Brevet FR2421145A1 — publié le 19791026

L'invention concerne la désinfection de l'eau en général et plus particulièrement les distributions d'eau potable. Actuellement il existe divers procédés pour rendre potable de grandes quantités d'eau pour la consommation. Le premier et le plus utilisé est la javélisation qui consiste a diluer dans l'eau un produit chloré (eau de javel) avec naturellement des inconvénients importants, notamment en ce qui concerne le goût. Le deuxième, également très utilisé, est l'ozonisation qui consiste a traiter 11 eau par de l'ozone produit a l'aide d'effluves électriques dans l'air. Des études récentes ont montré que ce procédé n'est pas sans danger pour le consommateur. Enfin, un dernier procédé consiste à traiter l'eau par un rayonnement ultraviolet, ce qui est un procédé assez peu productif, peu efficace et grand consommateur d'énergie. Le but de l'invention est de réaliser un nouveau procédé de désinfection de l'eau qui élimine les inconvénients précédents, c'estardire dire qui soit a la fois efficace, facile a mettre en oeuvre et qui ne nécessite qu'une faible consommation d'énergie. L'invention consiste à bombarder la surface de l'eau par des ions négatifs et a diviser l'eau pour augmenter la surface d'échange. Les ions négatifs sont produits par effet Corona a l'aide de rampes garnies de pointes et portées a un potentiel négatif élevé, et le bombardement de l'eau est obtenu en plaçant celle-ci à faible distance de ladite rampe et en la reliant électriquement à la terre, c'est-à-dire au potentiel zéro. La division de l'eau peut être obtenue simplement et statiquement en la disposant en couche mince dans une cuve métallique de faible profondeur reliée à la terre. Elle peut également être obtenue d'une manière dynamique par écoulement d'une lame mince au-dessus d'un déversoir qui peut affecter, ainsi que la rampe, la forme d'un secteur de cylindre à axe horizontal, ou encore d'un cylindre complet à axe vertical. Enfin, il est également possible d'insuffler l'air chargé d'ions négatifs au sein du liquide afin de constituer une émulsion d'air dans l'eau, la migration des ions négatifs vers l'eau se faisant à l'intérieur de chaque bulle produite et pendant la durée de l'ascension de cette bulle jusqu'à la surface, D'autres particularités de l'invention apparaitront dans la description qui va suivre de divers modes de réalisation pris comme exemples et représentés sur le dessin annexé, sur lequel la fig. 1 représente schématiquement en coupe l'appareillage statique; les fig. 2 et 3 représentent également schématiquement et en coupe les appareillages dynamiques a écoulement laminaire de l'eau; la fig. 4 représente schématiquement en coupe l'appareillage a émulsion. Sous sa forme la plus simple, le procédé peut être mis en oeuvre à l'aide de l'appareillage représenté sur la fig. 1 et qui comprend une ou plusieurs rampes parallèles 1 garnies de pointes 2 et placées a faible distance au-dessus d'une cuve 3 de faible profondeur contenant une lame d'eau 4 de faible épaisseur, par exemple de l'ordre du centimètre. La cuve 3 doit être conductrice, de préférence métallique, par exemple en acier inoxydable et se trouve réunie à la terre, c'est-a-dire à la source de potentiel zéro. La rampe 1 au contraire est portée à un potentiel fortement négatif par rapport a la terre de manière à produire des ions négatifs mais sans atteindre la tension qui permet la production d'effluves qui engendreraient de l'ozone. Les ions négatifs produits se trouvent propulsés par le champ électrique et tout naturellement attirés par l'eau dans laquelle ils pénètrent. Naturellement, pour une production industrielle de quelque importance, il est préférable d'utiliser une circulation continue de l'eau comme dans l'exemple représenté sur la fig. 2 où l'eau, arrivant par un canal 5, passe au-dessus d'un déversoir 6 en s'écoulant par ruissellement sous la forme d'une lame mince entourant la surface de ce déversoir, qui a de préférence une surface courbe, par exemple en secteur de cylindre à axe horizontal. Le déversoir 6 est naturellement là encore métallique et réuni a la terre tandis que la rampe 7 enveloppe d'aussi près que possible cette surface. Dans ce cas, l'eau a stériliser arrive en permanence par 5 et se trouve évacuée en permanence par le bac de réception 8 à la base de la lame mince, avec naturel lement une possibilité de recyclage partiel si cela s'avère nécessaire. A titre de variante on peut, comme dans l'exemple représenté sur la fig. 3, laisser ruisseler la lame mince d'eau à la surface extérieure d'une paroi cylindrique 9 à axe vertical. L'eau arrive de bas en haut a l'intérieur de cette paroi et s'écoule au-dessus du bord supérieur de cette paroi pour ruisseler de haut. en bas le long de la surface extérieure de celle-ci jusqu'au bac de réception circulaire 10 entourant la paroi 9 et se raccordant de manière étanche avec celle-ci. L'ensemble est îà encore métallique et réuni à la terre, tandis que la rampe il affecte de préférence la forme d'un cylindre a axe vertical entourant coaxialement l'enveloppe 9. En variante des procédés dynamiques, au lieu de diviser l'eau on peut diviser l'air chargé des ions négatifs en utilisant l'installation représentée sur la fig. 4 dans laquelle les ions, produits par une rampe 12 alimentée par une traversée isolante 13, sont insufflés par une soufflante 14, symbolisée par une hélice, a travers le fond perforé 15 d'une cuve 16 de manière