Brevet FR2462923A1 — publié le 19810220

La présente invention est relative à un appareil de dessalement en continu utilisant des membranes échangeuses d'ions. On connaît bien un appareil de dessalement dans lequel on utilise une membrane échangeuse d'ions et cet appareil de dessalement est du type à fonctionnement discontinu. Récemment, on a proposé un système de dessalement comprenant un nombre d'unités de dessalement à fonctionnement discontinu, tel que requis dans un essai pour augmenter le rendement du dessalement du système complet, comme par exemple dans une demande de brevet japonais qui a été mise à l'inspection publique sous le numéro 51-51548.Il comprend des unités de dessalement connectées en série, chacune comprenant un réservoir contenant un liquide devant être dessalé (désigné ci-dessous comme liquide de dilution") et un réservoir contenant un liquide pour le dessalement du liquide de dilution (appelé ci-dessous liquide de "concentration") et un appareil de dessalement utilisant des membranes échangeuses d'ions intervenant entre ces réservoirs.En fonctionnement, tandis qu'on alimente l'unité de dessalement avec le liquide de concentration et le liquide de dilution, en utilisant des membranes échangeuses d'ions pour chaque unité de dessalement, il y a débordement de ces liquides avec transfert du réservoir précédent au réservoir suivant, l'un après l'autre, d'une manière telle qu'il y a transfert de sel de manière croissante du liquide de dilution au liquide de concentration avec appauvrissement en sel du liquide de dilution, comme requis lorsqu'il atteint le réservoir final. Ce dispositif est efficace pour augmenter la capacité de dessalement. Les réservoirs utilisés cependant sont ouverts à l'air à leurs parties supérieures et de ce fait, dans le cas où on doit dessaler du lait et d'autres produits alimentaires au moyen de l'appareil, la contamination par des microbes ou des germes de ces produits est très probable. En outre, un nombre relativement élevé de réservoirs volumineux entraîne le séjour du liquide dans l'appareil pendant une période de temps prolongée, ce qui rend le travail de nettoyage et d'entretien difficile. L'invention a pour but de procurer un appareil de dessalement du type continu qui n'utilise pas de réservoir et qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Un autre but de l'invention est de procurer un appareil de dessalement en continu qui présente un encombrement spatial relativement faible et qui est approprié à permettre le passage d'une petite quantité de liquide correspondant à un débit accru. L'invention a encore pour objet de procurer un appareil de dessalement en continu qui assure la non contamnation du produit par des microbes. Pour obtenir ces résultats, un appareil de dessalement en continu conforme à l'invention comprend une unité de dessalement ayant un compartiment de concentration et un compartiment de dilution, séparés par des membranes échangeuses d'ions, chaque compartiment ayant une entrée et une sortie ; un conduit d1alimentation en liquide brut ayant une pompe d'alimentation en liquide brut reliée a l'entrée précitée du compårtiment de dilution.; la sortie précitée du compartiment de dilution étant reliée au conduit précité d'alimentation en liquide brut sur le coté aspiration de la pompe d'alimentation de manière à obtenir ainsi un trajet de circulation du liquide de dilution à travers la pompe d'alimentation et le compartiment de dilution et un moyen de division du débit prévu sur le trajet de circulation précité pour soutirer une partie du liquide de dilution du trajet de circulation ; et un trajet de circulation du liquide de concentration pour alimenter en liquide de concentration le compartiment de concentration de l'unité de dessalement et pour faire circuler le liquide de concentration à travers le compartiment de concentration par passage à travers l'orifice d'entrée et l'ori fice.