Brevet FR2580622A1 — publié le 19861024

La présente invention concerne un dispositif pour l'introduction d'un gaz dans un liquide, un tel dispositif étant destiné, notamment, à l'aération de liquides et susceptible d'être utilisé plus particulièrement dans les procédés de filtration et d'épuration biologique de liquides tels que l'eau par exemple, pour l'introduction d'air ou d'oxygène dans le liquide, amené à traverser un lit de matériau granulaire fixe turbulent ou fluidisé, dans un réacteur utilisé pour l'épuration biologique par voie aérobie. De nombreux dispositifs ont en particulier déjà été décrits permettant l'introduction d'air pour le lavage des filtres à lit de matériau granulaire ou pour l'épuration biologique de l'eau dans de tels filtres, dans lesquels l'eau à traiter est mise en contact avec de l'air ou de l'oxygène circulant de bas en haut. Dans la plupart des cas, deux difficultés se présentent : la nécessité de répartir le gaz de façon homogène dans l'eau traversant le matériau filtrant et le risque de colmatage du dispositif d'introduction de gaz. les dispositifs proposés jusqu'à présent, tels que collecteurs perforés disposés au-dessus du plancher supportant le matériau granulaire ne permettent de pallier que partiellement ces difficultés : les orifices des collecteurs se colmatent très facilement et il est difficile de les nettoyer. Un autre dispositif connu consiste en des tuyaux souples munis de fentes qui s'ouvrent sous l'effet de la pression de gaz à injecter dans ce cas également il y a risque de colmatage des fentes et de mauvaise répartition du gaz malgré une perte de charge importante, d'autant plus que ces fentes sont de très faibles dimensions. La présente invention pallie ces inconvénients en permettant un contrôle de la répartition du gaz entre ses différents points d'introduction et un décolmatage simple et efficace du dispositif. Le dispositif suivant l'invention, pour l'introduction d'un gaz dans un liquide, constitué par au moins un tuyau percé d'au moins un orifice, par lequel est injecté le gaz, est caractérisé en ce que ledit orifice est muni extérieurement d'une membrane élastiquement déformable comportant elle-même au moins un orifice. Suivant une disposition de l'invention, la membrane comporte au moins deux orifices situés de part et d'autre de l'orifice, ou des orifices pratiqués dans le tuyau, la membrane étant plaquée sur le tuyau de façon à éviter toute rentrée du liquide dans le tuyau. Suivant une autre disposition de l'invention, la membrane comporte un orifice situé en regard de l'orifice pratiqué dans le tuyau. Suivant une disposition de l'invention, la membrane élastiquement déformable est une membrane tubulaire, entourant le tuyau dans certaines de ses parties ou dans sa totalité. Suivant une caractéristique de l'invention, la membrane perforée disposée sur les orifices ménagés dans les tuyaux d'injection de gaz est constituée par un élastomère, naturel ou synthétique, déformable sous l'action de la pression du gaz injecté. L'épaisseur de cette membrane est avantageusement de 0,4 à 2 mm. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les orifices ménagés dans la membrane ont un diamètre inférieur à 5 mm suivant le débit de gaz introduit, les orifices des tuyaux d'injection, un diamètre inférieur à 10 mm. Dans son application à un filtre à lit de matériau granulaire pour l'épuration biologique de l'eau, l'invention se présente sous la forme d'un réseau constitué d'une pluralité de tuyaux percés chacun au moins d'un orifice, muni extérieurement d'une membrane élastiquement déformable perforée, le réseau présentant par exemple entre 10 et 20 orifices munis chacun d'une telle membrane, orifices distribués également ou non entre les tuyaux,par mètre carré de surface filtrante, le débit d'air injecté allant par exemple de 2 à 30Nm3/m2.h. La description qui va suivre d'une de ses formes possibles de réalisation permettra de bien comprendre l'invention. Cette description est faite en référence au dessin annexé sur lequel lesFig. 