Brevet FR2668716A1 — publié le 19920507

INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT D'UN FLUIDE PAR UN GAZ TEL QU'UNE OZONATION D'EAU A PURIFIER. La présente invention concerne une installation pour le traitement d'un fluide par un gaz. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux traitements de potabilisation des eaux par ozonation. On sait que ce procédé consiste à assurer une mise en contact aussi intime que possible de l'eau à traiter avec de l'air ozoné, de manière à exploiter les propriétés de l'ozone, aussi bien en ce qui concerne son pouvoir désin- fectant et microbicide, que ses réactions d'ozonisation et d'ozonolyse qui conduisent à scinder les molécules des composés organiques présents dans l'eau en améliorant ainsi les traitements de filtrage subséquents notamment à l'aide de charbon actif. Habituellement, le traitement d'ozonation consiste à faire circuler, de préférence à contre-courant, un flux d'air ozoné dans un courant d'eau à traiter A cet effet, on fait circuler l'eau à traiter de haut en bas d'un récipient (réacteur) dont le fond est muni de dispositifs d'injection d'air ozoné convenablement répartis Ces dis- positifs d'injection qui consistent le plus souvent en des disques en matière poreuse (alumine) sont conçus de manière à produire dans l'eau un flux ascendant de bulles 2 - qui circule sur toute la hauteur du récipient en multi- pliant ainsi les contacts ozone/eau. Il s'avère, cependant, que les dispositifs utilisés jusqu'ici pour effectuer ce type de traitement présentent un inconvénient important dû au fait que l'écoulement de l'eau à l'intérieur du réacteur n'est pas uniforme et qu'entre la zone d'admission d'eau à la partie supérieure du réacteur et la zone de reprise à la partie inférieure du réacteur, il se produit à la fois des courts-circuits hydrauliques (liaisons privilégiées à vitesse d'écoulement relativement élevée) et des zones de stagna- tion dans lesquelles la vitesse d'écoulement est plus lente. En conséquence, à la sortie du réacteur, l'eau consistera en un mélange d'eau fortement traitée (qui émane des zones de stagnation) et d'eau faiblement traitée (qui émane des zones de court-circuit hydraulique) De ce fait, si l'on ne prend pas de précautions suffisantes, l'eau risque de ne pas être suffisamment traitée. Pour supprimer ce risque, on réduit le débit de l'eau circulant dans le réacteur ou l'on surdimensionne ce der- nier. L'invention a donc plus particulièrement pour but de sup- primer ces inconvénients. Elle propose à cet effet une installation comprenant un réacteur se présentant sous la forme d'une cuve fermée comportant: dans sa partie supérieure, une multiplicité de gou- lottes de distribution uniformément réparties dans un plan de section droite de la cuve, ces goulottes de distribution consistant en des tubes connectés à un circuit de distribution de fluide à traiter et munis 3 d'une pluralité de perçages calibrés, la section des goulottes et celle des perçages étant déterminées de manière à ce que la perte de charge le long des gou- lottes soit négligeable et que le débit de fluide injecté par chaque orifice calibré soit le même; et dans sa partie inférieure, une multiplicité de drains de reprise, uniformément répartis dans un plan de sec- tion droite de la cuve, ces drains étant connectés à un circuit de reprise d'eau traitée et étant munis d'une pluralité d'orifices calibrés dont la section ainsi que celle des drains sont déterminées de manière à obtenir une vitesse d'écoulement constante du fluide tout au long de chacun des drains, les moyens d'injection de gaz étant uniformément répartis dans un plan de section droite de la cuve située au-dessus des drains de reprise. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux des- sins annexés dans lesquels: La figure 1 est une coupe verticale longitudi- nale d'un dispositif de traitement selon l'invention; La figure 2 est une coupe verticale transver- sale du dispositif représenté sur la figure 1; Les figures 3 et 4 sont des coupes horizontales selon les plans A/A et B/B du dispositif repré- senté figure 1. Dans l'exemple représenté sur ces dessins, le dispositif de traitement fait intervenir une cuve 1 sensiblement parallélépipédique dont une paroi transversale verticale 2 est doublée de manière à constituer une chambre 4 - d'admission 3 d'eau à traiter reliée à un conduit d'admission, par un orifice 4. Cette chambre d'admission 3 communique, dans sa partie supérieure, avec un canal de répartition 5 formé à l'extérieur de la cuve 1 contre la partie supérieure de l'une des parois longitudinales 9 de la cuve 1. Ce canal de répartition 5 s'étend horizontalement avec une section allant en décroissant depuis la face trans- versale 2 au niveau de laquelle il communique avec la chambre 3, jusqu'à la face transversale 7 de la cuve 1. Du canal de répartition partent une pluralité de gou- lottes de distribution 8 qui traversent de part en part la cuve 1 dans un plan horizontal, perpendiculairement aux parois longitudinales 9, 10. Comme précédemment mentionné, ces goulottes 8 sont uni- formément réparties dans le plan de section