#de sortie précités. Conformément à l'invention, on prévoit également un appareil de dessalement en continu à plusieurs étages ayant au moins deux unités de dessalement, cet appareil comprenant pour chaque étage de dessalement, une unité de dessalement ayant un compartiment de concentration et un compartiment de dilution séparés par des membranes échangeuses d'ions, chaque compartiment ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie ; un conduit d'alimentation en liquide brut comportant une pompe d'alimentation en liquide brut connectée à l'entrée du compartiment de dilution de l'unité de dessalement ~ la sortie du compartiment de dilution de l'unité de dessalement étant reliée au conduit d'alimentation en liquide brut sur le coté aspiration de la pompe d'alimentation, de manière à obtenir ainsi un trajet de circulation du liquide de dilution à travers la pompe et le compartiment de dilution ; et un moyen de division du courant ou du débit prévu sur le trajet de circulation du liquide de dilution pour soutirer une partie du liquide de dilution du trajet de circulation du liquide de dilution et pour l'amener vers le conduit d'alimentation en liquide brut de l'étage de dessalement suivant sous forme de liquide brut pour l'étage de dessalement suivant.Ainsi, le liquide de dilution final après passage à travers les unités de dessalement, l'une après l'autre, est extrait à travers le moyen de division du débit dans le trajet de circulation du liquide de dilution de l'étage final. L'appareil de dessalement en continu à plusieurs étages conforme à l'invention comprend des trajets de circulation du liquide de concentration suivant les modes de réalisation décrits ci-dessous. Quel que soit le mode de construction de l'appareil de dessalement, conforme à l'invention, qu'il soit à un seul étage ou à plusieurs étages, il fera circuler les liquides de concentration et de dilution dans des boucles fermées séparées et effectuera la sortie continue du liquide de dilution après passage à travers les unités. Le moyen de division du courant conforme à l'invention est prévu sur le trajet de circ#ulation où circule le liquide de dilution à travers la pompe d'alimentation en liquide brut et le compartiment de dilution. En particulier, le moyen de division du courant est de préférence disposé entre l'orifice d'entrée du compartiment de dilution et un emplacement auquel l'orifice de sortie du compartiment de dilution est connecté au conduit d'alimentation en liquide brut. Dans le cas d'un appareil de dessalement à plusieurs étages, on fait sortir une partie du liquide de dilution circulant à travers chaque unité et on la fait passer à travers tous les étages de dessalement l'un après l'autre. Grâce à l'absence de réservoirs volumineux, la durée de séjour du liquide de dilution dans l'appareil est abrégée et la quantité de liquide est réduite en comparaison des appareils de dessalement classiques. Un appareil de dessalement conforme à l'invention est du type complètement fermé, ce qui empêche la contamination du liquide de dilution par des microbes ou des germes. Un conduit pour l'alimentation en liquide de concentration peut être prévu dans chaque unité de dessalement.indépendamment des étages adjacents. Ainsi donc on peut prévoir des dispositifs de canalisation qui produisent la séparation d'une partie du liquide de concentration circulant à chaque étage de dessalement et le transfèrent à l'étage de dessalement adjacent de sorte que le liquide de concentration passe à travers tous les étages de dessalement l'un après l'autre. Conformément à l'invention, il est très facile de laver et de nettoyer l'appareil de dessalement, par exemple en soumettant cet appareil à une purge de retour et dans le but de laver et de nettoyer l'appareil il est préférable de prévoir des vannes de barrage sur les trajets de circulation du liquide de dilution et/ou du liquide de concentration. D'autres objets et avantages de l'invention deviendront évidents à la lecture de la description ci-dessous qui se réfère aux dessins annexés La figure 1 représente un appareil de dessalement à quatre étages qui comprend quatre unités de dessalement la, lb, lc, et ld, chacune étant composée d'un récipient d'électrodialyse. Chaque unité comporte un compartiment de dilution 2a, 2b, 2c ou 2d et un compartiment de concentration 3a, 3b, 3c ou 3d. Un conduit 4 provenant d'une source de liquide brut