Brevet FR2717098A1 — publié le 19950915

La présente invention concerne un procédé et un dispositif conçus pour assurer, par évaporation, la déshydratation de liquides aqueux. L'évaporation naturelle est un processus spontané de conversion de chaleur en énergie latente à l'interface eau/air. Pour des conditions atmosphériques données, le rythme d'évaporation est proportionnel à la superficie de l'interface eau/air. Traditionnellement, les systèmes de concentration d'effluent aqueux par évaporation naturelle sont basés sur l'utilisation de bassins étendus et peu profonds. Toutefois, la dimension nécessaire de ces bassins est peu compatible avec la croissance des bassins et la rareté des terrains disponibles. I1 est connu par le brevet espagnol publié sous le NO 2 014 605, et par le brevet d'addition espagnol NO 2 020 718, tous deux aux noms de C.E.E.P. Yaminter S.A., d'utiliser un système comprenant une surface de ruissellement constituée par un panneau alvéolé de grande superficie par unité de volume occupé, sur lequel le liquide est projeté par un arrosage séquentiel pour produire des cycles répétés d'évaporation et de concentration. Le panneau est placé verticalement ou suivant une autre inclinaison appropriée pour tirer parti de l'énergie cinétique du vent. Ces dispositifs, très efficaces, présentent l'inconvénient de créer un phénomène non contrôlé d'aérodispersion de gouttelettes en entraînant, de façon indésirable, un transfert de pollution à l'atmosphère. La présente invention a pour objet un procédé permettant d'optimiser les résultats obtenus avec les dispositifs connus, mentionnés ci-avant, de déshydratation, par évaporation sous l'effet du vent, de liquides aqueux, ainsi qu'un dispositif de structure simple et non limité dans ses dimensions, de fabrication et d'utilisation peu coûteuses, qui est d'une efficacité remarquable en évitant toute pollution de l'environnement qui pourrait être dûe à une aérodispersion de gouttelettes du liquide aqueux. Selon le procédé de déshydratation, par évaporation, de liquides aqueux selon l'invention, le vent traverse une surface ajourée arrosée du liquide aqueux en réalisant l'évaporation de ce dernier, et ce procédé se caractérise en ce qu'on place, à la suite de nette surface ajourée, une autre surface ajourée traversée à son tour par le vent et qui réalise l'arrêt des gouttelettes du liquide aqueux portées par le vent. Le dispositif pour la mise-en-oeuvre du procédé selon l'invention est du type comprenant au moins un panneau alvéolaire d'évaporation exposé à l'action du vent et un dispositif d'arrosage disposé hors du plan de ce panneau pour arroser de liquide aqueux une face de celui-ci, ledit panneau alvéolaire assurant l'évaporation naturelle par le vent du liquide aqueux. Il se caractèrise par au moins un panneau supplémentaire disposé en regard du panneau d'évaporation et au-delà de celui-ci dans la direction où souffle le vent, ce dit panneau supplémentaire formant un écran pour empêcher la propagation sous l'effet du vent de gouttelettes du liquide aqueux créées par l'impact de celui-ci sur le panneau d'évaporation lors de l'arrosage. Avantageusement, pour économiser de l'énergie de pompage, on peut arroser cycliquement le panneau évaporateur, secteur par secteur. Le panneau d'évaporation comporte des alvéoles dont a disposition est telle que, combinée avec l'inclinaison du panneau par rapport au sol, ces alvéoles présentent une inclinaison qui assure l'écoulement du liquide vers la face du panneau opposée à sa face d'arrosage. Le panneau servant à l'élimination des gouttes, présente une faible perte de charge au vent, et une bonne résistance chimique aux agents agressifs. Pour les utilisations dans des conditions où la direction du vent peut s'inverser pour souffler dans des directions opposées, 1 invention propose avantageusement de prévoir que chacun des panneaux présente une double fonction de panneau d'évaporation et de panneau d'élimination de gouttes. En particulier, pour l'exploitation de vents de directions variables et quelconques, on peut avantageusement