Brevet FR2690682A1 — publié le 19931105

Dispositif pour la séparation par écumage de composants essentiellement organiques de l'eau. L'invention concerne un dispositif pour la sépa- ration par écumage de composants essentiellement organiques contenus dans l'eau douce ou dans l'eau de mer, comportant un récipient vertical tubulaire, éventuellement obturé du côté du fond et ouvert du côté de l'embouchure, équipé d'un conduit d'alimentation en eau, d'un déversoir d'eau, d'un dispositif d'alimentation en air qui débouche, de préférence, à proximité de l'extrémité inférieure du récipient, opposée à l'embouchure, d'un tube ascendant raccordé à l'embouchure, notamment parallèlement à l'axe du récipient, tube ascendant dont l'embouchure inférieure est agencée juste au-dessus du niveau de remplissage du récipient ou à hauteur du niveau de remplissage de celui-ci et dont l'embouchure supérieure est libre, ainsi qu'éventuellement d'un récipient collecteur en forme de cuve, qui entoure le tube ascendant et dont le fond est traversé de manière étanche par ledit tube ascendant, la section de passage du tube ascendant étant adaptée au débit d'air introduit dans le récipient par le conduit d'alimentation en air. De tels dispositifs sont connus dans le domaine des aquariunm à eau de mer Un dispositif connu de ce type consiste en un ensemble complet qui peut être introduit dans un aquarium d'eau de mer Cet ensemble comporte un élément de base avec un dispositif de pompage qui retire de l'eau de l'aquarium d'eau de mer Un conduit d'aération peut être raccordé à la tubulure d'aspiration d'eau de cette pompe, de telle sorte que l'on peut ainsi aspirer, via le conduit d'aération qui est ouvert à l'air ambiant, de l'air qui est ensuite éventuellement mélangé de façon finement dispersée au courant d'eau moyennant un dispositif mélangeur d'air conforme au document DE-C 35 42 811 La tubulure d'évacuation de cette pompe débouche dans un récipient qui est fixé à l'élément de base A proximité du fond, ce récipient comporte une ouverture d'évacuation qui est reliée à l'aquarium par l'intermédiaire d'un déversoir, agencée légèrement en dessous de l'embouchure du récipient, de telle sorte que l'eau pompée peut s'écouler par le déversoir dans l'aquarium Un tube ascendant entouré d'un récipient collecteur est agencé devant l'embouchure du récipient L'ouverture du tube ascendant se situe approximativement à la hauteur du niveau d'eau à l'intérieur du récipient La seule ouverture d'évacuation pour l'air contenu dans l'eau aspiré dans le récipient est constituée par le tube ascendant qui traverse le fond du récipient collecteur monté de façon étanche sur l'ouverture du récipient, oubien qui est agencé de façon étanche à un perçage correspondant du fond. Lors de la mise en route du dispositif, on aspire de l'eau du récipient, que l'on mélange avec de l'air et qu'on introduit dans le récipient, l'air finement dispersé se déplaçant vers le haut sous forme de petites bulles Des composants organiques contenus dans l'eau peuvent se déposer sur ces bulles et ainsi suivre le mouvement ascendant avec celles-ci dans le récipient, notamment jusqu'à l'ouverture du tube ascendant, du côté du récipient Ces bulles montent ensuite dans le tube ascendant, la longueur de celui-ci étant calculée de façon telle, que la mousse ascendante est d'une certaine façon séchée, c'est-à-dire que de l'eau en excès peut être circulée Les bulles explosent à l'ouverture supérieure du tube ascendant ou sont évacuées par cette ouverture de telle sorte que les composants organiques qui sont transportés vers le haut avec ces bulles sont déposés en dehors du tube ascendant et sont récupérés par le récipient collecteur. Ce dispositif fonctionne convenablement, mais on cherche néanmoins à accélérer le processus de traitement, c'est-à-dire à pouvoir effectuer la séparation des compo- sants organiques de l'eau le plus rapidement possible. Pour ce faire, il n'est pas possible d'augmenter le rendement de la pompe, étant donné que, dans ce cas, une quantité d'eau trop grande serait pompée et que de l'eau pourrait alors être évacuéepar le tube ascendant; ce qui entraînerait une diminution de la formation de bulles et, de ce fait, de l'élémination des composants organiques. Par ailleurs, l'utilisation de tels dispositifs dans le cas d'installation à eau douce (aquarium, une pièce d'eau ou analogue) n'était pas possible jusqu'à présent, étant donné que, par suite de la différence de tension