Brevet FR2379313A1 — publié le 19780901

L'invention concerne une installation pour l'envoi d'un gaz ou d'un mélange de gaz au sein d'une masse liquide contenant des matières en suspension propres à réagir avec ce ou ces gaz, par exemple pour lsenvoi d'air ou d'oxygène dans des eaux usées, en vue de leur épuration par le procédé dit des boues activées, procédé suivant lequel on oxyde les matières polluantes en suspension qui sont ainsi transformées, décantées et éliminées, pour une grande partie tout au moins. Jusqu'à présent, cet envoi d'air ou d'oxygène a été effectué en dirigeant ce gaz sous pression, vers le fond d'un récipient (tel qu'un bassin daaération), alimenté par les eaux usées à épurer, l'envoi se faisant à l'aide de tubes ou de diffuseurs assurant une bonne répartition du gaz au sein de la masse liquide, afin d'obtenir une émulsion aussi homogène que possible. Cette disposition est complétée par des moyens d'évacuation ou de réutilisation du liquide ainsi traité.Le matériel d'un tel ensemble est toutefois d'un court d'installation et de fonctionnement assez élevé, car li demande une assez forte dépense d'énergie pour sa mise en oeuvre et, par ailleur; il nécessite un entretien assez délicat, en particulier pour le compresseur envoyant le gaz sous pression et pour les diffuseurs qui se colmatent fréquemment On a amélioré le processus d'envol de gaz d'oxydation en ayant recours à des aéroéjecteurs fonctionnant suivant le principe d'un venturi. Dans ces appareils, le liquide, aspiré par une pompe immergée et choisie pour op6- rer à des caractéristiques de fonctionnement optimales, est refoulé vers un divergent à très grande vitesse, en créant, en amont de ce divergent, une zone de dépression prononcée. Cette zone est en communication avec une source du gaz du traitement 'atmosphère, si le gaz est l'air), par une canalisation qui débouche au-dessus du plus haut niveau que la masse liquide peut atteindre, si celle-ci est amenée à présenter un volume variable dans le récipient ot elle est entreposée.Ainsi, le flux liquide induit un débit de gaz qui se mélange au liquide dans la zone de dépression et surtout dans le divergent lui-meme. Un tel dispositif, comportait son divergent monté hori- zontalement, est ordinairement disposé dans le fond ou peu au-dessus du fond du récipient recevant les eaux à traiter, afin d'éviter le dépôt des booes issues de ces eaux Ce dispositif procure, certes, des avantages sérieux3 en particulier quant à l'homogénéisation du mélange gaz/liquide, du fait de l'importance du débit de la pompe qu'on peut assurer.Il présente toutefois certains incon vénients - un risque de colmatage pour la pompe, car, si pour une raison quel conque, celle-ci est arretée pendant une longue durée, ou bien si l'effluent à traiter n'a pas subi une filtration primaire convenable, l'oute de la pompe s'obstrue plus ou moins et les caractéristiques de la pompe deviennent insuffisantes, - une grande sensibilité aux brusques variations des masses hydraules à traiter, - un rendement global assez faible, fortement fonction de la difféfianrre de niveau entre la hauteur libre du liquide et la profondeur d'immersion de la pompe. La présente invention a pour objet des installations du genre en question dénuées notamment des inconvénients venant d'entre signalés. Elle consi@@e essentiellement en ce que les installations pour l'envoi de gaz au sein d'une masse liquide chargée de matières en suspension et contenues dans un réci- pient, pourvues de moyens pour l'amenée de cette masse liquide Qrr récipient, de moyens de brassage de ladite masse dans ledit récipient et d'aspiration de gaz dans cette masse, moyens constitués par au moins @@ aéroéjecteur disposé peu au-dessus du niveau au-dessous duquel se déposent normalement les matières en suspension contenues dans la masse liquide à traiter, et de moyens d'évacuation, hors du susdit récipient, de la masse liquide, après