associer les uns aux autres des panneaux à double fonction de ce type pour déterminer une enceinte fermée à l'intérieur de laquelle s'effectue l'arrosage. Selon la présente invention on peut aussi utiliser de façon indirecte l'action du vent naturel qui, au moyen d'un dispositif d'aspiration, crée un courant d'air qui traverse le panneau d'évaporation puis le panneau d'élimination de gouttes. Pour bien faire comprendre le dispositif selon l'invention on en décrira ci-après, à titre d'exemple sans caractère limitatif, une forme d'exécution préférée et des variantes en référence au dessin schématique annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique de coté d'un dispositif d'évaporation selon l'invention à deux panneaux inclinés en regard - la figure 2 est une vue de détail à plus grande échelle, en coupe verticale, montrant la disposition des alvéoles du panneau évaporateur de la figure 1 ; - les figures 3 et 4 montrent des variantes de la structure alvéolaire du panneau de la figure 2 - les figures 5, 6 et 7 montrent plusieurs configurations du dispositif selon la présente invention, adaptées à l'exploitation de vents de directions variables et quelconques ; et - la figure 8 montre schématiquement une réalisation d'un dispositif selon l'invention permettant une utilisation indirecte du vent naturel. En référence à la figure 1, on a représenté un dispositif d'évaporation selon l'invention conçu pour fonctionner avec un vent de direction fixe. Sur cette figure, on a représenté en 1 un panneau alvéolaire fixé sur le sol 2 par l'intermédiaire d'un socle 3. Dans l'exemple représenté le panneau 1 présente une inclinaison par rapport à l'horizontale de l'ordre de 600. En regard du panneau 1, et sensiblement symétriquement à celui-ci par rapport à un plan vertical, est disposé un panneau alvéolé 4 dont on expliquera la fonction plus loin. Entre les panneaux 1 et 4, à l'intérieur d'une enceinte d'arrosage 5 déterminée par ces deux panneaux et latéralement par un bâti 6, sont disposées des buses 7 portées par le bâti 6 et placées hors du plan du panneau 1 qui projettent le liquide à traiter sur la face avant 8 de ce panneau 1. La quantité de liquide projetée par les buses 7 est conçue pour être supérieure à celle qui permettrait seulement d'imbiber le panneau 1, de façon qu'une quantité de liquide en excès puisse traverser facilement le panneau 1 et en ressortir par la face opposée 10. A cet effet le panneau évaporateur 1 se présente sous la forme d'un élément alvéolaire qui offre une surface spécifique élevée, une faible perte de charge au vent et une inertie chimique face aux substances présentes dans le liquide ou dans l'air ambiant. Les alvéoles transversaux 9 du panneau évaporateur 1 permettent l'écoulement du liquide vers la face arrière 10 de celui-ci, ces alvéoles 9 dans l'exemple représenté à la figure 2 étant perpendiculaires aux faces opposées du panneau 1. Selon la variante représentée à la figure 3 les alvéoles transversaux 9' sont inclinés par rapport aux faces 8', 10' du panneau 1' lui-même incliné et, selon la variante de la figure 4, le panneau 1" est vertical alors que ses alvéoles transversaux 9" sont inclinés par rapport aux faces opposées 8", 10" du panneau. L'inclinaison des alvéoles 9, 9', 9" et l'arrosage en excès du panneau 1, 1', 1" ont pour objectif de nettoyer le panneau en empêchant l'accumulation de la matière solide contenue dans le liquide. L'inclinaison des alvéoles représente un compromis entre une position horizontale optimale pour l'évaporation - position donnant lieu à une perte de charge minimale face au vent - et une position verticale optimale pour le nettoyage. Cette inclinaison des alvéoles sera avantageusement comprise entre 15 et 450 par rapport à l'horizontale, sans que ces valeurs puissent être considérées comme limitatives. De façon plus précise, cette inclinaison dépendra du liquide traité, de la teneur en solides et de la nature des dépôts susceptibles de se créer dans la maille. Un réceptacle 11, disposé à la base des panneaux 1, 4, reprend le liquide qui traverse le panneau 