Brevet FR2715324A1 — publié le 19950728

L'invention concerne un procédé et un dispositif de sursaturation d'un flux gazeux en vapeur d'un liquide par micronisation dudit liquide dans ledit flux gazeux et leurs applications. Dans le domaine de l'épuration des liquides et des gaz, et tout particulièrement celui de l'épuration des eaux usées collectées par les réseaux d'égouts urbains, les stations d'épuration, dans lesquelles on est obligé d'effectuer un certain brassage des bassins de décantation qui émettent des odeurs nauséabondes provenant de la décomposition des matières organiques présentes dans les rejets domestiques. II résulte de cette situation des nuisances olfactives importantes au niveau des habitations, voire des agglomérations les plus proches, lorsque le vent porte dans la direction correspondante , ceci quel que soit l'éloignement de la station d'épuration qui, de toute façon, ne peut jamais être très éloignée. Ces nuisances olfactives sont tout particulièrement importantes pendant les périodes de forte chaleur. Dans d'autres domaines, c'est la teneur en gaz d'un liquide, tout particulièrement en oxygène, qui a besoin d'être maintenue à un niveau optimum. La teneur en oxygène de l'eau pose aussi des problèmes dans certaines applications telles que la pisciculture car les moyens dont nous disposons actuellement ne permettent d'obtenir un résultat acceptable qu'au prix d'un gaspillage très important d'oxygène ou d'énergie. Dans d'autres domaines. enfin, c'est certaines matières dissoutes dans de l'eau ou un solvant qui gagneraient à être récupérées pour réutilisation, comme c'est le cas dans le domaine des huiles de coupe utilisées dans la métallurgie. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cette invention, telle qu'elle se caractérise, résout le problème consistant à définir un procédé et à créer un dispositif de sursaturation d'un flux gazeux en vapeur d'un liquide, par micronisation dudit liquide dans ledit flux gazeux, avec lesquels, d'une part, la vapeur du liquide puisse être ramenée à une proportion prédéterminée par rapport au gaz (hygrométrie par exemple) et, d'autre part, le liquide en excédent puisse retenir des matières solides, liquides ou gazeuses contenues initialement dans le gaz. Le procédé de sursaturation d'un flux gazeux en vapeur d'un liquide, par micronisation dudit liquide dans ledit flux gazeux, selon l'invention, se caractérise principalement en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) Etablissement d'une circulation régulière du flux gazeux. b) Détente du flux gazeux juste en amont du micronisateur. c) Micronisation continue du liquide dans le flux de gaz selon un débit supérieur à celui permettant d'obtenir la juste saturation du flux de gaz en vapeur du liquide. d) Condensation et concentration de l'excès de liquide micronisé, par rapport à celui évaporé pour obtenir la saturation du gaz en vapeur de ce liquide. e) Filtration du gaz saturé en vapeur du liquide avec récupération des gouttelettes de liquide en excédent entrainées par le flux. f) Evacuation du gaz saturé en vapeur du liquide, avec récupération des condensats. g) Collecte du liquide en excédent condensé concentré et récupéré lors des étapes d à f ci-dessus. h) Recyclage éventuel du liquide collecté après filtration si nécessaire. La condensation et la concentration de l'excès de liquide micronisé, prévues à l'étape (d), sont obtenues par création et entretien d'un flux laminaire localisé dirigé vers le bas, de l'amont vers l'aval, alors que le flux général est maintenu horizontal, puis canalisé vers le haut. La filtration du gaz saturé, prévue à l'étape (e), s'effectue à contre courant, au-dessus du flux laminaire. La détente du flux gazeux prévue à l'étape (b) est obtenue par effet de venturi. L'évacuation du gaz saturé, prévue à l'étape (f), s'effectue vers le haut, dans une direction sensiblement perpendiculaire au flux de gaz principal et au-dessus de celui-ci. Le dispositif permettant l'application du procédé. tel qu'exposé ci-dessus, se caractérise principalement en ce qu il est constitué, pour l'essentiel, d'une conduite de section constante, renfermant un ventilateur, permettant d'établir et d'entretenir le flux gazeux régulier prévu à l'étape (a) , d'un divergent, assurant la détente du flux gazeux par effet de