que les gaz se sont répartis dans celles-ci, sonttelles que le divergent de l'aéroéjecteur présente son ouverture aval dirigée vers le bas. Avantageusement on dispose le divergent au centre du récipient et verticalement, en sorte que, lors du redémarrage de l'installation après une certaine période d'arrêt, la remise en suspension des matières qui ont décanté est assurée très rapidement. De toute manière, les orifices de la pompe ne risquent pas d'être bou chés et la pompe de l'aéroéjecteur fonctionne toujours dans les conditions optimales. L'installation selon l'invention permet d'augmenter fortement le rende ment en apport de gaz (exprimé en m3 d'air /KW), ce rendement étant d'au- tant plus élevé que les pertes de charge sont plus faibles par rapport à celles prévalant lorsque le dispositif aéroéjecteur est placé au fond du récipient. Le taux de transfert gaz/liquide, lié au temps de contact, n'est pas modifié, puisque l'éjection a lieu à profondeur sensible. De tout cela résulte une amélioration globale, qui peut atteindre au moins 30 % de l'apport en gaz ou en oxygène par exemple et une dépendance moins grande par rapport à la hauteur de liquide, crest-à-dire par rapport aux brusques changements de niveaux, donc de débits de la masse liquide. Enfin, la position centrale de l'aéroéjecteur induit des courants hydrauliques très homogènes, ce qui favorise évidemment la qualité des mélanges .dans le récipient contenant la masse liquide chargée. de particulès. Cette particularité peut etre encore accrue par la présence d'un cône de répartition, disposé à fond de récipient, au droit du divergent de l'aéroéje cteur dirigé vers le bas. On a surtout parlé dans ce qui précède d'une installation destinée à traiter, par l'air ou ltoxygène, des eaux usées, contenant donc des particules polluantes. Il doit etre bien compris que l'invention s'applique également dans de très nombreux autres cas et d'une façon générale chaque fois qu'une masse liquide (milie#maqueux, milieux organiques d'hydrocarbures, d'alcools, d'esters, d'éthers, etc) contenant des matières solides ou semi-solides en suspension, doit etre mise en contact intime avec au moins un gaz (ou une vapeur), inerte ou non à la phase liquide, de manière très homogène et très divisée, pour entraver, après séparation, par décantation notamment, le dépôt de ces particules, telles quelles ou après transformation. On va décrire ci-après, à titre d'indication > une installation établie selon l'invention, avec référence au dessin cj-annexé qui montre, dans sa figure unique, en coupe axiale schématique, un mode de réalisation d'une telle installation. En se référant à la figure, une cuve cylindrique d'aération l, de 220 cm de diamètre intérieur et de 480 cm de hauteur intérieure, est noyée dans le sol pour sa presque totalité, un couvercle-regard 2 et un disque ajouré 3 pour l'aération étant disposés au ras du sol 4, à la partie supérieure de ladite cuve. Dans cette cuve arrivent, par un tube d'amenée 5, en PVC, les eaux usées à traiter en provenance d'une source non figurée. Au droit du débouché dans la cuve 1 du tube 5, ces eaux tombent dans un panier-filtre 6 qui retient des corps étrangers éventuels et laisse passer la masse liquide 7 qui remplit la cuve 1 jusqu'à un certain niveau, ainsi qu'on le verra plus loin. Un aéroéjecteur 8, d'une puissance de 2 KW , fixé à des moyens d'attache, non représentés, solidaires de la cuve 1, est disposé dans la cuve peu au-dessus du niveau au-dessous duquel se déposent normalement les matières en suspension que contient la masse liquide 7, cet aéroéjecteur comporte essentiellement une pompe 9, un moteur 10, alimenté par des moyens électriques non représentés, et un divergent 11. L'appareil est positionné de manière telle que l'axe du divergent coïncide avec celui de la cuve et que son ouverture aval 12 soit à 50 cm du fond 13 de ladite cuve. La partie aval du divergent Il où se produit