superficielle entre l'eau douce et l'eau de mer, la formation de bulles et le mouvement ascendant des bulles ne sont pas possibles dans un tel tube ascendant. En partant de cet état de la technique, le but de l'invention consiste à fournir un dispositif du type susmentionné qui permet d'accélérer le processus d'écumage dans des installations à eau de mer et qui permet aussi la séparation par écumage de composants organiques de l'eau douce. Le but de l'invention est atteint par le fait que le tube ascendant est constitué par une pluralité d'élèmentsde parois adjacents qui s'étendent verticalement d'un fond perforé agencé à l'embouchure inférieure du tube ascendant jusqu'au niveau de l'embouchure supérieure du tube ascendant, les éléments de parois formant une pluralité de tubes ascendants de petite section dont la section de passage globale correspond au moins approxi- mativement à la section de passage d'un seul grand tube ascendant. En principe, l'invention n'est pas limite à l'utilisation dans des aquariums, mais le dispositif de l'invention peut également être utilisé dans le cas de pièces d'eau ou d'autres installations importantes. Il n'est pas non plus nécessaire que le dispositif soit introduit directement dans l'eau à traiter, mais l'eau peut également être aspiréedu récipient à traiter, via des tuyaux et peut être recirculee de façon analogue. De même, l'agencement d'un récipient collecteur pour collecter les composants organiques amené avec les bulles d'air n'est pas absolument nécessaire, étant donné que par exemple dans le cas de l'agencement du dispositif à proximité d'une installation à traiter, les composants organiques peuvent simplement s'écouler sans pour autant être ramenés dans l'eau purifiée ou à purifier. Le principe de l'invention consiste à fournir une séparation par écumage rapide dans le cas d'un débit relativement important d'eau mélanaée à l'air, en mettant de petites sections de tube acsendant à disposition 3 J en nombre important de telle sorte qu'unapluralité de bulles d'air peut être évacuée en un temps court avec les composants organiques adsorbés sur lesdites bulles. Pour ce faire, la section de passage des éléments tubulaires ascendants est calculée de manière telle qu'elle n'est pas trop grande pourque même des bulles d'air formées dans l'eau douce peuvent encore suivre le mouvement ascendant sans exploser au préalable, à l'intérieur de la section de tube ascendant; d'autre part, la section ne peut pas être dimensionnée de façon trop faible afin d'éviter un effet capillaire Dans le cas d'un, effet capillaire, on se trouverait en présence d'un transport d'eau indésirable à travers les tubes ascendants ou les éléments tubulaires ascendants La longueur des tubesest dimensionée de telle sorte qu'un séchage suffisant de la mousse ascendante peut s'effecteur, c'est-à-dire que l'eau ascendante peut être largement recirculée à l'intérieur du tube ascendant. Par le terme "éléments de paroi", on entend des formes quelconques qui sont formées par des éléments fermés approximativement tubulaires de section quelconque oubien des éléments qui ne forment pas un élément tubulaire complet mais seulement des éléments de paroi partiels. Un tel élément de paroi peut par exemple consister en un tube séparé par des parois de séparation axiales en plusieurs sections de même longueur qui enferment entre ellesin espace qui permet le mouvement ascendant de bulles ou analogue Il est toutefois préféré que les éléments de paroisencerment entre eux chaque fois une section circulaire. Cette forme correspond à la forme sphérique des bulles d'air ascendantes et permet un transport adéquat des bulles d'air avec les composants organiques adsorbés. Selon une forme d'exécution particulièrement avantageuse, les éléments de paroi consistent en une pluralité de tubes minces. A titre d'exemple, une plaque de fond agençable sur l'ouverture de récipient peut comporter une pluralité de perçages auxquels sont chaque fois raccordés de petits tubes ascendants Selon une forme d'exécution préférée, les sections de passage constituét entre les éléments de paroi ou par les tubes minces présentent un diamètre infé- rieur à 8 mm et supérieur à 3 mm. On préfère des sections les plus petites possibles afin de faciliter le mouvement ascendant des bulles et de permettre le transport de composants organiques moyennant les bulles d'air ascendantes également dans le cas d'eau douce Une section de 6 à environ 3 mm est une zone