le réservoir à solvant. Il peut cependant également être relié directement à un conduit d'amenée pour le solvant. Dans ce cas il présente avantageusement une soupape de retenue. Pour faire varier le dosage de la solution concentrée de l'électrolyte et/ou du solvant, il est prévu, suivant d'autres formes de réalisation de l'invention, que la quantité refoulée par la pompe de dosage et celle transportée par le circuit d'amenée soient variables. h cette fin, le circuit d'amenée présente avantageusement une vanne d'étranglement. La chambre de mélange peut être reliée soit directement à la cellule électrolytique, soit à un réservoir intermédiaire pour l'électrolyte. La cellule électrolytique peut également être reliée à un conduit d'eau de consommation ou à un réservoir collecteur pour le liquide électrolytique. D'autres variantes de l'invention concernent un procédé pour régler ce dispositif. Ainsi, il est avantageux qu'à cette fin, pour une concentration moyenne de l'électrolyte, la tension de fonctionnement de la cellule électrolytique soit réglée de façon que le liquide électrolytique ne contienne plus d'électrolyte non décomposé. La quantité d'électrolyte transportée peut être réglée de façon que, pour une concentration moyenne de l'électrolyte, la cellule électrolytique atteigne sa capacité de décomposition nominale, ou, pour une concentration maximale de l'électrolyte, sa capacité de décomposition maximale. La présente invention est expliquée plus en détail cidessous à l'aide d'exemples de réalisation illustrés aux dessins annexés. La fig. 1 représente un premier dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. La fig. 2 représente un deuxième dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. La fig. 3 représente le branchement direct d'un de ces dispositifs sur une cellule électrolytique. La fig. 1 représente le premier exemple de réalisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Ce dispositif comprend un réservoir à saumure 1 qui peut être rempli en grande partie avec du sel de cuisine et, par l'intermédiaire d'un robinet 2, avec de l'eau franche à partir d'un conduit d'alimentation 3. Dans le réservoir 1 pénètre un agitateur 4 au moyen duquel le contenu du réservoir peut constamment être mis en circulation afin de saturer la saumure. Tant qu'une quantité suffisante de sel de cuisine est présente, il se forme audessus du sel de cuisine non dissous une saumure dont la concentration en sel de cuisine est comprise entre 25 et 28% en fonction de la température de la saumure. En outre, il pénètre dans le réservoir à saumure 1 la tubulure d'aspiration 5 d'une pompe de dosage 6 commandée par un moteur électrique et au moyen de laquelle aes quart tés dosées peu vent être retirées par unité de temps de la saumure saturée. Pa- rallèlement à la pompe de dosage 6 sont disposées une soupape de trop plein 7 ainsi qu'une vanne électromagnétique 23 derrière lesquelles se trouve une soupape de maintien de pression 8. Afin de contrôler le niveau de la saunure ainsi que du sel de cuisine, il est encore prévu dans le réservoir à saumure 1 un dispositif de contrôle de niveau 10. Le dispositif présente en outre un réservoir à eau fraîche 11 dans lequel péilàtre la tubulure d'aspiration 5 d'une deuxième pompe de dosas 12 comman- - dée par le moteur électrique Le réservoir à eau franche Il peut être rempli d'eau fraîche au moyen d'un robinet 13 qui préserte une soupape à flotteur comme mandée par un flotteur 14.Dans le réservoir à eau fraîche Il pénètre en outre un dispositif de protection contre le risque de vidange 15 qui signale toute panne du robinet de remptizsage 13 ou de l'alimentation en eau fraîche 3. Les sorties des deux soupapes de maintien de pression 8 se réunissent dans un point de convergence de conduits 16 qui joue le rôle de chambre de mélange et est relié, par l'intermédiaire d'un robinet de contrôle de capacité 9 et d'un conduit 24, à une cellule électrolytique chargée de mettre en oeuvre la solution de saumure ou à un réservoir intermédiaire pour la solution de saumure. Pour faire fonctionner le dispositif, le réservoir à saumure 1 est alimenté en sel de cuisine jusqu'à un niveau prédéterminé et ensuite remnli d'eau franche par l'intermédiaire du robinet de remplissage 2. L'agitateur 4 est mis en action de sorte qu'au bout d'un certain temps une solution saturée de sel de cuisine se forme au-dessus de la couche de sel de cuisine déposée sur le fond du réservoir à saumure 1. En fonction de la solution