devant être dessalé est relié à l'entrée d'une pompe 7a par l'intermédiaire d'une soupape à trois voies Sa, et d'une soupape à trois voies 6a constituant un#tmoyen de division du courant et la sortie de la pompe 7a est reliée à l'entrée du compartiment 2a de l'unité la.La sortie du compartiment de dilution 2a est reliée à la soupape à trois voies Sa par l'intermédiaire du conduit 8a. Un conduit de dérivation 9a partant de la soupape 6a comme moyen de division du courant est relié à une soupape à trois voies 5b dans le second étage. Comme représenté, la soupape à trois voies 5b est reliée à une pompe 7b à travers une soupape à trois voies 6b constituant un moyen de division du courant. La sortie de la pompe 7b est reliée à l'entrée du compartiment 2b de l'unité lb. La sortie du comparti ment de dilution 2b est reliée à la soupape à trois voies 5b à travers un conduit 8b. De même, les troisième et quatrième unités lc et ld sont munies de conduits et de soupapes comme indiqué par les mêmes nombres de référence mais avec des lettres suffixes différentes.Le liquide qui a été appauvri en sel, comme requis, s'écoule par le conduit de dérivation 9d venant de la soupape à trois voies 6d, le moyen de division du courant du quatrième et dernier étage. Au début de l'opération de dessalement, l'eau salée est habituellement utilisée comme liquide de concentration et ensuite on utilise de l'eau pour maintenir à une valeur constante donnée la teneur en sel du liquide de concentration à mesure que le dessalement progresse. Dans ce but, on prévoit un réservoir d'eau 10 dont l'orifice de sortie est relié à la soupape à trois voies 12d, qui sert comme entrée du liquide de concentration par l'intermédiaire d'un conduit 11, le liquide passant ensuite dans la pompe 14d à travers une soupape à trois voies 13d qui fonctionne comme moyen de division du courant. La sortie de la pompe 14d est reliée à l'entrée du compartiment de concentration 3d de la quatrième unité de dessalement. La sortie du compartiment de concentration 3d est reliée à la soupape à trois voies 12d à travers le conduit 15d. Un conduit de dérivation 16d partant de la soupape 13d est relié à la soupape à trois voies 12c, l'orifice d'entrée du liquide de concentration du troisième étage. La soupape à trois voies 12c du troisième étage est reliée à la pompe 14c à travers une soupape à trois voies 13c,constituant un moyen de division du courant.La sortie de la pompe 14c est reliée à 11 entrée du compartiment de concentration 3c de l'unité de dessalement lc et la sortie du compartiment de concentration 3c est reliée à la soupape a trois voies 12c par le conduit 15c, De même, la seconde et la première unités de dessalement lb et la sont munies de conduits et de soupapes comme indiqué par les mêmes nombres de référence comportant des lettres suffixes différentes. Comme représenté, un conduit 16a part d'une soupe à trois voies 13a constituant un moyen de division du courant du premier étage vers le réservoir 10, avec obtention ainsi d'un trajet de retour au réservoir 10.Une soupape#l7a, 17b, 17c ou 17d de contrôle du débit est prévue entre la soupape à trois. voies Sa, 5b, 5c ou 5d et la soupape à trois voies 6a, 6b, 6c ou 6d dans chaque étage de dessalement. De même, une soupape de commande du débit 18a, 18b, 18c ou 18d est prévue entre la soupape à trois voies 12a, 12b, 12c ou 12d et la soupape à trois voies 13a, 13b, 13c ou 13d dans chaque étage de dessalement. Au moyen de cet agencement, le liquide de concentration du réservoir 10 est amené vers la soupape à trois voies 12d, par le conduit 11 et ensuite il est mis en circulation par la pompe 14d dans un trajet fermé à travers les soupapes 12d, 13d, 18d et le compartiment de concentration 3d de l'unité de dessalement ld. Pendant qu'il circule dans le quatrième étage, une partie du liquide de concentration circule à partir de la soupape 13d, le moyen de division du courant, vers la soupape à trois voies 12c, à travers le conduit 16d, et ensuite la pompe 14c le fait circuler suivant un trajet fermé comprenant les soupapes 12c, 18c et 13c et le compartiment de concentration 3c de l'unité de dessalement lc.A nouveau, on