Brevet FR2298363A1 — publié le 19760820

La présente invention concerne un dispositif pour l'irradiation continue de matières mélangeables susceptibles d'être mises en tourbillons. Un tel dispositif est déjà décrit dans le DT-OS 2 337 406. Ce dispositif sert à détruire les germes de boues d'eaux usées ou d'eaux t eaux usées proprement dites, ce qui d'une part est nécessaire pour permettre d'utiliser ces produits dans l'agriculture ou coupe dépôt de boues usees, dans des installations de traitement d'eaux usées dans les communes ou encore pour évacuer des eaux usées provenant d'installations de traitement dans des rivières ou canaux, ou encore pour utiliser ces eaux en irrigation.En outre, cette installation convient pour irradier des liquides faiblement visqueux ou fortement visqueux, ou encore des émulsians que llon veut exposer à une irradiation intense par exemple pour favoriser une polymérisation. Dans beaucoup de domaines, on connait des processus de réalisation qui ne se déroulent qu'en recevant des quantités considérables de chaleur, de produits chimiques ou en se prolongeant dans le temps, et qui doivent être remplacés par des procédés économiques. Dans beaucoup de cas, on peut utiliser le rayonnement pour la mise en oeuvre de telles réactions. Le dispositif comm cl porte un récipient en forme d'auge, qui est traversé longitudinalement par les matières. Des agitateurs #:#it prévus dans le récipient pour assurer le mélange des matières dans ce récipient qui est relativement profond, pour amener autant que possible toutes les particules de matières dans la zone de pénétration des rayons d'électrons.Là profondeur de pénétration des rayons d'électrons dans une matière ayant une densité de i (i gr/cm) pour une puissance de 400 keV est de l'ordre de 0,6 mm; pour une puissance de 1,5 NeV, on arrive à environ 5 - et pour une puissance de 3 NeV on arrive environ à 10 m. En outre, un tel agitateur dont l'axe est dirigé longitudinalement par rapport au récipient, peut être suivi par un orifice tangentiel en forme de fente qui laisse échapper les matières perpendiculairement au faisceau d'électrons à la manière d'une buse, sous forte pression et grande vitesse. Dans cette zone, on peut prévoir des moyens supplémentaires pour créer une certaine turbulence, par exemple une grille de turbulence. Dans ce dispositif connu, le rapport entre la profondeur de pénétration des rayons d'électrons dans la matière et la hauteur de remplissage du récipient est très faible, de sorte que malgré les moyens prévus, décrits cidessus, on ne'arrive pas à une irradiation suffisante de toutes les particules ou encore il faut un temps de séjour trop important dans le récipient, de sorte qu'une grande partie des matières est irradiée pendant une durée inutilement longue ; cela se répercute sur le débit du dispositif et sur la consommation d'énergie nécessaire à la création des rayons d'électrons e t constitue ua inconvénient. in outre, dans un tel dispositif présentant une hauteur de remplissage relativement grande' par rapport à la profondeur de pénétration des rayons d'électrons, le volume exposé à la densité d'irradiation maximale est particulièrement réduit, car l'intensité du rayonnement aiminue en direction des bords du rayon-sensiblement selon une courbe en cloche ou courbe de gauss. .Le brevet français 74 Il 095 décrit déjà un dispositif pour la destruction continue de germes de mala die dans les boues résiduaires d'eaux usées, à l'aide de rayons d'électrons ; dans ce dispositif il est prévu une rigole pour la boue ; au moins dans la zone d'irradiation d'une source de.rayons d'électrons disposés au-dessus, est réalisé comme un fond de buse pour l'envoi d'un fluide-sous pression, et à l'extrémité d'alimentation de la rigole, il est prévu un moyen pour introduire la boue résiduaire suivant une couche d'épaisseur régulière, mais globalement mince. Le DT-AS 2 208 160 décrit une installation pour traiter des boues résiduaires d'eau usées, ctest-à-dire pour détruire les germes de maladie, comme par exemple les virus, les bactéries , les parasites ; dans cette installation, la boue est irradiée par des rayons %fournis par une source de cobalt 60 radioactif. La boue passe sur des éléments d'irradiation, suivant une couche relativement mince. Les inconvénients de ce type d'irradiation de boue résident dans les mesures de sécurité et les écrans de protection très importants qu'il faut avoir. A cela s'ajoute le coût élevé des matières radio-actives et du fait de la demi-durée de vie relativement courte du cobalt 60, il est nécessaire de prévoir un complément de charges annuel environ 12%.A cela s'ajoute que ces sources d'irradiation radoi-actives ne peuvent s T ar- rêter, si bien que les frais d'irradiation sont très élevés du fait du coût très élevé de la matière radio-active. A cela s'ajoutent encore des considérations psychologiques très im- portantes qui s'opposent