préférée. En variante, le tube ascendant peut comporter plusieurs tubes concentriques emboîtés dont la distance entre parois est notamment comprise entre 3 et 8 mm et dont l'espace compris entre les parois adjacentes est divisé en chambres tubulaires par des éléments d'entre- toisement qui s'étendent sur toute la longueur des tubes, la distance latérale entre éléments d'entretoisement étant d'environ 3 à 8 mm. Une forme d'exécution de l'invention est représentée dans les dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe selon la ligne I-I de la figure 2; et la figure 2 est une vue en coupe latérale selon la ligne II-II de la figure 1. Le dispositif pour la séparation par écumage de composants essentiellement organiques de l'eau est décrit plus en détail à l'appui d'un aquarium représenté schéma- tiquement Le niveau d'eau de l'aquarium est référencé 2 5 en 1. Le dispositif consiste en un ensemble plonge dans l'eau, qui comporte un élément de fond 2 dans lequel est agencée une pompe qui aspire de l'eau de l'aquarium via une tubulure d'aspiration 3 Une tubulure d'alimentation en air 4 est raccordée à la tubulure d'aspiration 3, un tuyau d'eau en liaison avec l'air ambiant pouvant être raccordé à ladite tubulure 4 Il est ainsi possible d'aspirer de l'air en même temps que l'eau aspirée. Une tubulure d'évacuation 5 s'étend de l'élément de fond 2 vers le haut dans la figure 2 et débouche dans un récipient 6 qui est agencé directement de façon étanche sur l'élément de fond 2 Le récipient 6 est de forme tubulaire et est obturé par le bas, selon la forme d'exécution représentée, par l'élément de fond 2 Du côté de l'embouchure, ledit récipient est ouvert. En fonctionnement, le récipient 6 est agencé verticalement, conformément à la figure 2 A proximité de son fond (élément de fond 2), le récipient 6 comporte une ouverture radiale 7 qui est reliée à un récipient 8 selon le principe des vases communiquants Le récipient 8 est ouvert en 9 de telle sorte que l'eau entrant dans le récipient 6 par la tubulure 5 peut passer au-dessus de l'arête de celui-ci et être recirculée dans l'aquarium, comme indiqué par la flèche 10 L'alimentation en air dans l'eau pompée dans le réservoir 6 peut également s'effectuer de façon différente On peut par exemple agencecune pisolithe dans le récipient 6, qui est en liaison avec une pompe à air électrique extérieure On mélange ainsi à l'aide de la pompe à air et via la pisolithe de l'air finement dispersé dans l'eau pompée dans le récipient 6. Afin d'obtenir le meilleur mélange possible dans le cas d'un tel agencement, il est avantageux d'agencer le dispositif d'alimentation en air à proximité du fond du récipient 6. L'ouverture supérieure (de la figure 2) du récipient 6 est équipée d'une plaque de fond 11, dont le fond est situé juste au-dessus du niveau d'eau 12 qui s'établit à l'intérieur du récipient 6 Cette plaque de fond 11 comporte une pluralité de perçage dans lesquels sont agencé de façon étanche de minces tubes ascendants 13 Les tubes ascendants s'étendent parallèlement à l'axe du récipient 6 et sont ouverts à leur extrémité supérieure (à la figure 2) Les tubes ascendants 13 sont entourés d'un récipient collecteur 14 en forme de cuve moyennant un jeu radial, le fond de cette cuve étant constitué par le fond 11 L'unité globale constituéepar le fond 11, les tubes ascendants 13 et le récipient collecteur 14 est agencée de façon amovible sur l'embouchure du récipient 6 de telle sorte que les sallisures déposées dans le récipient collecteur 14 peuvent être éliminées par un démontage du récipient 14 de l'ouverture du récipient 6. La section de passage globale des tubes ascendants 13 est adaptée au débit d'air qui est introduit moyennant le conduit d'alimentation d'air dans le récipient 6, par exemple via la tubulure de raccordement d'air 4 ou un autre dispositif La section de passage des tubes ascendants 13 est de préférence inférieure à 8 mm, tout particulièrement inférieure à 3 mm. Après mise en marche du dispositif, de l'eau est aspirée de l'aquarium ou analogue par la tubulure d'aspiration 3 dans le sens de la flèche 15, et de l'air est aspiré simultanément dans le sens de la flèche 16 via la tubulure d'alimentation en air 4 et un tuyau ou analogue, pour être mélangé à l'eau aspirée Le mélange d'air et d'eau est pompé via la tubulure d'évacuation 5 dans le récipient 6, l'eau en excès pouvant s'écouler par le déversoir 9, tandis que l'air monte sous forme de bulles à l'intérieur