Brevet FR2808014A1 — publié le 20011026

Récupérateur de protéines La présente invention concerne le domaine des récupérateurs de protéines par fractionnement de mousse pour retirer une matière organique de rejet dissoute dans une eau chargée en matière organique. Des récupérateurs de protéines par fractionne- ment de mousse, par exemple le récupérateur de protéines Berlin (marque déposée) basé sur les enseignements du Brevet des Etats-Unis n 4 834 872, et commercialement disponible auprès du demandeur de la présente demande, utilise une action de fractionnement de mousse survenant naturellement pour produire une mousse chargée en protéi- nes contenant une matière organique de rejet extraite à partir d'eau chargée en matière organique. D'autres récu- pérateurs de protéines sont représentés et décrits entre autres dans les Brevets des Etats-Unis n 3 957 017, 3 965 007, 3 994 811, 4 988 436, 5 084 164, 5 282 962, 5 484 525, 5 665 227, 5 667 671 et 5 736 034. Selon la présente invention, on fournit un ré- cupérateur de protéines par fractionnement de mousse pour éliminer une matière organique de rejet à partir d'une eau chargée en matière organique, le récupérateur de pro- téines comportant une chambre de réaction verticale ayant un étranglement situé au plus haut, communiquant avec une coupelle de récupération de mousse pour recueillir une mousse chargée en protéines contenant la matière organi- que de rejet, ladite chambre ayant une cloison dirigée verticalement munie d'une partie la plus haute se termi- nant au-dessous de l'étranglement pour séparer ladite chambre en un compartiment d'entrée convergeant vers le haut et un compartiment de sortie divergeant vers le bas ayant respectivement un orifice d'entrée et un orifice de sortie éloignés vers le bas à partir de l'étranglement, et une zone d'inversion d'écoulement pour inverser un mé- lange entrant d'air/eau chargée en protéines s'écoulant vers le haut en direction de l'étranglement en un écoule- ment sortant d'eau s'écoulant vers le bas vers l'orifice de sortie, un contre-courant de bulles d'air de support de protéines existant vers le haut, le contre-courant vers le haut de bulles d'air se combinant à un fraction- nement de mousse apparaissant au niveau de la zone d'in- version d'écoulement pour produire la mousse chargée en protéines au niveau de l'étranglement de sorte que l'écoulement d'eau sortant est moins chargé en protéines que le mélange entrant d'air/eau chargée en protéines. Le récupérateur de protéines par fractionnement de mousse de la présente invention est conçu pour prolon- ger le temps de contact entre les bulles d'air et l'eau chargée en protéines afin d'améliorer l'efficacité de la récupération survenant naturellement pour produire une mousse stable chargée en protéines. Le temps de contact est prolongé par l'intermédiaire de la création d'une turbulence dans l'écoulement entrant d'eau chargée en ma- tière organique s'écoulant vers le haut dans le comparti- ment d'entrée en provenance de l'orifice d'entrée en di- rection de la coupelle de récupération de mousse, et dans la zone d'inversion d'écoulement située sous celle-ci. La turbulence est de préférence induite par une injection horizontale d'un mélange d'air/eau chargée en protéines dans le compartiment en direction de la cloison, en con- figurant le compartiment d'entrée pour qu'il converge vers le haut, et en créant une contre-pression dans la zone d'inversion d'écoulement par l'intermédiaire d'une restriction de l'écoulement sortant à partir de celle-ci par rapport à l'écoulement entrant dans celle-ci. De plus, le compartiment de sortie du récupérateur de pro- téines par fractionnement de mousse de la présente inven- tion est conçu pour faciliter un contre-courant de bulles d'air de support de protéines provenant de l'écoulement d'eau sortant vers le bas de sorte qu'une eau non-aérée pure est immédiatement disponible pour une remise en cir- culation. Afin de comprendre la présente invention et de voir comment