Brevet FR2280421A1 — publié le 19760227

La présente invention concerne un dispositif de traitement amélioré et plus particulièrement un dispositif pour gazéifier un milieu liquide dans lequel le dispositif fonctionne totalement immergé. La présente invention prévoit un dispositif pour gazéifier un liquide dans lequel le dispositif est immergé qui comprend une pièce creuse de forme annulaire présentant un dispositif d'entrée pour y introduire des gaz et une surface orientée vers l'intérieur qui forme un passage central pour le liquide, la surface orientée vers l'intérieur de la pièce annulaire est munie d'ouvertures qui permettent, durant l'utilisation du dispositif, le passage du gaz, depuis l'intérieur de cette pièce dans le passage lorsque le dispositif est immergé. Durant le fonctionnement, on immerge de préférence le dispositif dans un liquide tel que l'axe longitudinal du passage central défini par le corps de la pièce annulaire ait une direction sensiblement verticale et que les bulles de gaz, lorsqu'elles passent à travers la surface ajourée de la pièce annulaire dans le Dassage, s'élèvent dans le liquide vers la surface supérieure, en entraînant un débit de liquide vers le haut à travers le passage. Le courant de liquide entraîné à travers les ouvertures de la surface de la pièce annulaire exerce un effet de cisaillement sur les bulles de gaz qui quittent la pièce annulaire à travers ces ouvertures, formant ainsi de petites bulles de gaz pour gazéifier le liquide et permettant d'obtenir un taux plus élevé de gazéification du liquide qu'avec les procédés de gazéification connus, quelle que soit la pression du gaz appliquée. La surface de la pièce annulaire formant le passage central peut présenter une ouverture,ayant la forme dtune fente, c'est-à-dire une ouverture continue, ou plusieurs fentes de forme continue ou discontinue; les ouvertures peuvent être une série de trous soit disposés au hasard sur la surface du corps annulaire, soit en rangées, soit en combinant ces différentes dispositions. Les ouvertures peuvent aussi comprendre des fentes et des trous groupés. Lorsque la surface ajourée comprend des rangées de trous ou de fentes, et lorsque le dispositif est immergé dans le liquide, le passage central étant sensiblement vertical, les trous et fentes de la rangée la plus élevée ont de préférence une taille inférieure à ceux de la rangée située immédiatement au-dessous de cette rangée. Cette disposition permet aux bulles de gaz d'être émises pratiquement depuis toutes les ouvertures dans le liquide assurant ainsi un taux de gazéification maximum. Si l'émission de bulles de gaz à travers les ouvertures inférieures tétait pas facilitée par l'accroissement de la taille de celles-ci par rapport à la taille des ouvertures supérieures, les bulles de gaz s'échapperaient seulement par les rangées les plus élevées d'ouvertures, c 'est-à-dire en suivant un trajet présentant la moindre résistance de pression. Le corps de la pièce annulaire peut être de section circulaire et par conséquent la pièce peut avoir une forme de tore ou une forme convenable, en ellipse par exemple. Le corps de la pièce annulaire peut ne pas être circulaire en coupepar exemple elliptique!ou bien sa forme en coupe peut Autre régulière ou irrégulière. La surface non ajourée de la pièce annulaire adjacente à la surface ajourée peut s'étendre dans une ou deux directions, afin d'augmenter la longueur du passage fermé central, mais la (ou les surfaces) allongée(s) ayant une forme telle que l'étendue transversale du passage fermé augmente progressivement. Lorsque la surface non ajourée allongée comprend la surface inférieure de la pièce annulaire et que la pièce annulaire est placée de telle sorte que l'axe longitudinal du passage soit sensiblement vertical, la forme de la surface allongée de la pièce annulaire forme un passage qui se réduit progressivement, c'est-à-dire un obturateur à travers lequel s'écoule le liquide lorsque le dispositif fonctionne.L'extension de la surface et le pro filage de la pièce annulaire entraînent une augmentation du taux de débit du liquide au-delà de la surface ajourée de la pièce annulaire, augmentant ainsi le cisaillement des bulles passant à travers celle-ci. Lorsque la pièce