venturi, prévue à l'étape (b) d'un micronisateur fixé dans l'axe et dans la section de sortie du divergent d'une chambre à fond inclinée vers l'avant, raccordée sur l'avant au divergent, dans laquelle sont fixées transversalement des plaques ajourées parallèles entre elles, inclinées vers le fond et vers l'arrière de la chambre, assurant la condensation et la concentration de liquide en excès prévues à l'étape (d) ; d'une volute demi-circulaire, canalisant le flux de gaz vers le dessus de la chambre ; d'un filtre, disposé verticalement à la sortie de ladite volute, assurant la filtration prévue à l'étape (e) d'une cheminée verticale reliée à la sortie du filtre, assurant l'évacuation du gaz et la récupération des condensats, prévues à l'étape (f) , et d'un puisard disposé au point le plus bas de la chambre, permettant d'assurer la collecte prévue à l'étape (g). Selon un mode de réalisation, le dispositif est réalisé en cinq parties, constituées respectivement de la conduite d'entrée équipée de son ventilateur, du divergent équipé de son micronisateur, de la chambre équipée de ses plaques ajourées et de son puisard, de la volute et de la cheminée équipée du filtre à sa base. Le procédé et le dispositif exposé ci-dessus trouvent leur application dans les principaux domaines suivants - Concentration d'effluents liquides, - Traitement de l'air, en vue notamment de l'élimination des odeurs, - Lavage de gaz et de fumées, - Oxygénation de liquide, - Séparation de matières solides contenues dans le liquide. Cette liste n'est pas exhaustive. Les avantages obtenus, grâce à l'invention, consistent essentiellement en ceci que les gaz ainsi épurés peuvent être directement rejetés dans l'atmosphère ou recyclés, et que les liquides peuvent être, eux aussi, directement rejetés ou réutilisés, avec recyclage éventuel dans le dispositif , ceci en utilisant des moyens simples, et, par conséquent, très fiables. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode d'application du procédé et du dispositif selon l'invention, destiné au traitement des gaz provenant des stations d'épuration d'eau, donné à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés sur lesquels - La figure 1 représente une vue de côté schématique en coupe longitudinale selon AA du dispositif. - La figure 2 représente une vue de face du dispositif selon la figure 1 avec indication du plan de coupe AA. Les figures représentent un dispositif d'épuration d'air constitué principalement d'une conduite 10 équipée d'un ventilateur 11, d'un divergent 20 équipé d'une buse de micronisation 21 alimentée par une pompe 22, aspirant dans un réservoir 23, d'une chambre 30 à fond incliné 31 et à puisard 32 équipée de plaques ajourées 33 inclinées vers l'arrière et vers le bas, d'une volute 40 et d'une cheminée 50 équipée, à sa base, d'un filtre 51. En examinant maintenant les figures plus en détail, on remarque que, dans cet exemple d'application, l'air pollué est aspiré par le ventilateur 11, situé dans la conduite 10, puis refoulé dans la chambre 30 après avoir été détendu en passant dans le divergent 20, à la sortie duquel il est mélangé à un brouillard liquide émis par la buse de micronisation 21 alimentée par la pompe 22. Le mélange est dirigé vers la cheminée d'évacuation 50, via la volute 40, en traversant un évaporateur constitué de plaques ajourées 33 parallèles, inclinées vers la sortie et vers le fond 31 de la chambre 30, ce qui a pour effet de séparer le liquide en excès de celui juste nécessaire pour sa transformation, en vapeur saturante de l'air, et de transformer cet excès de liquide en gouttelettes qui ruissellent sur les plaques ajourées 33 et s'écoulent sur le fond incliné 31 de la chambre qui les concentre dans le puisard 32 en vue de leur écoulement à l'extérieur de ladite chambre 30, avec recyclage et traitement complémentaire ou non. Comme on le voit, les gouttelettes d'eau susceptibles d'avoir été entraînées dans la volute 40 par le flux d'air sont projetées. du fait de leur inertie, contre la paroi de ladite volute qui assure leur ruissellement vers le fond de la chambre 30. Les gouttelettes qui franchisent la volute sont bloquées par le filtre 51, qui, compte tenu de sa situation, favorise l'écoulement dans la chambre 30. II en est de même de la cheminée 50 pour ce qui concerne les