Brevet FR2301293A1 — publié le 19760917

La présente invention est relative aux procédés et appareillages destinés au traitement des liquides et faisant intervenir le passage d'un liquide à travers une couche ou lit d'un matériau granulé. Elle vise plus particulièrement l'opération au cours desquelles ledit matériau après une certaine période d'usage doit être évacué de la zone opératoire, par exemple en vue d'un traitement de nettoyage ou de régénération, puis doit être remis en place dans la dite zone , et cela notamment dans le cas où, pour une raison ou une autre, le liquide à traiter ne peut être utilisé pour cette opération qu'en quantité limitée, par exemple à cause de son prix élevé. A titre d'exemple non limitatif, on se réfèrera dans la suite aux installations dans lesquelles on soumet un eau à pureté très élevée à une filtration et à une déminéralisation par passage à travers un lit de résines d'échange d'ions. I1 est nécessaire de procéder à intervalles réguliers à un décolmatage de la masse de résines, considérée comme lit filtrant, et à un transfert de cette masse à une tour où, après séparation des résines, chacune d'elle est régénérée, en vue de servir à une opération ultérieure. A cet effet, selon l'invention, et dans le but d'utiliser la quantité minimale d'eau, on procéde par les étapes suivantes 1 - l'alimentation en eau à traiter étant interrompue,on vidange partiellement l'appareil pour abaisser le plan d'eau au-dessus du lit de résine; 2 - onenvoie de bas en haut à travers le lit de résine un courant d'air sous pression pour rendre fluide ce lit; 3 - on introduit dans l'espace vide de l'appareil situé au-dessus du lit de résine de l'air sous pression 4 - on ouvre l'orifice d'évacuation de la résine et on commence à recueillir cette dernière; 5 -immédiatement après l'étape n04, on envoie dans le lit de résines des jets d'eau horizontaux dirigés de la périphérie vers le centre, à un débit légèrement inférieur au débit d'écoulement par l'orifice d'évacuation; 6- qnand la résine est "dénoyée" , on interrompt l'introduction d'air de l'étape n03, en maintenant au-dessus du lit èn cours d'évacuation une pression inférieure à la perte de charge dans la conduite d'évacuation, et en maintenant les jets d'eau hori zontaux de l'étape n05, jusqutà ce que toute la résine soit pas sée dans la conduite d'évacuation. 7 - on ferme alors l'orifice d'évacuation et on entraîne les résidus de résine subsistant dans la conduite par une introduction latérale d'eau. 8 - on peut alors former un nouveau lit de résine fraîche par introduction de bas en haut par la conduite d'évacuation. Il résulte clairement de la décomposition de l'opération en ses étapes élémentaires que les seuls besoins en eau sont réduits aux jets de balayage horizontal radial de l'étape n"5 et subsidiairement à l'évacuation du résidu de l'étape n07, besoins évidemment très limités, puisque la fluidisation et le refoulement de la résine en vue de son évacuation résultent essentiellement de l'action de l'air sous pression et du reliquat d'eau en cours de traitement, tandis que les jets de balayage ne représentent qu'un appoint minime Quand il s'agit d'une eau à pureté très élevée, d'une résistivité moyenne de 10 mégohms, le prix de cette eau est tel que l'éconqmie représentée par la mise en eouvre de ce procédé est considérable. L'invention vise également un appareillage pour la mise en-oeuvre de ce procédé, appareillage caractérisé par la combinaison d'une capacité de traitement d'un liquide par passage à travers un lit de matières granulées, de conduites d'admission de liquide brut, d'évacuation de liquide traité, d'admission d'air comprimé d'une part de bas en haut à travers le lit de matière granulée, et d'autre part au-dessus de celit, de répartition de jets de liquide dirigés horizontalement depuis la périphérie du lit vers le centre, et d'évacuation de la matière granulée vers la partie centrale du lit, et de vannes permettant de commander l'admission et l'évacuation des différents éléments selon la succession d'étapes précitée. Le dessin annexé servira d'illustration à la description du fonctionnement dé cet appareillage , dans son application au traitement de filtration et de déminéralisation de l'eau par des résines d'échange d'ions. Sur ce dessin, on a désigné par 1 la capacité où s'effectue le traitement, consistant à faire passer de l'eau brute à travers un lit de résines d'échange d'ions 2. La conduite d'alimentation en eau brute à traiter 3,commandée par-une vanne 4, débouche en 5 dans la capacité 1 au-dessus du lit 2. Une première conduite dgair comprimé 6 commandée par une vanne 7 débouche dans la partie supérieure de la capacité 1, au-dessus du lit 2, et uneseconde 8, commandée