du récipient 6. Les matières organiques qui se trouvent dans l'eau s'adsor- bent sur ces bulles et montent avec celles-ci Les bulles d'air sont alors envoyées dans les tubes ascendants 13 et montent dans les tubes ascendants 13 en fonction du débit de bulles. Ceci permet l'écoulement d'eau en excès de telle sorte que la mousse est quasiment séchée Le diamètre des tubes ascendants 13 est choisi de manière telle qu'il permet le mouvement ascendant des bulles de mousse sans qu'elles n'explosent à l'intérieur des tubes ascendants, et ledit diamètre est choisi de façon suffisamment grande pour éviter un effet capillire, c'est-à-dire un transport d'eau indésirable dans les tubes ascendants 13 Les bulles d'air ascendantes peuvent s'évacuer par l'ouverture des tubes ascendants 13 et ensuite exploser ou s'amasser dans le récipient collecteur 14 pour y exploser, les composants organiques entrainés se déposant sur le front 11 Le récipient collecteur 14 peut encore être obturé par un couvercle perforé muni d'un col déverseur à l'embouchure supérieure de la figure 2 La forme d'exécution de l'invention permet que, lors de l'utilisation du dispositif pour l'écumage d'eau de mer, on obtient une séparation particulièrement intensive et rapide de composants organiques à l'aide des bulles d'air, et que, lors de l'utilisation du dispo- sitif dans de l'eau douce, on obtient, malgré la tension de surface élevée de l'eau douce, grâce aux sections faibles des tubes ascendants 13, un mouvement ascendant des bulles d'air chargées de composants organiques, de telle sorte que ce dispositif permet également une séparation par écumage de composants organiques contenus dans de l'eau douce. L'invention n'est bien entendu pas limitée à la forme d'exécution décrite mais s'étend au cadre des revendications Toutes les caractéristiques individuelles ou en combinaison décrites dans le mémoire descriptif et dans les dessins sont considérées comme inventives. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la séparation par écumage de composants essentiellement organiques contenus dans l'eau douce ou dans l'eau de mer, comportant un récipient vertical tubulaire, éventuellement obturé du côté du fond et ouvert du côté de l'embouchure, équipé d'un conduit d'alimentation en eau, d'un déversoir d'eau, d'un dispositif d'alimentation en air qui débouche, de préférence, à proximité de l'extrémité inférieure du récipient, opposée à l'embouchure, d'un tube ascendant raccordé à l'embouchure, notamment parallèlement à l'axe du récipient, tube ascendant dont l'embouchure inférieure est agencée juste au-dessus du niveau de remplissage du récipient ou à hauteur du niveau de remplissage de celui-ci et dont l'embouchure supérieure est libre, ainsi qu'éventuellement d'un récipient collecteur en forme de cuve, qui entoure le tube ascendant et dont le fond est traversé de manière étanche par ledit tube ascendant la section de passage du tube ascendant étant adaptée au débit d'air introduite dans le récipient par le conduit 2 o d'alimentation en air, caractérisé en ce que le tube ascendant est constitué par une pluralité d'élementsde parois adjacents (par exemple 13) qui s'étendent verticalement d'un fond perforé ( 11) agencé à l'embouchure inférieure du tube ascendant jusqu'au niveau de l'embouchure supérieure du tube ascendant, les éléments de paroi formant une pluralité de tubes ascendants ( 13) de petite section dont la section de passage globale correspond au moins approximativement à la section de passage d'un seul grand tube ascendant. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de paroi (par exemple 13) forment chaque fois entre eux une section de forme circulaire. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, il caractérisé en ce que les éléments de parois consistent en une pluralité de tubes minces ( 13). 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les sections de passage constituées entre les éléments de parois ou par les tubes minces ( 16) présentent un diamètre inférieur à 8 mm et supérieur à 3 mm. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tube ascendant comporte plusieurs tubes concentriques emboités dont la distance entre parois est notamment comprise entre 3 et 8 mm et dont l'espace compris entre les parois adjacentes est divisé en chambres tubulaires par des éléments d'entretoisement qui s'étendent sur toute la longueur des tubes, la distance latérale entre éléments d'entretoisement étant d'environ 3 à 8 mm.