annulaire est sensiblement de forme circulaire c'est-à-dire en forme de tore, une deuxième pièce annulaire ou en forme de tore peut être librement placée à l'in- térieur de la pièce annulaire. Cette deuxième pièce annulaire ou pièce intérieure est en général ajourée au hasard sur l'ensemble de sa surface.Suivant une telle réalistlon de l'invention, le dispositif de sortie qui introduit des gaz dans la pièce annulaire extérieure est disposée pour amener, durant le fonctionnment, un courant tangentiel de gaz dans ces anneaux ex rieur et intérieur Le courant tanent;iel de gaz crée un courant circonférentiel croissant de gaz autour des anneaux extérieur et -intérielrs amenant ainsi l'anneau intérieur dispo s librement 3 tourner selon des vitesses proportionnelles au taur de démit de gaz et provoquant le cisaillement des bulles de gaz lors ce leur passage entre les ouvertures des pièces annulaires intérieure et extérieure. le dispositif suivant l'invention peut être plus conve noblement adapté à la gazéifIcation de liquides en réglant la position de la pièce annulaire dans un tube à extrémités ouvertes de telle sorte que l'axe longitudinal du passage fermé par la pièce annulaire soit sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du tube. le tube peut alors etre fixé dans un corps ae liquide à gazéifier et la pièce annulaire peut alors être placée dans n 'importe quelle position dans le tube, selon la pression de l'apport gazeux ou selon le taux de gazéification désiré ou suivant ces deux facteurs. Le dispositif de gazéification peut commodément être place, de façon similaire mais définitive, dans une courte longueur du tube dont les extrémités ouvertes peuvent Qtre reliées bout à bout à des longueurs de tube semblables à extrémités ouvertes, permettent ainsi à tout liquide, quelle que soit sa profondeur, d'être gazéifié en reliant ensemble un nombre suffisant de tubes à extrémités ouvertes avec la partie du tube contenant la pièce annulaire de l'invention placée dans la position désirée d'une des parties du tube. Ce's sections de tube présentant une pièce annulaire interne peuvent être également reliées bout & bout avec une ou plusieurs sections de tube présentent une pièce annulaire interne, formantainsi un dispositif multiple de azéification. Les pièces de tube présentant des pièces annulaires intérieures peuvent être immergées dans un corps de liquide par des procédés de suspension usuels mais elles peuvent égale- ment être justées pour être immerées dans une position libre dans un corps e liquide à gazéifier. es moditicat-ons peuvent comprendre une partie inférieure pour les pièces cie tube pourvue 'un logement dont les parois sont ajourées et qui forme un passage central pour l'écoulement du liquide, ce lo-ement étant fixé soit d'une façon amovible, soit définitive à l'extrémité inférieure de cette pièce de tube de telle sorte que le passage central oe ce logement devienne un prolongement du passage central placé à l'intérieur de la pièce de tube et de la pièce annulaire. La partie inférieure est suffisamment massive en taille et en poids pour assurer une base solide à la pièce de tube permettant ainsi au montage d'être placé dans une position libre sur le fond d'un récipient ou d'un conteneur dans lequel est placé le liquide à gazéifier. On peut considérer qu'il est préférable de prévoir un dispositif qui gêne partiellement le courant de liquide lorsque, durant le fonctionnement du dispositif, le liquide gazéifié a traversé le passage central défini par la pièce annulaire creuse lorsqu'il est situé dans un tube à extrémités ouvertes. Le dispositif d'obstruction partielle comprend une pièce en forme de cone renversé pouvant être placée de façon réglable dans le tube au-dessus de la pièce annulaire de telle sorte que le sommet renversé du cône soit placé sensiblement au centre du tube et représente donc la première partie de la pièce d'obstruction qui rencontre le liquide s'écoulant vers le haut du tube durant l'utilisation du dispositif.Le courant de liquide gazéifié, lorsqu'il rencontre la pièce d'obstruction, est donc amené à suivre un trajet annulaire d'écoulement dirigé vers le ord du tube. Un dispositif pour la gazéification d'un milieu liquide selon l'invention est