à l'installation de sources d'irradiation fortement radio-actives dans les zones très peuplées. De plus, les mesures de sécurité nécessaires pour le rechar gent qu'il faut effectuer dans les intervalles de un à deux ans, ainsi que le stockage des éléments d'irradiation épuisés posent des problèmes très importants. La présente invention a peur but de créer un dispositif du type ci-dessss qui a l'aide de moyens simples permet d'arriver a mie irradiation parfaitement régulier e et de ce fait, économ e du point de sue de l'énergie pour les particules de matières, ce dispositif devant pouvoir J'utiliser simultanément poar des tierces très différentes, ayant des propriétés différentes. À cet effet, 1 'invention concerne un dispositif du type ci-dessus caractérise ce que le récepteur se compose de plusieurs rigoles, légèrement inclinées par rapport au plan horisontal, en étant disposées parallèlement dans le sens de passage des produits et en étant juxtaposées sans intervalle, ces auges ayant un fond essentiellement plat et des conduites de liaison, ainsi que des pompes, l'ensemble étant conté en série, et en ce que la source d'électrons s'étend trans versalement à la direction de passage, sur toutes les rigoles. Grâce à ces caractéristiques on obtient que la matière à traiter soit toujours exposée de façon alternée sous la forme d'une couche mince, régulière, ayant une épaisseur de 5 à 30 ni, à une irradiation par des rayons d'électrons, et en ce que de plus, la zone du champ d'irradiation soit fortement mélangée par la aise en circulation par des poupes amenant les produits dans la rigole suivante pour y être de nouveau étalés suivant une couche et traverser la zone d'irradiation. De cette façon, on arrive à une probabilité statistique extrêmement élevée pour que toutes les particules soient irradiées régulièrement.Du fait que les diverses rigoles soient parallèles et soient Jointives, et que la source d'électrons s'étend sur toute la longueur de l'ensemble des rigoles, on obtient une même densité d'irradiation dans toutes les rigoles et de plus, on évite toute perte d'énergie. Le nombre de passages c'est-à-dire le nombre de rigoles dépend entre autres de l'énergie d'irradiation (dose), de l'épaisseur de la couche et de l'intensité de l'agitation du mélangé. Pour améliorer encore les résultats, il est particulièrement avantageux suivant une autre caractéristique de l'invention1 que dans les rigoles, au niveau de l'intensité d'irradiation la plus importante, le dispositif comporte des moyens pour mélanger par tourbillonnements, les produits, mécaniquement et/ou fluidiquement.Une telle installation peut avantageusement être constituée par un échelon descendant dans le-sens de l'écouleaent, prévu dans chaque rigole. Corme les matières tombent par dessus cet échelon, l'écoulement est troublé ce qui aboutit à un mélange par tourbillonnement de la couche et ainsi à na inversion de couche des diverses particules de matières au nival de la surface supérieure. Un autre type d'inversion de couche de la matière qui s'écoule en couches ou nappes rinces, et qui agit plus profondément et produit piatiquemet un renversement complet de la couche, s'obtient lorsque l'on a un fond de buse, étroit, de préférence au niveau de l'irradiation la plus intense, et que l'on insufle#del'air comprimé ou de l'oxygène sous pression à travers le fond de la rigole, dans la couche.Lorsque l'inversion de la couche se fait par l'intermédiaire d'un échelon, on inbuff1;##en# même temps de l'air comprimé par l'intermédiaire du fond de buse, dans la couche, on assure non seulement un traitement de celle-ci par addition d'oxygène, mais on réalise également un nettoyage permanent du dépôt au niveau de l'échelon et on évacue les éléments qui pourraient rester. En complément il est à remarquer que comme cela est connu, l'oxygène de valence 2 se transforme en oxygène de valence 3 (ozone) sous l'effet de l'irradiation par les électrons. Or l'ozone est très fortement destructeur de germes. Comme moyen pour assurer le mélange mécanique par tourbillonnements des matières, peut être constitue suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention par un rateau de préférence élastique. Pour arriver à une introduction aussi régulière que possible des matières dans chaque rigole, pour une couche d'épaisseur régulière correspondant à toute la largeur, il est avantageux qu'à l'extrémité sUpérieure de chaque rigole, on prévoit une buse d'entrée plate, de section rectangulaire, s'étendant sur toute la largeur. De façon avantageuse, la hauteur de la buse est réglable de façon que 1'épaisseur de la couche puisse être modifiée de façon simple. Pour arriver à un écoulement régulier hors des buses, on fait précéder les buses d'une chambre de pression qui va de préférence en se rétrécissant, vers chaque buse. En outre, il est particulièrement intéres- sant que l'ensemble des rigoles soient réalisées enune seule pièce, les rigoles étant séparées par les cloisons. L'angle d'inclinaison des rigoles par rapport au plan horizontal, est suivant les propriétés des matières de l'ordre de 5 à 30- et nota ent de 8 à 120 dans la plupart des applications. Le dispositif selon l'invention. offre en outre, l'avantage que suivant une réalisation intires- sante, il comporte un dispositif de dégasage dans au moins une conduite de liaison. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés, dans lesquels - la figure l est une coupe verticale d'un dispositif selon linvention, vu dans le sens de l'écoulement d'une rigole de transfert, l'ensemble étant représenté schématiquement - la figure 2 est une vue de face du dispositif de la figure i ;; - la figure 3 est une coupe horizontale du dispositif suivant la ligne de coupe III-III de la figure l - la figure 4 est une vue correspondant a la figure l d'une légère variante du dispositif - la figure 5 est une vue correspondant à la figure l d'une autre variante du dispositif - la figure 6 est une coupe horizontale du dispositif de la figure 5, suivant la ligne de coupe Vi-Vi. Le dispositif selon l'invention se compose d'un grand nombre (dans le cas présent il s'agit de dix) de rigoles d'écoulement l en forme d'auge qui sont ouvertes vers le haut. Les rigoles d'écoulement sont montées de façon fixe et le cas échéant, leur inclinai.son par rapport au plan horizontal est réglable. Les rigoles font par rapport au plan horizontal un angle compris 5 et 30 et de préférence, entre 8 et 120 et notamment 100 pour leur fond 2.Les rigoles i sont parallèles les unes aux autres et de façon jointive, pour la direction de passage 3, de sorte que les fonds 2 puissent entre constitues par des plaques continues. il en résulte qu'à l'exception des deux parois latérales extérieures 4, les autres parois latérales des diverses rigoles l sont formées par des cloisons 5. A l'extrémité supérieure de chaque rigole 1, c'est-à-dire au niveau de son entrée, il est prévu une chambre de pression 6 délimitée par le fond 2, les parois latérales ou cloisons 4 et 5 et une paroi frontale 7, ainsi qu'une tôle de limitation 8, supérieure placée entre les parois latérales ou cloisons 4, 5 et la paroi de fermeture frontale 7, cette tôle par exemple, étant fixée par soudure et itjcli,:e vers les fonds 2, dans la direction de l'écoulement 3. Entre la tôle de limitation 8 supérieure et le fond 2, il est prévu un orifice 9 fonctionnant comme buse et qui présente une section rectangulaire plate. Les buses 9 peuvent avoir une hauteur réglable par exemple à l'aide d'un tiroir de sortie, qui neut se blonuer. A l'extrémité inférieure, du c8té de la sortie de chaque rigole 1, il est prévu une bâche pour pompe, constituant le collecteur 10. Une conduite d'entrée débouche dans la chambre de pression 6 de la première rigole 1 dans la direction de passage 11, -et qui permet par exemple à l'aide d'une pompe d'alimentation 12 d'amener les matériaux à irradier par exemple des boues d'installation de traitement d'eau usées Le collecteur 10 de chaque rigole 1 est relié à la chambre de pression 6 de la rigole t, suivante dans te sens du passage par l1intermédiaire d'une conduite de liaison 13' chaque conduite de liaison 13' comporte une poepe 13 qui sert à pomper la matière à irradier dans la rigole suivante. Les matières à irradier qui sortent du coliec teur 10 de la dernière rigole I dans le sens de passage 11, arrivent dans un récipient collecteur 14 d'où ces produits sont extraits par une pompe d'évacuation 15. hu-dessus de la zone ouverte des rigoles 1, qui existe respectivement entre chaque buse 9 et le collecteur 10, il est prévu une source de rayonnement électronique 16 qui s'étend sur toute la largeur des rigoles I ; il s'agit d'un accélérateur d'électrons dont l'extrémité inférieure comporte une bride 17 munie d'une fenêtre de sortie 18 enserrée. Le faisceau d'électrons 19 peut sortir par cette fenêtre 18. Dans la zone de l'intensité de radiation la plus grande, c'est à dire sensiblement dans le plan edian 20 de la source d'électrons 16, on a des installations nour la mise en tourbillons , mécanique et/ou fluidique, de la mince couche de matière (par exemple la couche de boue d'eaux usées) qui, lorsque le dispositif fonctionne, s'écoule de charrue buse 9 en recouvrant le fond 2 de chaque rigole. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 3, il est prévu un échelon 21 à cet endroit ; cela signifie que le fond 2 se compose de deux plaques de fond 2', 2" décalées verticalement l'une par rapport à l'autre ; la plaque de fond 2" -est en aval dans le sens de l'écoulement 3. Lorsque la couche mince par exemple formée de-boue d'eaux usées passe par dessus cet échelon 21, il se produit un tourbillonnement qui amène d'autres particules de matières à la surface de la veine de liquide.De plus, sur le côté inférieur de 1'échelon 21, on a prévu un mince fond de buse 22, qui s'étend sur toute la longueur de 1'ensemblede la rigole 1, comme cela ressort de la figure 3. En-dessous de ce mince fond de buse 22, on a également prévu une chambre de gaz sous pression 23, continue, qui distribue un gaz de tourbillonnement par exemple de l'air ou de l'oxygène pur par l'interm#diaire d'une conduite de gaz 24, ce gaz étant sous pression. Dgns l'exemple de réalisation de la figure 4, on a un rateau élastique 25 au niveau de la zone où le rayonnement est le plus intense ; ce rateau plonge dans la mince nappe qui s'écoule et assure le tourbillonnement et le mélange mécanique de cette nappe. En outre, en variante ou en accessoire, on peut prévoir à cet endroit une buse de gaz sous pression, au-dessus de chaque rigole 1, pour souffler par le haut du gaz sous pression sur la mince couche qui s'écoule #et mélanger celle-ci par tourbillonnement. Dans l'exemple de réalisation des figures 5 et 6, chaque rigole est subdivisée en deux segments da rigole 1', irr, disposées en sens opposé et inclines dans la direction d'écoulement 3'. Le premier segment de rigole 1' est réalisé comme les rigoles l décrites ci-dessus, alors que le second segment de rigole 1" est décalé, latéralement (voir figure 6) en étant raccordé au collecteur 10' du premier segment de rigole l' ; le liquide à traiter quitte ce collecteur 10' par un orifice de sortie 9' en forme de buse, à section rectangulaire (comme l'orifice de buse 9). Le liquide est pompé par des pompes l3ll du collecteur 10" de chaque second segment de rigole 1' pour amener dans la chambre de pression 6 de la rigole adjacente. L'avantage de ce mode de réalisation est qu'il suffit d'un nombre moitié moindre de no-Te~ de circulation 13't. La différence de la densité d'irradiation des deux segments de rigole 1' et lX est négligeable puisque la différence de hauteur des fonds 2 dans le plan central 20 de la source d'éleetrorst6 n'est que de quelques centimètres du fait de la faible inclinaison des rigoles et de la faible longueur des segments de rigole 1', 1". Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir autres variantes. sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Dispositif pour irradier en continu des matières mélangeables et susceptibles de tourbillonner, notamment des boues d'eaux usées, des eaux usées ou des produits de l'industrie se présentant sous la forme de dis- persions, de solutions, ou d'émulsions, à l'aide d'un récepteur placé sous une source d'électrons d'une puissance de 300 à 800 keV, ce récepteur étant traversé par les matières dans la zone d'irradiation de la source d'électrons, sous la forme d'une couche mince sensiblement perpendiculaire à la direction des rayons, ainsi que des moyens pour mettre en circulation les produits, dispositif caractérisé en ce que le récepteur se compose de plusieurs auges ou rigoles (l), légèrement inclinées par rapport au plan horizontal, en étant disposées parallèlement dans le sens de passage (3) des produits et en étant juxtaposées sans intervalle, ces rigoles ayant un fond essentiellement plat (2), et des conduites de liaison (13') ainsi que des pompes (13), l'ensemble étant monté en série, et en ce que la source d'électrons (16) s'étend transversalement à la direction de passage, sur toutes les rigoles. 20) Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que dans les rigoles (l), au niveau de l'intensité d:'.irradiation la plus importante, le dispositif comporte des moyens pour mélanger par tourbillonnements, les produits, mécaniquement et/ou fluidiquement. 30) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'installation est constituée par un échelon (21) descendant dans le sens du passage (3) et dont la partie inférieure comporte un fond de buse étroit (22). 4 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'installation est constituée par un rateau (25). 50) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'installation est constituée par une buse de gaz comprimé dirigée par le haut sur les rigoles (1). 60) Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure de chaque rigole (l) comporte une buse d'entrée (9) plate, s'étendant sur toute la largeur de chaque rigole (1), cette buse ayant# une section rectangulaire et une hauteur réglable, cette buse étant précédée par une chambre de pression (6)s en amont. 7-} Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble des rigoles (i) est réalisé en une seule pièce, les rigoles étant séparées par des cloisons (5). 8-} Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une conduite de liaison (13') comporte une installation de dégazage. 9 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des rigoles (i) par rapport àl' horizontale est comprise entre 5 et 30 et correspond notamment a 10 . 10 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rigoles se composent d'au reins deux segments (1, , disposés en sens opposés.