fait passer une partie du liquide de concentration qui circule ainsi à travers la soupape a trois voies 13c, le moyen de division du courant vers le second étage de dessalement par l'intermédiaire du conduit 16c. De manière similaire, une partie du liquide de concentration circulant à travers l'unité lb est amenée vers le premier étage de dessalement. Par ailleurs, un liquide brut devant être dessalé est amené à travers un conduit 4 vers un trajet de circulation du premier étage de dessalement comprenant les soupapes Sa, 17a, et 6a, la pompe 7a et le compartiment de dilution 2a. Une partie du liquide de dilution circulant à travers l'unité la circule à travers la soupape à trois voies 6a, le moyen de division du courant, vers la soupape à trois voies 5b, de manière à circuler dans le second étage de dessalement. De même une partie du. liquide de dilution circulant dans le second étage de dessalement ainsi que les étages de dessalement suivants passe par l'un apres l'autre des étages jusqu'au quatrième et dernier étage de dessalement.Dans chacune des unités de dessalement la, lb, lc, ld, une électrodialyse avec utilisation de membranes échangeuses d'ions est effectuée pour appauvrir le liquide de dilution en sels qui sont contenus et pour amener les sels dans le liquide de concentration. Dans la figure 2, on représente un autre mode de réalisation conforme à l'invention, dans lequel un trajet de circulation du liquide de concentration dans le premier étage est isolé de ceux dans le second étage et les étages suivants , bien qu'un trajet de circulation du liquide de dil-ution de chacun des étages soit connecté à celui de l'étage suivant. De manière spécifique, le trajet de circulation du liquide de concentration 15a du premier étage de dessalement comprend une pompe 14a, un compartiment de concentration 3a de l'unité la et un conduit Ila à travers lequel le liquide de concentration est amené dans le trajet de circulation et un conduit 16a par lequel on fait sortir le liquide de concentration. Le second étage de dessalement et les étages de dessa lement suivants sont connectés l'un à l'autre de la même manière que dans le premier mode de réalisation ci-dessus et naturellement le second étage ainsi que les étages suivants peuvent avoir un trajet de circulation du liquide de concentration indépendant. Dans un appareil de dessalement conforme à l'invention comme décrit ci-dessus, le liquide de dilution et le liquide de concentration circulent dans chaque étage de dessalement pendant tout le temps et une partie du liquide de dilution qui circule ainsi passe vers les étages suivants les uns après les autres. Ce procédé de circulation et de déplacement permet avantageusement la réduction de la durée de séjour du liquide de dilution dans le système de dessalement et en même temps une réduction importante du volume du liquide de dilution dans les systèmes de dessalement en comparaison d'un appareil de dessalement à plusieurs étages du type discontinu. Un appareil de dessalement conforme à l'invention est avantageusement conçu pour être du type fermé, ce qui empêche le liquide de dilution d'être contaminé par les microbes. En outre, un appareil de dessalement conforme à l'invention peut être lavé et nettoyé avantageusement et facilement. Par exemple, lors du lavage et du nettoyage de 11 appareil du premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, les soupapes à trois voies Sa, 5b, 5c et 5d sont mises en position de fermeture où aucun liquide ne peut circuler vers les soupapes de commande du débit 17a, 17b, 17c, 17d et ensuite de l'eau est amenée vers le trajet de circulation du liquide de dilution à travers le conduit 4 avec lavage à contre-sens du système complet. Ensuite, les conduits entre les soupapes Sa, 5b, 5c et 5d et entre les soupapes 6a, 6b, 6c et 6d sont également lavés et nettoyés. REVENDICATIONS 1. Appareil de dessalement en continu caractérisé en ce qu'il comprend une unité de dessalement ayant un compartiment de concentration et un compartiment de dilution séparés par des membranes échangeuses d'ions, chaque compartiment ayant une entrée et une sortie ; un conduit d'alimentation en