d'hypochlorite nécessaire à la chloration, des quantités dosées sont à présent retirées par unité de temps de cette saumure et amenées au point de convergence 16 jouant le rôle de chambre de mélange. En même temps, à partir du réservoir à eau fraîche 11 ,qui s'est rempli d'eau franche par l'intermédiaire de son robinet de remplissage 13 commandé par le flotteur 14, des quantités correspondantes d'eau franche sont amenées par la pompe de dosage 12 au point de convergence 16 où elles se mélangent avec la saumure pour former la solution de saumure désirée présentant la concentration nécessaire à chaque fois. La concentration requise est dans des cas extrades comprise entre 0,4 et 10%. Normalement elle ne doit cependant varier qu'entre 0,8 et 5%. Pour une concentration de saumure comprise entre 25 et 28% on obtient, avec une quantité d'eau franche de six à dix fois plus importante, une concentration moyenne de se lution de saumure d'environ 3% qui, pour la plupart des cellules électrolytiques, correspond à la capacité de décomposition nominale. La fig. 2 représente le deuxième exemple de réalisation du dispositif suivant l'invention. Le dispositif Ae préparation et de transport de saumure, désigné par 1 à 10, est ici construit de la même façon qu'à la fig. ?nais se trouve intercalé entre un conduit d'alimentation en eau franche 3 et un point de convergence de conduits 16. 1,addition d'eau fraîche à la saumure s'effectue ici cependant non pas par l'intermédiaire d'une pompe de dosage 12 à partir d'un réservoir à eau franche Il réalisé sous forme de cuve à flotteur, mais directement à partir du conduit d'alimentation en eau franche 3. A cette fin, le point de convereence 16 est relié à l'alimentation en eau franche par l'intermédiaire d'une soupape réductrice de pression 17, d'une vanne électromagnétique 18 reliée au commutateur du moteur pour la pompe de dosage 6, d'une soupape d'étranglement Iq, d'un débitmètre 20 et d'une soupape de retenue 21. La soupape réductrice de pression adapte la pression de l'alimentation en eau fraiche 3 à la pression d'environ deux atmosphères fournie par la pompe de dosage 6 et maintenue par la soupape de maintien de pression 8. La soupape d'étranglement 19 permet de régler la quantité voulue de solution de saumure. Le débitmètre 20 permet de mesurer la quantité ré guée. La soupape de retenue 21 est destinée à empêcher la saumure ou la solution de saumure de refluer dans le conduit d'alimentation en eau fraîche 3. Derrière le point de convergence 16 se trouve en outre un robinet de contrôle de capacité 22 qui permet de contrôler si le mélange s'effectue correctement en vue de l'obtention de la solution de saumure. Four faire fonctionner l'installetion, le réservoir à saumure 1 est, comme précédemment, rempli de sel de cuisine et d'eau franche et son contenu est brassé par l'agitateur 4 afin de saturer la saumure. A présent, en actionnant le commutateur non représenté du moteur prévu pour la pompe de dosage 6, on ouvre la vanne électromagnétique 18 et met en action la pompe de dosage 6. Sur cette pompe 6 on règle la quantité nécessaire de saumure et, au moyen de la soupape d'étranglement 19, la quantité nécessaire d'eau fraîche, cette dernière nouvant être lue sur le débitmètre 20. Au point de convergence 16 l'eau fraîche se mélange avec la saumure sortant d'un robinet de contrôle de capacité 9 de façon à obtenir une solution de saumure de la concentration voulue.Le maintien correct de cette concentration peut être contrôlé en ouvrant le robinet de contrôle de capacité 22 et en analysant le liquide sortant. La fig. 3 montre comment une solution de saumure préparée dans un dispositif suivant les fig. 1 ou 2 et transportée par le conduit 24 peut être mise en oeuvre. La solution de saumure peut être amenée soit par l'intermédiaire d'un conduit 25 à une cellule électrolytique 27 soumise à la pression d'un conduit à eau de consommation, soit par l'intermédiaire d'un conduit 26 à une cellule électrolytique à débordement 28 non spimise à une pres sinon. Les électrodes de la cellule électrolytique respectives 27 ou 28 sont reliées à un redresseur 29 qui délivre la tension de fonctionnement pour la cellule électrolytique.Dans cette dernière le solution de saumure est décomposée par l'électrolyse et la solution d'hypochlorite de sodium ainsi obtenue est transportée par l'intermédiaire d'un conduit 36 soit à un conduit à eau de consommation, soit à un réservoir collecteur. tant donné que la cellule électrolytique à