Brevet FR2645043A1 — publié le 19901005

Procédé et dispositif de séparation des matières en suspension ou en soLution dans un Liquide et Leurs domaines d'appLication L'invention concerne un procédé et un dispositif de séparation de matières en suspension ou en solution dans un Liquide, et Leurs domaines d'application. On connait déjà différents procédés et moyens permettant d'assurer La séparation des matières contenues dans un Liquide, parmi Lesquels ont peut principalement citer: La décantation, l'évaporation, la filtration et La centrifugation. La décantation et L'évaporation exigent des surfaces assez importantes et font appel à des processus physiques assez lents qui en Limitent La capacité. Quant à La filtration, elle ne peut s'envisager que pour des Liquides peu chargés, ne provoquant pas un colmatage trop rapide des fiLtres se traduisant par des pertes de charge réduisant progressivement le débit et, par conséquent, le rendement de L'installation. La centrifugation, qui permet une séparation sélective particulièrement précise des particules, ne peut se concevoir que pour La transformation de.petits volumes de fluides spécifiques. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en résolvant le problème consistant à définir un procédé et à créer un dispositif permettant d'assurer La séparation très précise et très complète des éléments Liquides et solides, constituant un fluide sur une plage très importante de débit. Le procédé de séparation de matières en suspension ou en solution dans un liquide, selon l'invention, consiste à pulvériser très finement Le fluide dans un flux d'air, afin d'obtenir une vaporisation quasi- instantanée des éléments Liquides, provoquant ainsi La précipitation, par gravité, des éléments solides résultant de la cristallisation des matières dissoutes ou de ta séparation de matières en suspension et leurs concentrations sur une aire de collecte, située en aval du dispositif de pulvérisation par rapport au sens du flux d'air. Le débit de fluide et sa finesse de pulvérisation sont déterminés selon la concentration de matières en suspension ou en solution, selon la pression, la température, t'hygrométrie et la vitesse du flux d'air. Pour une dénivellation déterminée D entre la rampe de pulvérisation R et t'aire de collecte A, ta dimension des gouttes de tiquide est réglée de façon à obtenir leur évaporation complète avant franchissement des Limites de l'aire de collecte A et avant toute retombée de ta phase solide sur cette dernière. La phase gazeuse du liquide est condensée après franchissement des Limites de l'aire de collecte A. La phase gazeuse du liquide est filtrée avant condensation et te Liquide est recyclé après condensation. Pour certains domaines particuliers d'application, le liquide peut être chargé au moment de son passage dans Les têtes de puLvéris-:ion, en. utilisant des charges spécifiques. Le dispositif selon L'invention est constitué principalement d'une traverse, supportée par des mâts, à LaqueLtle sont fixées des têtes de pulvérisation, constituant La rampe R, alimentées en circuit fermé par L'intermédiaire de dérivations réaLisées sur une conduite, aspirant dans un bassin par L'intermédiaire d'un filtre et d'une moto-pompe et refouLant, dans te même bassin, par L'intermédiaire d'une vanne motorisée et en ce que L'aire de coLLecte A de La phase soLide du Liquide chargé est disposée perpendiculairement à La rampe de pulvérisation R. La vanne motorisée ou le débit de La moto-pompe est contrôLé par deux capteurs mesurant respectivement La température et L'hygrométrie de l'air. Les moteurs d'entraînement des têtes de puLvérisation, constituant La rampe, R sont aLimentés en énergie électrique par L'intermédiaire d'un onduLeur contrôLé par un capteur anémométrique situé dans Le flux d'air. SeLon un mode. particuLier de réalisation du dispositif selon L'invention, L'aire de coLLecte A surpLombe une bande sans fin assurant La manutention mécanique de la collecte vers un lieu de traitement. SeLon un autre mode de réalisation encore, La bande sans fin, couverte par L'ai.re de coLlecte A, transporte une couche d'un produit, à La surface de LaqueLle La phase solide du Liquide chargé vient se déposer de façon continue. Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent essentieLlement en ce qu'eLLe permet d'assurer La vaporisation de tout fLuide chargé comportant des matières dissoutes ou *en suspension, dont La gazéification et La solidification sont compatibles avec L'environnementet d'assurer Le recyclage sélectif des composants Liquides et solides contenus dans un S fluide ou d'assurer, en continu, Le dépôt de La charge sur une surface en défiúement. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans La description qui va suivre d'un mode de réalisation de t'invention destiné à L'épuration des eaux usées, donné à titre d'exemple non Limitatif au regard du dessin annexé représentant une vue schématique en perspective de L'instaLLation. L'instatLation d'épuration selon L'invention est constituée principaLement d'une traverse 1, supportée par des mâts 2, à LaqueLle sont fixées des têtes de pulvérisation 3, aLimentées en circuit fermé par L'intermédiaire. d'une conduite 4 aspirant dans un bassin 5 par L'intermédiaire d'un filtre 6 et d'une moto-pompe 7 et refoulant, dans le même bassin 5, par L'intermédiaire d'une vanne motorisée 8, contrL8tée par deux capteurs 9 et 10 mesurant respectivement La température et L'hygrométrie de L'air. Les moteurs d'entrafnement des têtes de pulvérisation 3 sont alimentés en énergie électrique par L'intermédiaire d'un onduLateur - 11, contrôLé par un capteur anémométrique 12. En examinant plus en détail Le schéma représenté sur Le dessin, on remarque que, dans cet exempte se rapportant au traitement des eaux usées, L'eau chargée, contenue dans Le bassin 5, est aspirée par La moto- pompe 7 à travers un fiLtre 6 pour être refoulée dans une conduite 4, dont Le débit de retour vers Le bassin est déterminé par une vanne motorisée 8 ou par La moto-pompe 7 elLe-même, dans La mesure o ceLLe-ci est conçue pour fournir un débit variable. Sur La conduite 4 sont montées des dérivations 13, qui atimentent Les têtes de puLvérisation 3 constituant La rampe R en Liquide chargé. Les conditions optimums de séparation sont obtenues en fonction des caractéristiques physiques de L'environnement par L'intermédiaire de capteurs de mesure de La température, de L'hygrométrie et du débit d'air, par asservissement du débit deé fLuide dans La conduite à La température et à l'hygrométrie, et La vitesse de rotation des buses tournantes des têtes de. puLvérisation à La vitesse du flux d'air par L'intermédiaire de L'onduteur 11 contrôlé par L'anémomètre 12, afin d'adapter La dimension des gouttes de Liquide à La vitesse de dépLacement de L'air. Ainsi, La dimension des gouttes de liquide chargées et Le débit de pulvérisation sont déterminés automatiquement afin que Les éLéments liquides soient totalement vaporisés avant d'avoir franchi Le périmètre de L'aire de coLlecte A et que Les particuLes en suspension *ou Les matières dissoutes soient retombées sur La dite aire de coLLecte,d'o eLles pourront être ensuite éliminées ou utiLisées. On conçoit aisément que le flux d'air puisse être d'origine natureLle ou artificieLLe en créant, par exemple, ceLui-ci à L'entrée d'un tunnel par L'intermédiaire de ventiLateurs, avec condensation de La vapeur produite à La sortie. Il est possible, par ce moyen, d'obtenir une désatinisation partielle ou totale de L'eau de mer, avec récupération d'une saumure très concentrée sur l'aire de collecte A. Il est possible aussi d'obtenir par ce moyen, La transformation de matières pulvérulentes en flocons ou granulés de dimensions précises, qui se déposeront sur une bande transporteuse assurant leur manutention vers un lieu de transformation ou de conditionnement. Du Lait en poudre peut être obtenu à partir de lait frais en utilisant ce procédé et ce dispositif. Ce procédé et ce dispositif permettent d'éliminer les sets métaLliques dissous dans un liquide. La filtration du flux d'air, en limite extrême de L'aire de collecte, permet de retenir Les particules solides de petite taille qui, compte-tenu de leur faible