liquide brut ayant une pompe d'alimentation en liquide brut (7a) reliée à l'entrée précitée du compartirtent de dilution, la sortie précitée du compartiment de dilution étant reliée au conduit d'alimentation en liquide brut précité sur le côté aspiration de la pompe d'alimentation(74 de manière à obtenir ainsi un trajet de circulation du liquide de dilution à travers la pompe d'alimentation (7a) et le compartiment de dilution (2a) ; un moyen de division du courant (6a) prévu dans le trajet de circulation précité pour soutirer une partie du liquide de dilution du trajet de circulation ; et un trajet de circulation du liquide de concentration pour alimenter en liquide de concentration le compartiment de concentration (3a) de l'unité de dessalement précitée et pour faire circuler le liquide de contration à travers le compartiment de concentration (3a) par son entrée et sa sortie. 2. Appareil de dessalement en continu selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité de division du courant (6a) est disposé entre l'entrée précitée du compartiment de dilution et l'emplacement auquel la sortie précitée du compartiment de dilution est reliée au conduit d'alimentation en liquide brut précité. 3. Appareil de dessalement à plusieurs étaqes en continu ayant au moins deux unités de dessalement (la, lb) caractérisé en ce qu'il comprend, dans chaque étage de dessalement, une unité de dessalement (la, lb) ayant un compartiment de concentration (3a) et un compartiment de dilution séparés par des membranes échangeuses d'ions, chaque compartiment ayant une entrée et une sortie ~un conduit d'alimentation en liquide brut ayant une pompe d'alimentation en liquide brut (7a, 7b) reliée a l'entrée du compartiment de dilution de l'unité de dessalement, la sortie du compartiment de dilution de l'unité de dessalement étant reliée au conduit d'alimentation en liquide brut sur le côté aspiration de la pompe d'alimentation de manière à obtenir ainsi un trajet de circulation du liquide de dilution à travers la pompe et le compartiment de dilution ; et un moyen de division (6a) du courant prévu dans le trajet de circulation pour soutirer une partie du liquide de dilution du trajet de circulation et pour l'amener vers le conduit d'alimentation en liquide brut de l'étage de dessalement suivant comme liquide brut pour l'étage de dessalement suivant. 4. Appareil de dessalement à plusieurs étages en continu, selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des moyens de division du courant (6a, 6b) précités est disposé entre l'entree du compartiment de dilution et l'emplacement auquel la sortie précitée du compartiment de dilution est reliée à l'alimentation en liquide brut précitée. 5. Appareil de dessalement à plusieurs étages en continu, selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, dans chaque étage de dessalement, un trajet de circulation du liquide de concentration pour alimenter en liquide de concentration le compartiment de concentration de l'unité de dessaler ment et pour faire circuler le liquide de concentration à travers le compartiment de concentration par son entrée et sa sortie, le trajet de circulation précité étant prévu indépendamment des trajets de circulation du liquide de concentration des autres étages de dessalement. 6. Appareil de dessalement à plusieurs étages en continu selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre dans chaque étage de dessalement un trajet de circulation du liquide de concentration pour faire circuler un liquide de concentration à travers le compartiment de concentration par son entrée et sa sortie et une pompe d'alimentation en liquide~de concentration, un orifice d'entrée pour l'entrée du liquide de concentration et un moyen de division du courant, le moyen de division du courant étant relié à l'orifice d'entrée de l'étage précédent en permettant ainsi le passage d'une quantité supplémentaire de liquide de concentration vers le trajet de circulation du liquide de concentration de l'étage précédent et en permettant la sortie du liquide de concentration à travers le moyen de division du courant du trajet de circulation de concentration du premier étage.