débordement 28 ne convient que pour un fonctionnement à la pression normale, le conduit 37 ne donne accès qu't un réservoir collecteur d'hypochlorite. Afin d'éliminer les impuretés se produisant inévitablement au bout d'un fonctionnement prolongé, il est prévu un dispositif de nettoyage 38 qui est branché au conduit 24 par l'intermédiaire d'une soupape de retenue 39. il présente un réservoir 40 pour un liquide nettoyant qui peut être amené sous pression dans le conduit 24 et, par suite, dans le circuit à nettoyer au moyen d'une pompe à main 41 plongeant avec une tubulure d'aspiration 42 dans le réservoir 40. Le redresseur 29 présente un bouton de réglage 30 qui permet de régler la tension de fonctionnement aux électrodes de la cellule électrolytique 27 ou 28. Dans les installations de traitement d'eau connues jusqu'ici et présentant une cellule électrolytique, ce bouton rotatif 30 sert également à régler la capacité de décomposition désirée.Dans ce cas il fallait dans ces ina- tallations, pour éviter la présence de sel de cuisine non décomposé dans la solution d'hypochlorite, en même temps faire varier également la quantité de solution de saumure transportée, ce qui nécessitait un deuxième bouton de commande et surtout une deuxième manoeuvre qui était cependant souvent omise pour des raisons de comnoditét Suivant le procédé de l'invention, la conduite de l'installation en cas d'un besoin variable en solution d'hypochlorite, se trouve entièrement réduite à la manoeuvre d'un seul bouton. Le bouton de réglage 30 n'a plus besoin d'être actionné que pour un réglage effectué en une seule fois et peut, par conséquent, être remplacé par un organe de réglage susceptible d'être actionné par un tournevis. La commande de l'installation s'effectue suivant ce procédé exclusivement aux points de dosage 6 et 12 du dispositif de la fig. 1 ou au niveau de la pompe de dosage 6 et de la soupape d'étranglement 19 du dispositif de la fig. 2 dont la quantité transportée ou débit est variable, comme indiqué par les flèches 31 et 32 ou 34 et 35. Ainsi, en raison de la tension de fonctionnement constante, le courant nécessaire et, par suite, également la quantité nécessaire d'hypochlorite séparé se règlent automatiquement dans la cellule électrolytique. On dispose à cet égard d'une grande latitude en ce qui concerne la façon dont on peut faire varier la concentration de la solution de saumure par variation de la quantité transportée ou du débit. Comme indiqué par la liaison 33 représentée par un trait interrompu, les pompes de dosage 6 et 12 du dispositif de la fig. 1 peuvent être influencées en même temps et sn sens opposé, afin de maintenir constante la quantité transportée. Elles peuvent cependant également être réglées dans une large mesure séparément puisqu'une variation de la quantité refoulée pat la pompe de dosage 6 n'exerce en général qu'une légère influence sur la quantité totale transportée.Il en est de mêe pour la pompe de dosage 6 et la soupape d'étranglement 19 du dispositif de la fig. Pour régler le dispositif en une seule fois, la pension de fonctionnement de la cellule lectrolytique est avantageusement reglée au moyen du bouton de réglage 30, pour une concentration moyenne de la solution de saumure d'environ 3%, de telle façon que la solution d'hypochlorite ne contienne plus de sel de cui- sine non décomposé. Dans de larges limites de la concentrtion de la solution de saumure, cela est également le cas lorsqu'on fait varier cette concentration afin de régler la capacité de décomposition de la cellule électrolytique Lors de ce la quantité de solution de saumure trnnsportée est étalement ré glée avantageusement de façon que, pour une concentration moyenne de la solution de saumure, la cellule électrolytique atteigne sa capacité de décomposition nominale ou bien, pour une corçen- tration maximale, sa capacité de décomposition maximale. R E V E Si D I C A T I O N S 1 - Procéder pour régler la capacité de décomposition d'une cellule électrolytique qui est alimentée en continu avec un électrotyte et dont un liquide électrolytique obtenu à partir de ce dernier par décomposition est constamment retiré, en particulier dans un dispositif pour traiter de l'eau de consommation par chloration dans lequel une solution de chlore et d'hypochlorite obtenue à partir d'une solution de saumure est ajoutée à l'eau de consommation, caractérisé en ce que l'on fait varier la concentration de l'électrolyte pendant que la tension de fonctionnement est maintenue sensiblement constante. 