elle peut être mise en oeuvre, des modes préférés de réalisation vont maintenant être décrits, à titre d'exemple non-limitatif uniquement, en référence aux dessins annexés, sur lesquels des parties similaires ont des références numériques analogues, et sur les- quels: - la figure 1 est une représentation schémati- que d'un récupérateur de protéines par fractionnement de mousse de la présente invention accroché à une paroi d'extrémité d'un aquarium, - la figure 2 est une représentation schémati- que du récupérateur de protéines par fractionnement de mousse de la figure 1, et - la figure 3 est une représentation schémati- que avant du récupérateur de protéines par fractionnement de mousse de la figure 1 en fonctionnement. En référence aux figures 1 à 3, un récupérateur de protéines par fractionnement de mousse 1 est accroché à l'extérieur sur une paroi d'extrémité d'aquarium 2 pour enlever une matière organique de rejet à partir de l'eau de l'aquarium. Le récupérateur de protéines 1 comporte un boîtier 3 à deux parties verticales, globalement prisma- tiques, ayant un corps principal inférieur 4 à extrémité supérieure ouverte, et une coupelle de récupération de mousse supérieure 6 pour recueillir une mousse chargée en protéines. Le corps principal 4 comporte une chambre de réaction 8 en forme de V inversé, disposée centralement, munie d'un étranglement 9 au point le plus haut, un tuyau d'entrée en forme de U 11 sur son côté droit, et une gou- lotte de sortie d'eau 12 sur son côté gauche. La coupelle de récupération de mousse 6 comporte un conduit de récu- pération de mousse 13 disposé centralement en pouvant s'ajuster sur l'étranglement 9 de la chambre de réaction, et a un couvercle 7. La chambre de réaction 8 comporte des parois latérales gauche et droite 14 et 16 divergeant vers le bas, et une cloison dirigée verticalement 17 s'étendant vers le bas depuis le milieu de la chambre de réaction 8 jusqu'à l'extrémité gauche d'une paroi inférieure droite 18 généralement horizontale rejoignant l'extrémité infé- rieure de la paroi latérale droite 16. La paroi latérale gauche 14 s'étend vers le bas au-delà de la paroi infé- rieure droite 18 et se termine par une paroi inférieure gauche 19 dirigée transversalement par rapport à la paroi latérale gauche 14 et inclinée vers le haut en direction de la jonction entre la cloison 17 et la paroi inférieure droite 18. De cette manière, la chambre de réaction 8 est divisée en un compartiment d'entrée convergeant vers le haut du côté droit, ayant un orifice d'entrée dirigé ho- rizontalement 21 au niveau de la jonction entre la paroi latérale droite 16 et la paroi inférieure droite 18, un compartiment de sortie 22 divergeant vers le bas du côté gauche ayant un orifice de sortie 23 défini par la cloi- son entre l'extrémité de la paroi inférieure gauche 19 et de la paroi inférieure droite 18, et une zone d'inversion d'écoulement 24 pour inverser un écoulement dirigé vers le haut entrant dans le compartiment d'entrée en un écou- lement sortant dirigé vers le bas existant dans le com- partiment de sortie 22. Des moyens de restriction d'écou- lement 26 sont agencés au niveau de la sortie de la zone d'inversion d'écoulement 24 pour induire une con- tre-pression dans celle-ci, les moyens de restriction d'écoulement étant constitués d'une ouverture de sortie 27 de la zone d'inversion d'écoulement 24 ayant une sur- face en coupe transversale plus petite qu'une ouverture d'entrée 20 située du côté du compartiment d'entrée dans un plan horizontal imaginaire P passant par l'extrémité de la cloison 17. Le récupérateur de protéines 1 comporte une pompe centrifuge 29 connectée au tuyau d'entrée d'eau 11 et un tuyau d'entrée d'air 31 ayant une partie inférieure disposée centralement dans le tuyau d'entrée d'eau 11 et une partie supérieure s'étendant jusqu'à l'extérieur de la coupelle de récupération de mousse 6. La pompe 29 in- jecte horizontalement un flux constitué d'un mélange d'air/eau chargée en protéines à travers l'orifice