condensats. Revendications 1. Procédé de sursaturation d'un flux gazeux en vapeur d'un liquide, par micronisation dudit liquide dans ledit flux gazeux, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes a) Etablissement d'une circulation régulière du flux gazeux. b) Détente du flux gazeux juste en amont du micronisateur, c) Micronisation continue du liquide dans le flux de gaz selon un débit supérieur à celui permettant d'obtenir la juste saturation du flux de gaz en vapeur du liquide. d) Condensation et concentration de l'excès de liquide micronisé par rapport à celui évaporé pour obtenir la saturation du gaz en vapeur de ce liquide. e) Filtration du gaz saturé en vapeur du liquide avec récupération des gouttelettes de liquide en excédent entraînées par le flux. f) Evacuation du gaz saturé en vapeur du liquide avec récupération des condensats. g) Collecte du liquide en excédent condensé, concentré et récupéré aux étapes d à f. h) Recyclage du liquide collecté après filtration si nécessaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la condensation et la concentration de l'excès de liquide micronisé, prévues à l'étape (d) sont obtenues par création et entretien d'un flux laminaire localisé, dirigé vers le bas, de l'amont vers l'aval, alors que le flux général est maintenu horizontal, puis canalisé vers le haut. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la filtration du gaz saturé, prévue à l'étape (e) s'effectue audessus du flux laminaire et à contre-courant de celui-ci. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détente du flux gazeux prévue à l'étape (b) est obtenue par effet Venturi. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évacuation du gaz saturé prévue à l'étape (f) s'effectue vers le haut, dans une direction sensiblement perpendiculaire au flux de gaz principal, au dessus de celui-ci. 6. Dispositif permettant l'application du procédé selon les revendications 1 à 5 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce qu'il est constitué pour l'essentiel d'une conduite (10) de section constante renfermant un ventilateur (11) permettant d'établir et d'entretenir le flux gazeux régulier, prévu à l'étape (a) d'un divergent (20) assurant la détente du flux gazeux, prévue à l'étape (b) d'un micronisateur (21) fixé dans l'axe du divergent et dans la section de sortie de celui ci , d'une chambre (30) à fond incliné vers l'avant, raccordée sur l'avant au divergent (20), dans laquelle sont fixées transversalement des plaques ajourées (33) parallèles entre elles, inclinées vers le fond et vers l'arrière de la chambre (30), assurant la condensation et la concentration de liquide en excès prévues à l'étape (d) d'une volute (40) demicirculaire assurant la canalisation du flux de gaz vers le dessus de la chambre (30) d'un filtre (51) disposé verticalement à la sortie de ladite volute (40) d'une cheminée (50) reliée à la sortie du filtre (51) et d'un puisard (32) disposé au point le plus bas de la chambre (30) permettant de réaliser la collecte prévue à l'étape (g). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est réalisé en cinq parties (10, 20, 30, 40, 50) réunis par boulonnage, rivetage ou soudage constituées respectivement de la conduite d'entrée (10) équipée de son ventilateur (11), du divergent (20) équipé du micronisateur (21) de la chambre équipée de ses plaques ajourées (33) de condensation et de concentration et de son puisard (32), de la volute (40) et de la cheminée (50) équipée du filtre (51) à sa base. 8. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications t à 5 et du dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 à la concentration d'effluents liquides. 9. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et du dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 au traitement de l'air, en vue, notamment, d'éliminer les odeurs. 10. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et du dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 au lavage de gaz. 11. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et du dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 à l'oxygénation de liquide. 12. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et du dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 à la séparation de matières solides contenues dans le liquide.