maintenant décrit au moyen d'exemples et en référence aux dessins annexés dans lesquels La fig. 1 est une vue en coupe verticale d'un dispositif de gazéification, La fig. 2 est une vue en coupe schématique d'un dispositif de gazéification. La fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la fig. 2 La fig. 4 est une vue en coupe longitudinale d'un autre dispositif de gazéification. La fig. 5 est une vue en coupe verticale de la partie inférieure d'un dispositif de gazéification suivant l'invention. La fig. O est une vue en coupe longitudinale d'un autre dispositif de gazéification et, La fig. 7 est une vue en coupe verticale d'un autre dispositif de gazéification. Le dispositif de gazéification des figures 1, 2 et 3 comprend une pièce creuse 1 de forme annulaire reliée à un dis positif 2 d'entrée de gaz et une surface tournée vers l'inté rieur 3 de la pièce annulaire 1 et présentant des ouvertures 4. La surface tournée vers l'intérieur 3 de la pièce annulaire I forme un passage central 5 pour le milieu liquide dans lequel le dispositif'en fonctionnement est immergé. Durant l'utilisa tion, le gaz quitte la pièce annulaire 1 par les ouvertures 4 de la surface 3 formant des bulles qui s'élèvent dans le liquide suivant la direction des flèches 6. Le mouvement ascensionnel des bulles à travers le milieu liquide provoque le mouvement ascensionnel du milieu liquide suivant la direction des flèches 7 à travers le passage central 5, et ce mouvement ascensionnel du liquide provoqué par le courant au-aelà des ouvertures 4 amène une réduction de la taille des bulles par cisaillement alors que celles-ci quittent les ouvertures 4 pour pénétrer dans le liquide. Le dispositif de gazéification de la fig. 4 comprend une pièce de forme annulaire 8, munie d'ouvertures 4, placée dans un tube 9 à extrémités ouvertes, ayant un prolongement inférieur 10 qui forme un passage prolongé 5 pour le milieu liqui de. Le prolongement ou profilage 10 sert d'obturateur au courant ascensionnel de liquide durant l'utilisation du dispositif de gazéification et provoque un cisaillement supplémentaire des bulles de gaz sur le passage du gaz depuis l'intérieur de la pièce 8 dans le liquide du passage 5. Un prolongement supérieur 11 de la pièce annulaire 8 forme une entrée pour les gaz amenés de l'extérieur (non représentée) dans la pièce 8. La pièce annulaire 8 peut être fixée (le dispositif de fixation n'est pas représenté) dans le tube 9 où elle peut glisser librement à l'intérieur du tube 9 pour mettre la pièce 8 dans une position quelconque désirée. La fiz. 5 représente la partie inférieure 12 destinée à supporter un tube 9 à extrémités ouvertes contenant un disposés tif de gazéification suivant l'invention en plaçant l'extrémité infrieure du tube 9 sur le rebord 14 d'une couronne 13 de la partie inférieure 12. La couronne 13 de la base 12 a des ouvertures 15 que le milieu liquide, dans lequel le dispositif de gazéification est immergé lorsqu'il fonctionne, peut traverser vers un passage central 16 formé par la couronne 13 et qui communique directement avec le. passage 5 du tube 9. La fig. 6 représente un tube 9 à extrémités ouvertes présentant une pièce annulaire 8 ayant une partie prolongée profilée 10 et des ouvertures 4. Un organe d'obstruction du courant 17 est placé dans le tube 9 de telle sorte que la partie d'extrémité 18 rencontre le courant ascensionnel de liquide lors du fonctionnement du dispositif amenant ainsi le courant de liquide gazéifié à suivre un trajet extérieur annulaire dans le tube 9 provoquant l'augmentation du taux de débit et la turbulence du liquide gazéifié et renforçant ainsi 'effet de ciaaillement des bulles de gaz. La fig. 7 représente une pièce annulaire creuse 19 munie d'ouvertures 20 sur la surface tournée vers l'intérieur 21 de la pièce 19. Une deuxième pièce annulaire 22 est placée libre dans la pièce 19 et munie d'ouvertures 23 placées au hasard sur environ toute la surface de la pièce 22. Des dispositifs d'entrée tangentielle de gaz (non représentés) sont prévus pour permettre l'introduction de gaz dans l'anneau 19 afin que, durant l'utilisation du dispositif, le courant de gaz soit produit suivant une direction sensiblement circonférentielle dans la pièce annulaire 19, ce qui