par une vanne 9 débouche au-dessous gn plateau perforé 10 supportant le lit 2. Un évent il muni d'une vanne 12 permet d'évacuer la surpression régnant dans cette dernière zone. Une conduitecirculaire perforée 13 est placée à la périphérie du plateau 8 et alimentée par une conduite 14 commandée par une vanne 15. L'eau traitée estrecueillie par une conduite 16 équipée d'un piège à résine 16' et d'une vanne 17, et débouchant en 18 dans le fond de la capacité 1. Enfin, le plateau 10 présente en son centre un orifice 19 par lequei les résines peuvent être évacuées dans une conduite 20, munie d'une vanne 21. Au-dessous de cette vanne 21 débouche une dérivation 22 de la conduite principale d'amenée d'eau de service, commandée par une vanne 23. Le tableau ci-après résume les positions respectives des vannes ,au cours des étapes précitées, avecles opérations qui en résultent. L'étape O se réfère au fonctionnement normal de l'installation . Les lettres O et F se réfèrent à la position ouverte ou fermée des vannes. ETAPE VANNE VANNE VANNE VANNE VANNE VANNE VANNE VANNE OPERATION N 4 17 7 12 9 15 21 23 Fonctionnement 0 O O F F F F F F normal Abaissement 1 F O O F F F F F plan d'eau Fluidisation 2 F F O F O F F F des résines Mise en compres 3 F F O F F F F F sion lit fluidisé Début évacuation 4 F F O F F F O F résines 5 F F O F F O O F Evacuation Achèvement 6 F F F F F O O F évacuation Evacuation 7 F F F F F F F O résidu Remplissage 8 F F O O F F O F résines Bien entendu, dans l'étape 8 ,les résines cheminent de bas en haut dans la conduite20, et immédiatement après cetteétape 8, on peut amorcer une nouvelle étape 0. Comme -indiqué dans le préambule de la présente description, l'invention n'est pas limitée à cette application particulière mais vise plus généralement le traitementde tout liquide parpassage à travers une couche d'une matière granulée quelconque. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traitement d'un liquide par passage à travers une couche de matériau granulé, du type dans lequel ledit matériau après un certaine période d'usage doit être évacué de la zone opératoire, par exemple en vue d'un traitement de nettoyage ou de régénération, puis doit être remis en place dans ladite zone, caracterisé en ce que dans le cas où pour une raison ou une autre; le liquide à traiter ne peut être utilisé pour cetteopération qu'en quantité. limitée,par exemple à cause de son prix,on procède par les étapes suivantes a- l'alimentation en liquide à traiter étant interrompue, on vidange partiellement l'appareil pour abaisser le plan de liquide au-dessus du lit de matériau granulé b- on envoie de bas en haut à travers le lit de matériau granulé un courant d'air sous pression pour rendre fluide ce lit; c- on introduit dans -l'Qspace vide de l'appareil situé au-dessus du lit de matériau granulé de l'air sous pression d-- -on ouvre l'orifice d'évacuation- de la matière granulée et on commence à recueillir cette dernière;; e-. immédiatement après l'étape d, on envoie dans le lit de matériau granulé des jets de liquide horizontaux dirigés de la périphérie vers le centre, à un débit légèrement infétieur: au débit d'écoulement par l'orifice d'évacuation;; f- quand la matière granulée est "dénoyée" , on interrompt l'introduction d'air de ltétape c en maintenant au-dessus du lit en cours d'évacuation une pression inférieure à la perte de charge dans la conduite d'évacuation et en maintenant les jets de liquides horizontaux de l'étape e, jusqu'à ce que toute la matière granulée soit passée dans la conduite d'évacuation g-on ferme alors l'orifice d'évacuation et en entraîne les rési dus de matière granulée subsistant dans la conduite par une introduction latérale de liquide. h- - on peut alors former un nouveau lit de matière granulé fraîche par introduction de bas en haut par la conduite d'évacuation. 2. Appareillàge.- pour la mise en oeuvre de ce procédé, appareillage caractérisé par la combinaison d'une capacité de traitement d'un liquide par passage à travers un lit de matières granulées de conduites d'admission deliquide brut, d'évacuation de liquide traité, d'admission d'air comprimé d'une part de bas en haut à travers le lit de matière granulée, et d'autre part au-dessus de ce lit, de répartition dejets de liquide dirigés horizonta lement depuis la périphérie du lit vers le centre, et d'évacua tion de la matière granulée vers la partie centrale du lit, et devannes permettant de commander l'admission et l'évacuation des différents éléments selon la succession d'étapes précitées. 3. Application du procédé selon la revendication 1 et l'appareilla ge selon la revendication 2, au traitement de déminéralisation de l'eau par passage à travers un lit de résidus d'échange d'ions.