1 et 2 montrent, en coupe transversale, un tuyau d'-injection de gaz muni d'un dispositif suivant la disposition de l'in vention où la membrane comporte un orifice situé en re gard de l'orifice pratiqué dans le tuyau, la Fig. 3 montre, en vue de dessus, un réseau constitué de dispo sitifs suivant l'invention, pour son application à un filtre à lit de matériau granulaire, utilisé par exemple pour l'épuration biologique d'eau par voie aérobie. Ainsi qu'on le voit sur les Fig. 1 et 2, une membrane élastiquement déformable 1, dont les bords sont pincés entre le tuyau 2 d'introduction de gaz et une gaine 3 la maintenant sur le tuyau est appliquée sur orifice 4 que présente ce tuyau. La membrane est elle-même percée d'un orifice 5 situé en regard de l'orifice 4 du tuyau. Cependant, on peut recourir à tout autre système de fixation de la membrane sur le tuyau. La Fig. 3 montre, à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'invention appliquée à un filtre à remplissage de matériau granulaire. Le filtre 10 est muni à sa partie inférieure d'un réseau ramifié 11 de tuyaux rigides 12. Le réseau est, dans l'exemple traité, de forme rectangulaire, mais il peut revêtir toute autre forme sans sortir du cadre de l'invention. Chaque tuyau 12 présente des orifices 13 par lesquels est injecté dans le filtre le gaz de lavage ou de traitement. Le réseau est alimenté en gaz par le tuyau d'arrivée 14; une purge 15 est destinée à l'éva- cuation d'eau sale au moment du lavage du réseau. Sur chaque orifice 13 est appliquée une membrane 1 à orifice 5 comme décrit ci-dessus. Cet orifice permet de créer une perte de charge assurant la répartition du gaz entre les différents points d'injection. En fonctionnement normal, la membrane n'est pas déformée (voir Fig. 1) ce qui permet de calculer la perte de charge qui s'y crée et donc de régler le débit de gaz injecté. En cas de colmatage des orifices 5 par des impuretés présentes dans l'eau, des grains de matériau filtrant, un développement bactérien ou de produits précipités au cours d'une carbonatation, par exemple, il suffit d'augmenter momentanément la perte de charge dans l'orifice S de la membrane 1 de façon à ce que celle-ci se déforme en agrandissant l'orifice laissant passage aux impuretés (voir Fig. 2). On augmente cçtte perte de charge dans l'orifice 5 en injectant dans le tuyau un débit d'air plus important ou éventuellement un débit d'eau. On obtient ainsi, grâce aux dispositions suivant l'invention, un décolmatage simple et efficace des tuyaux d'amenée d'air, ce qui augmente, en définitive, l'efficacité et le rendement du filtre. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'introduction d'un gaz dans un liquide, constitué par au moins un tuyau (2) percé d'au moins un orifice (4) par lequel est injecté le gaz, caractérisé en ce que ledit orifice est muni d'une membrane élastiquement déformable (1) comportant elle-meme au moins un orifice (5). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (1) élastiquement déformable comporte au moins deux orifices (5) situés de part et d'autre de l'orifice, ou des orifices, (4) pratiqués dans le tuyau (2). 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (l) élastiquement déformable comporte un orifice (5) situé en regard de l'orifice (4) pratiqué dans le tuyau (2). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane (1) élasti#quement déformable est une membrane tubulaire, entourant le tuyau (2) sur certaines de ses parties ou dans sa totalité. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane (1) est constituée par un élastomère naturel, synthétique, ou l'équivalent, élastiquement déformable sous l'action de la pression du fluide injecté. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice (5) ménagé dans la membrane a un diamètre inférieur à 5 mm suivant le débit de gaz introduit, l'orifice (4) du tuyau d'injection ayant un diamètre inférieur à 10 mm. 7. Dispositif suivant la revendication 1 appliqué à l'introduction d'air ou d'oxygène dans un liquide tel que de 1' eau, amené à traverser un lit de matériau granulaire dans un filtre utilisé pour l'épuration biologique par voie aérobie, caractérisé en ce qu'il consiste en un réseau ramifié de tuyaux (12) d'introduction d'air ou d'oxygène dont les orifices (13) sont munis d'une membrane élastiquement déformable suivant l'une quelconque des revendications précédentes.