1 et le renvoie sur celui-ci par une pompe 12. On comprend que le liquide projeté par les buses 7, et qui s'écoule à travers les alvéoles 9 du panneau 1, ressort sur la face arrière 10 de ce panneau et tombe sous forme de grosses gouttes 13 qui, au niveau du sol, sont reprises dans le réceptacle 11. L'impact, sur la face avant 8 du panneau évaporateur 1, du jet issu des buses 7 crée de fines gouttelettes 14 qui sont susceptibles d'être entraînées par le vent, schématisé par la flèche 15, soufflant de la face arrière vers la face avant du panneau 1. Le rôle du panneau 4 est d'intercepter et de retenir ces gouttelettes 14 qui s'unissent dans ce panneau 4 pour former de grosses gouttes 16, non susceptibles d'être portées par le vent 15 et qui s'échappent pour être reprises par le réceptacle 11. Le panneau 4, qui contrôle l'aérodispersion des gouttelettes et évite ainsi un transfert de pollution à l'atmosphère, doit présenter une faible perte de charge au vent et offrir une bonne résistance chimique aux agents agressifs présents dans le liquide et dans l'air ambiant. A titre d'exemple non limitatif, les panneaux commercialisés sous la marque "PANAL" par la Société NUCLEOS DE INTERFASE sont parfaitement adaptés à ces deux fonctions d'évaporation et d'élimination de gouttes. On a élevé le panneau 1 au-dessus du sol en le fixant sur le socle 3, de façon à bénéficier de vents plus élevés. Pour intensifier l'évaporation on peut prévoir des éléments 17 et 18 (voir figure 1) qui focalisent le vent sur le panneau évaporateur 1. Comme on l'a indiqué ci-avant, les buses d'arrosage 7 sont situées hors du plan défini par le panneau évaporateur 1. Elles travaillent de préférence à basse pression, l'arrosage étant continu ou bien intermittent si l'on désire économiser de l'énergie de pompage. Dans ce cas, le temps écoulé entre deux arrosages dépend directement de la capacité de rétention de liquide du panneau évaporateur 1. Toujours pour économiser de l'énergie consommée par la pompe 12, on peut arroser cycliquement le panneau évaporateur 1, secteur par secteur, et à cet effet on organise alors le réseau hydraulique en sections contrôlées par une ou plusieurs vannes. Les temps d'ouverture et de fermeture des vannes, ainsi que leur séquence, sont fixes ou pilotés par un automatisme en fonction soit de mesures directes d'évaporation, soit de l'évaporation calculée à partir des paramètres dont elle dépend : température, humidité relative, vitesse transversale du vent dans le panneau évaporateur 1, superficie du contact air/liquide, tension superficielle du liquide et, le cas échéant, apports extérieurs d'énergie. Une variante d'un tel dispositif d'arrosage séquentiel peut comprendre un élément de structure mobile qui déplace une ou plusieurs buses le long du panneau évaporateur, de façon que le ou les jets en couvrent la totalité dans un laps de temps désiré. Comme précédemment, les cycles d'arrosage sont fixes, ou pilotés par un automatisme en fonction soit d'une mesure d'évaporation réelle, soit d'un calcul d'évaporation. Egalement en vue d'une économie d'énergie, le contrôle de l'arrosage du panneau évaporateur peut permettre d'arrêter cet arrosage en cas de gel, de vent violent, d'absence de vent et d'humidité relative trop élevée. Comme on l'a dit, l'exemple de réalisation de la figure 1 suppose un vent 15 de direction fixe. Dans le cas le plus fréquent de vent de direction alternée et opposée, les panneaux 1 et 4 doivent alors pouvoir remplir chacun une double fonction de surface d'évaporation et de surface d'élimination des gouttes. Seuls peuvent donc être utilisés des panneaux qui sont aptes à répondre à cette double exigence. Dans la pratique, sans que cela soit en rien limitatif, cette double direction des vents entraine avantageusement une symétrie des dispositions des panneaux. Dans ce cas, le contrôle de l'arrosage peut permettre d'arroser l'un ou l'autre panneau, selon la direction du vent, ou encore d'arroser les deux panneaux en même temps. La double fonction des panneaux 1 et 4 mentionnée ci-dessus est applicable à l'exploitation