une dépression prononcée dans le flux hydraulique le traversant, lorsque l'appareil est en fonctionnement, est reliée, par une tubulure d'aération 14, avec la partie supérieure jamais immergée de la cuve, l'orifice supérieur 15 de ladite tubulure 14 étant situé peu au-dessous du disque ajouré 3. Un orifice 16 de trop-plein, constitué par l'orifice d'entrée d'un tube 17 légèrement incliné vers le bas à partir de la cuve l, est branché sur celle ci, en un point diamétralement opposé au panier-filtre 6, en sorte que la masse liquide, après un certain temps de séjour dans la cuve l, s'évacue, en se renalvelant, par l'orifice 16, dont la position détermine ainsi le niveau de cette masse dans la cuve. Le tube 16 débouche par un orifice 18 peu au-dessus du fond 19 d'un petit bassin régulateur 20 relié à l'air libre et d'où part, à l'opposé de l'ori- fice 18, une canalisation 21 de sortie des effluents traités qui sont rejetés ou réutilises, suivant les cas. Enfin, avantageusement, un cône 22 de répartition périphérique et de stabilisation des filets liquides, est disposé, pointe tournée vers le haut, sur le fond 13 de la cuve d'aération 1, au droit du divergent Il de la cuve 1. Le foiietionnement de l'installation décrite résulte déjà en partie de ce qui vient d'entre dit: Des eaux usées, à un débit de 0, 7 m3/h > présentant un degré de pollution exprimé en DBO5 (demande biologique en oxygène sur 5 jours) de 330mg/l, sont envoyées, en permanence, dans la cuve d'aération par le tube 5. Elles traversent le panier-filtre 6 qui retient d'éventuels corps étrangers solides de quelque importance et viennent alimenter la masse liquide 7 d'où sont évacuées > en un débit équivalent, par l'orifice 16 et le tube 17 (puis par le bassin 20 et la canalisation de sortie 21), les eaux ayant subi le traitement d'aération. Ce traitement résulte du fait que la pompe 9 de l'aéroéjecteur 8 aspire les eaux polluées et les dirige vers le divergent 11 où elles se mélangent intimement avec l'air aspiré, par la tubulure 14, dans la zone de dépression régnant en amont de ce divergent. Ainsi assure-t-on un brassage avec contact finement dispersé entre le gaz et le liquide et les matières polluantes des eaux se trouvent-elles parfaitement oxydées. Pendant toutes les opérations, la pompe fonctionne dans des conditions optimales (son-rendement reste voisin de 1 kg 02/KWh) et l'outre de la pompe reste toujours parfaitement dégagée. Quand au rendement en apport de gaz, il se stabilise aux environs de 17 m3 d'air/KWh mesurés sous une pression de 760 mm de mercure à une température de O# Celsius. REVENDICATIONS 1 - Installation pour l'envoi de gaz au sein d'une masse liquide chargée de matières en suspension et contenue dans un récipient, pourvue de moyens pour Ramenée de ladite masse liquide dans ledit récipient, de moyens de brassage de ladite masse dans ledit récipient et d'aspiration de gaz dans cette masse constitués par au moins un aéroéjecteur disposé peu au-dessus du niveau au-dessous duquel se déposent normalement les matières en suspension contenue dans la masse liquide à traiter, et de moyens d'évacuation, hors du susdit récipient, de la masse liquide après que les gaz se sont répartis dans celle-ci, caractériséepar le fait que le divergent du susdit aéroéjecteur présente son ouverture aval dirigée vers le bas. 2 - Installation selon la revendication 1, caractériséepar le fait llouver- ture aval de l'aéroéecteur se trouve à environ 50 cm au-dessus du fond du susdit récipient. 3 - Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le divergent est vertical. 4 - Installation selon la revendication 3, caractériséepar le fait que le divergent de l'aéroéjecteur est co-axial avec l'axe de symétrie vertical du susdit récipient 5 - Installation selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'un cône, pointe en haut, reposant sur le fond du susdit récipient, est co-axial avec l'axe du divergent.