a produire dans cette cuve une émulsion de bulles d'air chargées d'ions négatifs dans l'eau.Le fond perforé 15 n'occupe de préférence qu'une partie de la surface de la cuve, au centre de celle-ci, de telle manière que l'émulsion produite au centre et qui est d'une densité plus faible que l'eau se trouve entrainée verticalement vers le haut et induise de ce fait au sein du liquide un mouvement toroïdal représenté par les flèches de circulation 17 afin d'obtenir un traitement systématique de toute la masse du liquide de la cuve. Naturellement cette cuve, entièrement métallique et réunie à la terre, est alimentée par sa base en 18 et l'eau désinfectée s'écoule par trop-plein en 19. Dans tous les cas on obtient une désinfection très efficace de l'eau, le résultat dépendant naturellement des nombreux paramètres choisis. Pour montrer cette efficacité on s'en tiendra a rendre compte d'un essai dans le cas simple de la fig. 1, dépendant de peu de paramètres et de ce fait aisément reproductible 1 - Principe des essais Dans un local à température constante, on met en évide---e par subculture l'action désinfectante des ions négatifs à divers temps, sur trois souches bactériennes en mélange et en milieu aqueux (eau distillée stérile). Cet essai est réalisé par rapport a un essai témoin, non traité aux ions négatifs. 2 - SOUCHES UTILISEES - Escherichia coli A 223 - Pseudomonas fluorescens 52191 v Streptococcus faecalis 5855 En provenance de l'institut Pasteur de Paris. Ces souches après repiquage sont utilisées en mélange dans l'eau distillée lors de l'essai. 3 - Appareillage Le dispositif d'ionisation négative comporte quatre rampes de 40 cm de longueur distantes de 10 cm et situées à 7 cm d'une lame d'eau statique de 1 cm d'épaisseur contenue dans un bac en acier inoxydable mis a la terre. Ce dispositif est placé dans un local thermostat8 à 250C + 10C. 4 - Réalisation de l'essai Une série-témoin est réalisée en tubes a essai renfermant de l'eau distillée ensemencée avec une suspension en mélange des trois germes. Dans le lot témoin aux temps 0, 3, 6 et 24 heures, on procède a des prélèvements des subcultures sur gélose ordinaire puis on dénombre les colonies bactériennes après 48 heures et 5 jours de repiquage. Pour l'essai proprement dit, soumis a l'influence des ions négatifs, on procède de la même façon et aux mêmes temps. La suspension des trois germes bactériens est mise dans le bac en acier inoxydable puis aux temps 0, 3, 6 et 24 heures, on procède aux prélèvements et au repiquage et au dénombrement des colonies aux temps 48 heures et 5 jours. 5 - Résultats Les résultats de l'essai sont consignés dans le table (exprimés en colonies/millilitres). Temps de lecture Série-témoins n'ayant Série essai soumis à *env. des subcultures pas subi d'ionisation l'ionisation 48 heures 5 jours 48 heures 5 jours Temps de marche du dispositif d'ionisation négativ 0 5430 7075 3 heures 2550 2726 165 262 90% 6 heures 4780 5280 207 284 95% 24 heures incomptable du fait 74 137 99% de la dilution unique * % de diminution par rapport aux témoins. On assiste donc dans cet essai à une diminution très significative du nombre des germes bactériens. Par ailleurs il est clair que l'installation est des plus simples et que la désinfection de l'eau s'obtient sans laisser aucune trace d'aucun produit chimique au sein du liquide, donc sans aucun danger possible pour le consommateur. Enfin, la production de tension électrique élevée mais d'une intensité relativement faible ne pose pas de problème technologique majeur et ne produit pas de consommation électrique importante. REVENDICATIONS 1. Procédé de désinfection de l'eau caractérisé par le fait que l'on bombarde la surface de l'eau à l'aide d'ions négatifs produits par effet Corona a partir d'une rampe garnie de pointes et portée à un potentiel fortement négatif par rapport aux parois en contact avec l'eau, et que l'on augmente ladite surface d'échange par la réalisation d'une lame mince, statique ou dynamique, ou d'une émulsion. 2, Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend une partie conductrice en contact avec l'eau et réunie électriquement à la terre, et une rampe de pointes située à distance réduite de la surface de l'eau et portée à un potentiel fortement négatif par rapport à la terre. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la partie conductrice constitue une cuve peu profonde recouverte d'une lame liquide mince à l'état statique au-dessus de laquelle se trouve-la rampe de pointes. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la partie conductrice est constituée par un déversoir à surface courbe à génératrices horizontales audessus de laquelle s'écoule l'eau sous une forme laminaire et que la rampe enveloppe ladite surface. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la partie conductrice constitue une surface cylindrique à axe vertical alimentée en eau de bas en haut en son intérieur jusqu'à son bord supérieur horizontal où l'eau déborde et s'écoule en lame mince sur sa face extérieure, la rampe de pointes étant également cylindrique et enveloppant cette surface. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la surface conductrice est en forme de cuve métallique dont une portion centrale du fond est garnie de perforations et alimentée en air par une soufflante, la rampe de pointes étant disposée entre ladite surface perforée et ladite soufflante avec une traversée isolante de la paroi du conduit d'insufflation.