masse, restent en suspension dans Le flux gazeux. Plus généralement, La qualité de spectrométrie obtenue par les têtes de pulvérisation permet teur utilisation dans tous Les domaines o L'on recherche des dépôts en couche fine d'épaisseur contrôlée: puisque Les dites têtes peuvent, selon te débit et la vitesse de rotation, produire des gouttes de diamètre 10 à 800 micromètres. Revendications 1. Procédé de séparation des matières en suspension ou en solution dans un Liquide, caractérisé en ce qu'il consiste à pulvériser très finement te fluide dans un flux d'air, afin d'obtenir une vaporisation quasiinstantanée des éléments tiquides provoquant ainsi ta précipitation par gravité des éléments solides résultant de La cristallisation des matières dissoutes ou de ta séparation des matières en suspension et Leur concentration sur une aire de coLlecte située en aval du dispositif de pulvérisation par rapport au sens du flux d'air. 2. Procédé selon La revendication 1, caractérisé en ce que Le débit du fLuide et sa finesse de pulvérisation sont déterminés selon La concentration de matières, ainsi que seLon La pression, La température, L'hygrométrie et la vitesse du flux d'air. 3. Procédé selon La revendication 1, caractérisé en ce que pour une déniveLLation déterminée (D) entre La rampe de pulvérisation (R) et t'aire de coLLttecte (A), La dimension des gouttes de Liquide est réglée de façon à obtenir Leur évaporation complète avant franchissement des Limites de l'aire de coLlecte (A) et avant toute retombée de La phase soLide sur cette dernière. 4. Procédé selon La revendication 1, caractérisé en ce que La phase gazeuse du Liquide est condensée après franchissement des Limites de L'aire de coLLecte (A). 5. Procédé selon La revendication 4, caractérisé en ce que La phase gazeuse du Liquide est filtrée avant condensation. 6. Procédé selon La revendication 4, caractérisé en ce que Le Liquide est recyclé après condensation. 7. Procédé selon ta revendication 1, caractérisé en ce que Le Liquide est chargé, au moment de son passage, dans Les têtes de pulvérisation. 8. Dispositif pour mettre en oeuvre te procédé selon L'une queLconque des revendications ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est- constitué principaLement d'une traverse (1), supportée par des mâts (2), à LaqueLle sont fixées des têtes de pulvérisation (3) alimentées par L'intermédiaire de dérivations (13) réalisées sur une conduite (4) aspirant dans un bassin (5) par L'intermédiaire d'un filtre (6) et d'une moto- pompe (7) et refoulant dans Le même bassin (5) par L'intermédiaire d'une vanne motorisée (8) et en ce que L'aire de collecte (A) des éléments solides du fluide est disposée perpendiculairement à La traverse (1) supportant les têtes de pulvérisation (3). 9. Dispositif selon La revendication 8, caractérisé en ce que La vanne motorisée (8) est contrôtLe par deux capteurs (9g 10) mesurant respectivement La température et L'hygrométrie de l'air. 10. Dispositif selon La revendication 8, caractérisé en ce que te débit de ta moto-pompe (7) est contrtôlé par deux capteurs (9, 10) mesurant respectivement La température et L'hygrométrie de L'air. 11. Dispositif selon ta revendication 8, caractérisé en ce que Les moteurs d'ertrainement des têtes de pulvérisation sont alimentés en énergie électrique par L'intermédiaire d'un onduleur (11) contrôlté par un capteur anémométrique (12) situé dans Le flux d'air. 12. Dispositif seLon La revendication 8, caractérisé en ce que L'aire de coLLecte (A) surpLombe une bande sans fin assurant La manutention de La coLLecte. 13. AppLication du procédé et du dispositif seLon L'une queLconque des revendications 1 à 12 au traitement des eaux usées. 14. AppLication du procédé et du dispositif seton L'une queLconque des revendications 1 à 12 à La transformation du Lait en poudre. 15. AppLication du procédé et du dispositif seLon L'une queLconque des revendications 1 à 12 à La désaLinisation de L'eau de mer. 16. AppLication du procédé et du dispositif seLon L'une queLconque des revendications 1 à 12 à La transformation de matières puLvéruLentes en fLocons ou en granulés.