amène l'anneau 22 à tourner à une vitesse proportionnelle au taux d'écoulement de gaz dans l'anneau 19. Si le diamètre de l'anneau 22 est à peine inférieur à celui de l'anneau 19, la taille des bulles de gaz qui passent entre les ouvertures 23 et 20 vers le liquide diminue auparavant. Dans le dispositif de gazéification suivant la présente invention, la partie inférieure sert à éliminer ou'du moins à diminuer la tendance initiale de la partie inférieure du tube à être déplacée horizontalement par le liquide à gazéifier, lorsque le dispositif fonctionne. Une telle tendance peut titre occasionnée directement par les forces ou les courants de Foucault dans le liquide ou indirectement, pendant une période plus longue, par la formation de vagues permanentes dans le liquide, soit dans le tube, soit dans le récipient de liquide. La partie inférieure repose de façon avantageuse sur la base d'un récipient pour le liquide lorsque le dispositif est en état de marche afin c maintenir I extrémités inféreure du tube fixe par rapport au récipient. La partie intérieure rend possible l'utilisation de tous matériaux de densité inférieure à celle de cette partie pour la fabrication du tube, la partie inférieure ayant une densite, une épaisseur et une longueur suffisantes. Ainsi, lorsque la partie inférieure est constituée de breton, que sa longueur est à peu près égale ou supérieure à celle du tube et cue son épaisseur est supérieure à celle du tube, et qu'elle comprend une partie de renforcement s'étendant en longueur et constituée de béton d'épaisseur supérieure à celle du reste de la partie inférieure, le tube peut être un tube de plastique, par exemple d'un matériau qui est originellement flexible.La partie inférieure en béton peut avoir la forme d'un tuyau de 60 à 90 cm de long, sa partie de renforcement servant, de façon classique, de charge pour le tube ayant la forme d'un tuyau de plastique dont la longueur peut être d'environ 90 cm maximum. Le dispositif de gazéification peut être installé dans un réceptacle où il peut être utilisé pour gazéifier, par exemple aérer, le liquide contenu dans le réceptacle. Le réceptacle peut, par exemple, être un réceptacle pour le traitement des eaux usées et la section de tube contenant le dispositif de gazéification peut avoir une longueur telle que lorsqu'ils sont placés verticalement sur la base du rceptacle, ils sont entièrement submergés et les tubes peuvent être maintenus en place par le poids de la partie inférieure. La pression de gaz nécessaire, lorsqu'un générateur externe de pression de gaz est mis en marche, est supérieure à celle requise ulterieurement, probablement à cause d'une diminution de 13 densité du matériau s'coulant dans le tube, une fois que le m'lange eau/gaz apparaît dans le tube. En conséquence, le générateur peut être utilisé à une pression inférieure, rapidement après sa mise en marche. D'une façon différente la pièce annulaire peut être placée initialement assez haut dans le tube puis ramenée à une position Dien inférieure dans le tube. On peut nécessaire après lj mise en marche. Gn peut utiliser avantageusement wn générateur qui pompa le gaz sous une pression urique, mais en variant la position d'entrée du gaz et/ou la position de la pièce annulaire. La présente invention concerne de plus un dispositif pour gazéifier un milieu aqueux qui comprend une pièce creuse de forme annulaire aåcuree, comme décrite ci-dessus, présentant un passage central s'étendant en profilé suivant la surface inférieure non ajourée lorsque la Dièce annulaire est immergée dans un liquide de telle sorte que l'axe longitudinal du passage soit sensiblement vertical, et le dispositif d'entrée de gaz pour relier une source extérieure de gaz à la pièce annulaire comprend un tuyau rigide qu sert également à placer et à suspendre la pièce annulaire près de la surface inférieure d'un r ceptacle contenant le liquide à gazéifier, mais suffisamment loin de cette surface pour permettre le mouvement du liquide le long du fond et son ascension à travers le passage central formé par ce dispositif. La pièce annulaire peut également avoir un passage central allongé en profilé, dépassant depuis la surface supérieure, soit dans une direction telle que la section en coupe