2 - Procéd suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à produire une solution concentrée de l'électrolyte, à retirer de celle-ci des quantités dosées par unité de temps et à les diluer par addition de quantités dosées de solvant par unité de temps en vue de la formation de l'électrolyte, et en ce que l'on fait varier le dosage de la solution concentrée de l'électrolyte et/ou celui du solvant. 3 - Procédé suivant 1 revetdication 2, caractérisé en ce que l'on utilise, en tant que solution concentrée de l'électrolyte, une saumure constamment saturée, et, en tant que solvant, de l'eau de consommation. 4 - Procédé suivant la revendication 3, caractérist en ce que la saumure saturée est obtenue par addition d'une quantité excédentaire de sel. 5 - Procédé suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'on fait circuler la saumure en vue de sa saturation. 6 - Procédé suivant l'une des revendications là 5, caractérisé en ce qu'une solution de sel de cuisine est utilisée comme électrolyte. 7 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on fait varier la concentration de l'électrolyte.entre 0,4 et 10 ,'. 8 - Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'on fait varier la concentration de l'électrolyte entre 0,8 et 5 v 9 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir 1 pouvant entre rempli de l'électrolyte et d'un solvant, une pompe de dosage 6 plongeant avec sa tubulure d'aspiration 5 dans le réservoir.1, un circuit d'amenée 11 à 15 ; 17 à 21 pour le solvant et une chambre de mélange 16 reliée à la pompe de dosage 6 et au circuit d'amenée il à 15 ; 17 à 21. 10 - Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la chambre de mélange est un point de convergence de conduits 16. il - Dispositif suivant l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'un agitateur 4 plonge dans le réservoir 1. 12 - Dispositif suivant l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le circuit d'amenée 11 à 15 pour le solvant préeente un réservoir 11 susceptible autre rempli de solvant et une pompe de dosage 12 plongeant avec sa tubulure d'aspiration 5 dans le réservoir à solvant.ll, 13 - Dispositif suivant l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le circuit d'amenée 17 à 21 pour le solvant est relié directement à un conduit d'alimentation 3 en solvant. 14 - Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le circuit d'amenée présente une soupape de retenue 21. 15 - Dispositif suivant l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que la quantité refoulez par la pompe de dosage 6, 12 est variable. 16 - Dispositif suivant l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que 1 a quantité transportée par le circuit d'amenée 17 à 21 est variable. 17 - Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le circuit d'amenée présente une soupape d'étranglement 19. 18 - Dispositif suivant l'une des revendications 16 et 17, caractérisé en ce que le circuit d'amenée présente une vanne électromagnétique 18. 19 - Dispositif suivant l'une des revendications 9 à 18, caractérisé en ce que la chambre de mélange 16 est reliée dire c- tement à la cellule électrolytique 27 et 28. 20 - Dispositif suivant l'une des revendications Q å 18 oaract#risé en ce que la chambre de mélange est reliée b un réservoir intermédiaire pour l'électrolyte. 21 - Dispositif suivant l'une des revendications 9 à 20, caractérisé en ce que la cellule électrolytique 27, 28 est reliée à un conduit à eau de consommation. 22 - Dispositif suivant l'une des revendications 9 à 20, caractérisé en ce que la cellule électrolytique 27, 28 est reliée à un réservoir collecteur pour le liquide électrolytique. 23 - Procédé pour régler le dispositif suivant l'une des revendications 9 à 22 caractérisé en ce que, pour une concentration moyenne de ltelectrolyte, la tension de fonctionnement de la cellule électrolytique est réglée de façon que le liquide électrolytique ne contienne sensiblement plus d'électrolyte non décomposé. 24 - Procédé suivant la revendication 23, caractérisé en ce que la quantité d'électrolyte transportée est réglée de façon que, pourune concentration moyenne de l'électrolyte, la cellule électrolytique atteigne sa capacité de décomposition nominale. 25 - Procédé suivant la revendication 23, caractérisé en ce que la quantité d'électrolyte transportée est réglée de façon que, pour une concentration maximale de l'électrolyte, la cellule électrolytique atteigne sa capacité de décomposition maximale.