d'en- trée 21 en direction de la cloison 17, de manière à pro- duire une turbulence dans le compartiment d'entrée. Le tuyau d'entrée d'eau 11 est muni d'un régulateur d'écou- lement 32 pour réguler l'écoulement d'eau siphonné dans la pompe 29 et le tuyau d'entrée d'air 31 est muni d'une vanne à aiguille 33 disposée horizontalement, utilisée pour amorcer la pompe 29. Le fonctionnement du récupérateur de protéines par fractionnement de mousse 1 est le suivant. Le récupérateur de protéines est accroché sur une paroi latérale d'un aquarium par son tuyau d'entrée d'eau et sa goulotte de sortie d'eau. L'orifice d'entrée d'eau est immergé dans l'eau, la vanne à aiguille est fermée, et la pompe est actionnée pour siphonner dans celle-ci l'eau désignée par A et pour déclencher une cir- culation d'eau à travers le récupérateur de protéines. La vanne à aiguille est ouverte pour permettre une entrée d'air désignée par B pour créer un mélange d'air/eau chargée en protéines désigné par C constitué d'un flux constant de bulles d'air extra-fines dans un mélange ho- mogène d'air/eau entrant dans le compartiment d'entrée. L'écoulement d'eau à travers le tuyau d'entrée d'eau et l'introduction d'air via le tuyau d'entrée d'air sont ré- gulés de manière indépendante pour provoquer une turbu- lence considérable désignée par D à la fois dans le com- partiment d'entrée et, en particulier, dans la zone d'in- version d'écoulement. Les débits respectifs d'eau sont fonction de plusieurs facteurs incluant, entre autres, la hauteur d'eau dans l'aquarium, le degré de chargement en protéines dans l'eau. Typiquement, la hauteur d'eau dans le conduit de récupération de mousse est comprise entre environ 1 cm et 2 cm au-dessus de la hauteur de la gou- lotte de sortie d'eau en vertu de la contre-pression existant dans la chambre de réaction, et en particulier dans la zone d'inversion d'écoulement. La turbulence fa- vorise un fractionnement de mousse dans la zone d'inver- sion d'écoulement pour former une mousse chargée en pro- téines qui grimpe dans le conduit de récupération de mousse et éventuellement se déverse dans la coupelle de récupération de mousse. Le fractionnement de mousse est combiné à un écoulement vers le haut de bulles d'air de support de protéines désigné par E s'écoulant à con- tre-courant par rapport à l'écoulement sortant vers le bas constitué d'eau au moins partiellement allégée en protéines, désigné par F, en direction de l'orifice de sortie. Des bulles d'air parasites qui sont entraînées à travers l'orifice de sortie flottent vers le haut contre le côté inférieur de la surface la plus basse de la paroi inférieure gauche et glissent vers le haut le long de celle-ci à l'encontre de l'écoulement d'eau sortant avant de revenir dans le compartiment de sortie avant de re- joindre le contre-courant de bulles d'air s'écoulant en direction de la coupelle de récupération de mousse. Une eau traitée relativement exempte de protéines s'écoule vers le haut, désignée par G, depuis l'orifice de sortie en direction de la goulotte de sortie d'eau o elle est déversée en cascade, désignée par H, dans l'aquarium pour une remise en circulation. La coupelle de récupération de mousse est périodiquement retirée pour nettoyage. Bien que la présente invention ait été décrite par rapport à un nombre limité de modes de réalisation, il doit être noté que de nombreuses variations, modifica- tions et autres applications de la présente invention peuvent être réalisées dans la portée des revendications annexées. Par exemple, des configurations de chambre de réaction en variante comportent entre autres une configu- ration en pyramide tronquée dont l'exemple préféré est un cas particulier, et une configuration tubulaire ayant des compartiments d'entrée et de sortie concentriques. Egale- ment, une pierre ponce peut être déployée dans un compar- timent d'entrée pour créer un mélange d'air/eau chargée en protéines in situ au contraire du mode préféré de réa- lisation. Les moyens de