latérale du passage demeure sensiblement constante, soit dans une direction telle que cette section en coupe latérale augmente progressivement depuis la pièce annulaire. Deux ou plusieurs dispositifs de ce genre peuvent être reliés ensemble suivant un plan sensiblement horizontal, c'est-à-dire côte à cote, par des tuyaux rigides d'inter-liaison qui servent également à l'apport de gaz, depuis une source extérieure jusqu'à ces dispositifs. L'invention a pour objet un dispositif de traitement des liquides comprenant un réceptacle contenant le liquide à traiter et un ou plusieurs dispositifs de gazéification proposés. le dispositif est alors également muni d'un ou plusieurs dispositifs de gazéification qui introduisent le gaz dans le ou les dispositifs. REVENDiCATI0N 1. Dispositif de gazéification dlun liquide dans lequel le liquide est immergé, qui comprend une pièce creuse de forme annulaire ayant un dispositif d'entrée pour y introduire du gaz et une surface orientée vers l'intérieur qui forme un passage central pour le liquide,caractérisé en ce que la surface orientée vers l'intérieur de la pièce annulaire est ajourée pour permettre, lorsque le dispositif fonctionne, le passage de gaz de l'intérieur de la pièce dans le liquide lorsque le dispositif est immergé. 2. Dispositif suivant la revendication 1,caractérisé en ce que, lorsque la pièce annulaire, durant le fonctionnement, est immergée dans un liquide et les bulles de gaz traversent le liquide depuis le surface ajourée vers la surface, l'effet de cisaillement du courant de liquide provoqué dans le passage central de la pièce annulaire accélère la formationdepK4tes bulle; 3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface ajourée de la pièce annulaire comprend une surface présentant une ou plusieurs ouvertures continues, la ou les ouvertures ayant sensiblement la forme d'une fente. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface ajourée de la pièce annulaire comprend une surface présentant un ou plusieurs trous. 5. Dispositif suivant la revendication 4,caractérisé en ce que les trous sont disposés à intervalles sur une ou plusieurs lignes de circonférence le long de cette surface. 6. Dispositif suivant la revendication 5 dans lequel la surface ajourée comprend des trous placés à intervalles sur plusieurs lignes de circonférence situées sur ladite surface et caractérisé en ce que la taille moyenne des trous sur une quelconque des lignes est inférieure à celle des trous de la ligne immédiatement inférieure, lorsque la pièce annulaire, en fonctionnement, est placée dans le liquide à gazéifier de telle sorte que l'axe longitudinal du passage central soit sensiblement vertical. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la surface ajourée de la pièce annulaire comprend au moins une rangée de trous disposés suivant une circonférence et au moins une ouverture en fente continue. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la surface ajourée de la pièce annulaire comprend plus d'une rangée de trous disposés suivant une circonférence et présentant au moins une ouverture en fente continue entre chaque rangée. 9. Dispositif suivant la revendication 6,caractérisé en ce que la surface ajourée de la pièce annulaire comprend plus d'une ouverture en fente continue et formant au moins une rangée de trous disposés suivant une circonférence, situés entre chaque fente. 10. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'au moins une des surfaces non ajourées de la pièce annulaire adjacente à la surface ajourée s'étend dans une direction pour allonger le passage central de la pièce annulaire et afin dtaugmenter progressivement la surface de la section transversale de passage. 11. Dispositif suivant la revendication 10,caractérisé en ce que la pièce annulaire est immergée dans le liquide lors du fonctionnement, de telle sorte que le passage central soit sensiblement vertical et que le passage soit placé en dessous de la pièce annulaire, formant un obturateur pour le courant de liquide à travers le passage et augmentant ainsi l'effet de cisaillement des bulles. 12. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la pièce annulaire comprend, à l'intérieur de cette pièce, une deuxième pièce annulaire ajourée et libre et le dispositif d'entrée de gaz est relié à l'anneau extérieur pour former, lors du;Ifonctionnement, un courant tangentiel de gaz dans cet anneau amenant ainsi l'anneau intérieur à tourner et en augmentant l'effet de cisaillement sur les bulles de gaz qui traversent les ouvertures des pièces annulaires intérieure et extérieure. 13. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la pièce annulaire est ajustée dans une pièce tubulaire à extrémités ouvertes de telle sorte que l'axe longitudinal du passage fermé par la pièce annulaire soit sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la pièce tubulaire pour faciliter la mise en place de la pièce annulaire à une profondeur lésinée du liquide, lorsque la pièze tubulaire en fonctionnement est immergée dans le liquide à gazéifier. 14. Dispositif suivant l'une des revendicatio.m 1 à 12, caractérisé en ce aue la pièce annulaire est fixée dans une pièce tubulaire à extrémités ouvertes ce telle sorte que la direction axiale du passade fermé par la pièce annulaire soit sensiblement parallèle à 1:: airection de l'axe longitudinal de la pièce tubulaire pour faciliter la mise en place de la pièce annulaire å une profondeur désirée du licuide lorsque la pièce tubulaire en fonctionnement est immergea dans le liquide. 15. Dispositif suivant l'une des revendications 13 et 14, caractérisé an ce que chaque extrémité de la pièce tubulaire peut être reliee bout à bout à d'autres pièces tubulaires à extrémités ouvertes ne présentant plus de pièce annulaire in té- rieure, afin ae permettre une utilisation plus commode du dispositif de gazéification à n'importe quelle profondeur de liquide. 16. Dispositif suivant l'une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que chaque extrémité de la pièce tubulaire peut être relie boit a' bout a d':uzres pièces tubulaires à extrémités ouvertes présentant une pièce annulaire intérieure. 17. Dispositif suivant l'une des revendications 13 à 16,ca- ractérisé en ce que la pièce tubulaire présente une partie infé rivure présentant un logement e de parois ajourées formant un passage central pour le courant de liquide, ce logement étant fixé de façon amovible ou permanente à la pièce tubulaire de telle sorte que le passage central de ce logement forme un prolon geent du passage central de la pièce tubulaire et de la pièce annulaire qu'elle contient. 18. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la pièce annulaire présente une surface non ajourée, prolongeant le passage central, située sur la surface supérieure de telle sorte que la section latérale du passage prolongé soit sensiblement constante et an ce que le dispositif d'entrée de gaz comprend un tuyau rigide à la fois pour relier ce dispositif a une source extérieure de gaz et pour suspendre ce dispositif praos de la surface inférieure d'un réceptacle contenant le liquide dans leuel le dispositif en fonctionnement est immergé. 19. Dospositif suivant le revendication 11. caractarisé en ce u que la pièce annulaire présente une surface non ajourée prolon- geant le passade central située sur l surface supérieure de talla sorte que 1- section latérale du passage prolongé augmente progressivement en s'éloignant e la pièce S annulaire et le dis- positif d'entrée a g.z comprend un tuyau rilde pour relier ce dispositif à une source extrîcure de gaz t gaIement pour sus- pendre ce dispositif près de la surface inférieure du réceptacle contenant le liquide dans lequel le dispositif en fonctionnement est immergé. 20. Installation pour le traitement des liquides comprenant deux ou plusieurs dispositifs suivrnt l'une des revendications 18 et 19,caractérisée en ce que ces dispositifs sont séparés l'un de l'autre suivant un plan horizontal et présentent des éléments rigides d'écartement qui relient ces dispositifs,ainsi qu'un tuyau rigide d'entrée de gaz qui relie chaque dispositif à une source extérieure de gaz. 21. installation suivant la revendication 20,caractériséc en ce qu'un tube d'entrée de gaz relie deux ou plusieurs dispositifs à une source extérieure de gaz et les éléments rigides d'écartement reliant deux ou plusieurs dispositifs comprennent des tubes d'alimentation en gaz qui relient un tuyau d'entrée de gaz aux deux ou plusieurs dispositifs.