droite A/A et présentent chacune une multiplicité d'orifices d'injection d'eau 11, le diamètre de ces orifices 11 et la section de la goulotte 8 étant déterminés de manière à ce que le débit d'eau injecté soit le même dans tous les orifices 11 (perte de charge négligeable le long de la goulotte 8). Le fond 12 de la cuve 1 est, quant à lui, muni d'une plu- ralité de drains de reprise 13 axés normalement aux gou- lottes de distribution 8 et qui débouchent dans une chambre de reprise 14 située à l'opposé de la chambre d'admission 3. Ces drains de reprise 13 présentent une section (ici car- rée ou rectangulaire) qui va en augmentant dans le sens d'écoulement du fluide (en direction de la chambre de reprise 14) Ils comprennent une multiplicité d'orifices latéraux 15 distribués uniformément sur leurs faces laté- - raies, et présentant une section telle que, compte tenu de la forme des drains 13, ils aient un même débit (la vitesse d'écoulement à l'intérieur des drains étant constante). Bien entendu, le dispositif précédemment décrit comprend des moyens d'injection d'air ozoné, ces moyens d'injection consistant en des éléments poreux 16 unifor- mément répartis dans un plan de section droite situé au- dessus des drains de reprise 13 En fait, ces moyens d'injection 16 produisent une multiplicité de bulles qui s'élèvent, à contre-courant, à l'intérieur de la cuve 1. Grâce au fait que l'écoulement de l'eau à l'intérieur de la cuve 1 s'effectue de façon uniforme sur toute sa sec- tion avec une vitesse d'écoulement égale en chaque point de cette section, on obtient une qualité optimale du traitement Il est donc possible, à qualité égale, de réduire les dimensions et le coût du dispositif. En outre, grâce aux dispositions précédemment décrites, il est possible de faire circuler le flux d'ozone dans le sens d'écoulement de l'eau: Il suffit, en effet, d'utiliser les goulottes de distribution en tant que drains de reprise et inversement les drains de reprise en tant que goulottes de distribution. -6- Revendications 1 Installation pour le traitement d'un fluide par un gaz, cette installation comprenant un réacteur se présentant sous la forme d'une cuve fermée ( 1) dans laquelle circule le fluide, et incluant des moyens per- mettant de faire circuler à l'intérieur de cette cuve un flux de gaz de traitement, caractérisée en ce que ladite cuve comprend en outre: dans sa partie supérieure, une multiplicité de gou- lottes de distribution ( 8) uniformément réparties dans un plan horizontal de section droite de la cuve ( 1), ces goulottes de distribution ( 8) consistant en des tubes connectés à un circuit de distribution ( 5) du fluide à traiter et munis d'une pluralité de perçages calibrés ( 11), la section des goulottes ( 8) et celle des perçages ( 11) étant déterminées de manière à ce que la perte de charge le long des goulottes ( 8) soit négligeable et que le débit de fluide injecté par chaque orifice calibré ( 11) soit le même; et dans sa partie inférieure, une multiplicité de drains de reprise ( 13) uniformément répartis dans un plan de section droite de la cuve ( 1), ces drains étant munis d'une pluralité d'orifices calibrés ( 15) dont la section, ainsi que celle des drains, sont déterminées de manière à obtenir une vitesse d'écoulement constante du fluide tout au long de chacun des drains ( 13), les susdits moyens d'injection de gaz ( 16) étant uniformément répartis dans un plan de section droite de la cuve situé au-dessus des drains de reprise. 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le susdit traitement est une ozo- nation d'eau à purifier et, en conséquence, le susdit fluide est de l'eau, tandis que le gaz est de l'air ozoné. 7 - 3 Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la susdite cuve ( 1) est sensible- ment parallélépipédique, comprend une paroi transversale ( 2) doublée de manière à constituer une chambre d'admission ( 3) de fluide, et est munie d'un canal de répartition ( 5) formé à l'extérieur contre la partie supérieure de l'une des parois longitudinales ( 9) de la cuve ( 1), ce canal de répartition communiquant, d'une part, avec la chambre d'admission et, d'autre part, avec une multiplicité de goulottes de distribution ( 8) qui traversent la cuve, perpendiculairement à ladite paroi longitudinale ( 9). 4 Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la section du canal de répartition va en décroissant, en s'éloignant de la chambre d'admission. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les susdits drains de reprise sont orientés perpendiculairement aux goulottes de distribu- tion. 6 Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la section des drains va en crois- sant dans le sens de l'écoulement du fluide. 7 Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les drains ont une section carrée ou rectangulaire et présentent des faces latérales munies d'une pluralité d'orifices calibrés. -8- 8 Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'à l'intérieur de la cuve, le gaz circule à contre-courant. 9 Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'à l'intérieur de la cuve, le gaz circule à concourant.