restriction d'écoulement peuvent être réalisés par des chicanes et analogue. REVENDICATIONS 1. Récupérateur de protéines par fractionnement de mousse (1) pour éliminer une matière organique de re- jet à partir d'une eau chargée en matière organique, le récupérateur de protéines (1) étant caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de réaction verticale (8) ayant un étranglement (9) au point le plus haut, communi- quant avec une coupelle de récupération de mousse (6) pour recueillir une mousse chargée en protéines contenant la matière organique de rejet, la chambre (8) ayant une cloison (17) dirigée verticalement ayant sa partie la plus haute se terminant au-dessous de l'étranglement (9) pour séparer la chambre en un compartiment d'entrée con- vergeant vers le haut et un compartiment de sortie (22) divergeant vers le bas, ayant respectivement un orifice d'entrée (21) et un orifice de sortie (23) éloignés vers le bas à partir de l'étranglement (9), et une zone d'in- version d'écoulement (24) pour inverser un mélange en- trant d'air/eau chargée en protéines (C) s'écoulant vers le haut en direction de l'étranglement (9) en un écoule- ment d'eau sortant s'écoulant vers le bas vers l'orifice de sortie (23) et ayant un contre-courant de bulles d'air de support de protéines s'écoulant vers le haut, le con- tre-courant de bulles d'air s'écoulant vers le haut se combinant à un fractionnement de mousse survenant au ni- veau de la zone d'inversion d'écoulement (24) pour pro- duire la mousse chargée en protéines au niveau de l'étranglement (9) de sorte que l'écoulement d'eau sor- tant est moins chargé en protéines que le mélange entrant d'air/eau chargée en protéines (C). 2. Récupérateur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de réaction (8) a une configuration de pyramide tronquée. 3. Récupérateur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de réaction (8) a une configuration prismatique en forme de V inversé. 4. Récupérateur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le comparti- ment d'entrée converge en continu vers le haut pour pro- duire une turbulence (D) dans le mélange entrant d'air/eau chargée en protéines (C). 5. Récupérateur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le comparti- ment de sortie (22) diverge en continu vers le bas pour faciliter un contre-courant de bulles d'air de support de protéines dans l'écoulement d'eau sortant (12). 6. Récupérateur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé de plus en ce qu'il comporte une pompe centrifuge (29) formée en un seul bloc avec celui-ci, et communiquant avec un tuyau d'entrée d'eau (11) et un tuyau d'entrée d'air (31) pour injecter horizontalement un mélange d'air/eau chargée en protéines (C) dans le compartiment d'entrée. 7. Récupérateur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tuyau d'entrée d'air (31) est de manière générale dirigé verticalement et comporte une partie inférieure disposée centralement dans le tuyau d'entrée d'eau (11) et une partie supérieure s'étendant jusqu'à l'extérieur de la coupelle de récupération de mousse (6). 8. Récupérateur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé de plus en ce qu'il comporte un tuyau d'entrée d'eau (11) en forme de U com- muniquant avec l'orifice d'entrée (21) et une goulotte de sortie d'eau (12) communiquant avec l'orifice de sortie (23), le tuyau d'entrée et la goulotte de sortie pouvant être utilisés pour accrocher extérieurement le récupéra- teur (1) sur un aquarium. 9. Récupérateur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé de plus en ce qu'il comporte un piège à bulles d'air en aval de l'orifice de sortie (23) pour renvoyer des bulles d'air qui s'échap- pent du compartiment de sortie (22) vers celui-ci. 10. Récupérateur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé de plus en ce qu'il comporte des moyens de restriction d'écoulement (26) agencés en amont de la zone d'inversion d'écoulement (24) pour produire une contre-pression dans celle-ci.