de vents de directions variables et quelconques, et on a représenté aux figures 5 à 7 des exemples d'implantation, en plan, des panneaux. Ainsi, dans l'exemple de la figure 5 les panneaux ont une forme arquée et sont assemblés selon une disposition en cercle. Dans l'exemple de la figure 6, les panneaux sont rectilignes et sont assemblés selon une forme polygonale (octogone). Dans l'exemple de la figure 7 les panneaux sont également rectilignes et assemblés pour former un carre. On a enfin représenté à la figure 8 une réalisation du dispositif selon la présente invention, qui permet l'utilisation indirecte du vent naturel pour mieux contrôler la direction du courant d'air traversant les panneaux d'évaporation et d'élimination des gouttes. Sur cette figure, on a représenté en 20 le panneau évaporateur et en 21 le panneau assurant l'élimination des gouttes. Ce panneau 21 est accolé à la base d'une cheminée 22 terminée à sa partie supérieure par un élément Venturi 23 traversé par le vent. La zone de dépression 24 créée par l'élément 23 dans la cheminée 22, induit ainsi un courant d'air 25 qui traverse les panneaux 20 et 21 en direction de la zone 24. On comprendra que la description qui précède a été donnée à simple titre d'exemple, sans caractère limitatif, et que des adjonctions ou des modifications constructives pourraient y être apportée sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de déshydratation, par évaporation, de liquides aqueux selon lequel le vent traverse une surface ajourée (1) arrosée de liquide aqueux pour réaliser l'évaporation de ce dernier, caractérisé en ce que l'on place, à la suite de cette surface ajourée (1), une autre surface ajourée (4) se trouvant à son tour traversée par le vent et qui réalise l'arrêt des gouttelettes (14) du liquide aqueux portées par le vent. 2. Dispositif pour la mise-en-oeuvre du procédé selon la revendication 1 pour la déshydratation, par évaporation, de liquides aqueux comprenant au moins un panneau alvéolaire 'd'évaporation (1) exposé à l'action du vent et un dispositif d'arrosage (7) disposé hors du plan dudit panneau alvéolaire (1) pour arroser de liquide aqueux une face de celui-ci, ledit panneau alvéolaire (1) assurant l'évaporation naturelle par le vent du liquide aqueux, caractérisé par au moins un panneau supplémentaire (4) disposé en regard du panneau d'évaporation (1) et au-delà de celui-ci dans la direction où souffle le vent (15), le dit panneau supplémentaire (4) formant écran pour empêcher la propagation de gouttelettes (14) du liquide aqueux créées par l'impact de celui-ci sur le panneau évaporateur (1) lors de l'arrosage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'arrosage (7) réalise cycliquement un arrosage par secteurs du panneau évaporateur (1). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence d'arrosage du panneau d'évaporation (1) est commandée à partir de la mesure de paramètres dont dépend l'évaporation. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le panneau d'évaporation (1) comporte des alvéoles qui, en position d'utilisation du panneau (1), présentent une inclinaison permettant l'écoulement du liquide, alors que le panneau d'élimination de gouttes (4) présente une faible perte de charge au vent et une bonne résistance chimique aux agents agressifs. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les panneaux (1,4) qu'il comprend ont chacun une double fonction de panneau d'évaporation et de panneau d'élimination de gouttes. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un système de contrôle du dispositif d'arrosage (7) assure, selon la direction du vent, le choix du panneau (1,4) à arroser. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que les panneaux (1,4) sont associés les uns aux autres de façon à déterminer une enceinte fermée à l'intérieur de laquelle s'effectue l'arrosage. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend, associé au panneau (21) d'élimination des gouttes, un élément d'aspiration (23) créant un courant d'air de direction constante à travers le panneau d'évaporation.