Brevet FR2859645A1 — publié le 20050318

La présente invention concerne un procédé d'amélioration d'un dispositif d'agitation d'un liquide et d'injection d'un gaz dans ce liquide de manière à améliorer sa capacité d'injection du gaz dans le liquide Les traitements biologiques aérobie d'effluents consistent généralement à mettre en contact ces effluents avec une biomasse (micro-organismes) qui dégrade la pollution contenue dans ceux-ci en transformant les molécules organiques en minéraux. II est connu d'injecter un gaz généralement oxygéné dans les effluents contenus dans un bassin de manière à alimenter la biomasse. Dans ce but, de nombreux dispositifs d'injection de gaz dans les effluents existent. Ils assurent également généralement l'agitation des effluents, l'injection combinée à l'agitation permettant la dissolution du gaz oxygéné dans l'effluent. Cette dissolution est mesurée par la capacité de transfert du dispositif. Pour la plupart de ces dispositifs d'agitation et d'injection du gaz dans le liquide, une partie du transfert du gaz dans le liquide est réalisée par un moyen de mélange gaz/liquide, tel qu'un venturi ou une turbine, formant une émulsion du gaz dans le liquide et le reste du transfert est obtenu lors de la dispersion de ladite émulsion dans le liquide. II a été observé que la plupart de ces dispositifs d'agitation et d'injection présentaient une limite de capacité d'injection: passé un certain débit d'injection de gaz, le dispositif s'engorge car, au niveau du moyen d'injection du gaz dans le liquide, le volume de gaz devient trop important par rapport au volume de liquide. Alors qu'il serait possible de transférer et dissoudre plus de gaz dans le liquide contenu dans le bassin de traitement, le dispositif ne peut apporter toute la quantité de gaz nécessaire. La présente invention a pour but d'améliorer la capacité d'injection du gaz dans le liquide des dispositifs d'agitation et d'injection de gaz dans un liquide communément utilisés, notamment sans modification de ces dispositifs. Dans ce but, l'invention concerne un procédé d'augmentation de la capacité d'injection d'un gaz dans un liquide produite par un dispositif d'agitation du liquide et d'injection du gaz dans le liquide, ledit dispositif créant une dispersion du gaz dans le liquide, au cours duquel un moyen de production d'une émulsion du gaz est placé dans la dispersion créée par le dispositif d'agitation du liquide et d'injection du gaz dans le liquide. L'invention consiste donc à améliorer la capacité d'injection d'un dispositif qui permet à la fois d'agiter un liquide et d'introduire un gaz dans ce liquide, cette agitation et cette injection assurant la dissolution du gaz dans le liquide. L'injection et l'agitation produisent une dispersion du gaz dans le liquide. Cette dispersion est constituée de bulles de gaz en déplacement dans le bassin de traitement. Selon l'invention, la mise en place d'un moyen de production d'une émulsion du gaz dans le flux de diffusion de la dispersion permet d'augmenter la capacité d'injection du dispositif d'agitation et d'injection. Le moyen de production de l'émulsion du gaz dans le liquide peut être choisi parmi un diffuseur poreux, un éjecteur de gaz ou une membrane. L'éjecteur de gaz permet de créer un jet de gaz sous pression. Il présente l'avantage d'éviter tout colmatage. Selon un premier mode, l'invention s'applique à l'amélioration du procédé d'injection d'un dispositif d'agitation du liquide et d'injection du gaz dans le liquide composé d'un venturi alimenté par une pompe et d'un moyen d'injection de gaz dans la partie étroite du venturi. La pompe permet de faire circuler le liquide dans le venturi et le moyen d'injection de gaz assure l'injection du gaz dans le courant de liquide créé par le venturi et la pompe. Le moyen d'injection de gaz peut être, par exemple, une conduite de gaz débouchant sur une pluralité circonférentielle de trous percés dans le venturi. Il se produit alors une dispersion du gaz dans le liquide qui est diffusée dans le bassin de traitement. Cette diffusion peut être améliorée par l'intermédiaire de tuyères et d'éjecteurs placés après le venturi dans le sens du courant du liquide. Ce type d'appareil est commercialisé par Air Liquide sous la référence Ventoxalo. Pour améliorer la capacité d'injection du dispositif, un moyen de formation d'une émulsion gaz/liquide est de préférence placé après le venturi ou à la sortie des tuyères ou des éjecteurs s'il en existe. Dans ce dernier cas, le moyen de formation de l'émulsion est placée en-dessous des tuyères ou des éjecteurs. Selon un deuxième mode, l'invention s'applique à l'amélioration du procédé d'injection d'un dispositif d'agitation du liquide et d'injection du gaz dans le liquide est composé d'une turbine et d'un moyen d'injection de gaz dans la turbine. Selon une variante préférée, ce dispositif est composé d'une turbine auto-aspirante et d'une hélice, ladite turbine auto-aspirante et ladite hélice étant portées par un même arbre d'entraînement creux, et ledit arbre creux assurant l'approvisionnement en gaz de la turbine. Plus précisément, ce type de dispositif comprend un dispositif d'entraînement placé au-dessus du liquide à agiter et pourvu d'un arbre équipé à son extrémité inférieure d'au moins un mobile à flux axial immergé dans le liquide. L'arbre porte également la turbine auto-aspirante immergée dans le liquide et pouvant être entraînée par l'arbre. L'arbre est enveloppé coaxialement par un cylindre lié à son extrémité supérieure de manière étanche au dispositif d'entraînement et dont l'extrémité inférieure débouche dans la turbine. L'extrémité supérieure du cylindre est percée d'une ouverture d'injection du gaz dans un intervalle annulaire délimité par l'arbre et le cylindre. Lors du fonctionnement de ce dispositif, le liquide est brassé par la turbine. En tournant, celle-ci aspire le gaz à travers l'espace annulaire de l'arbre et le diffuse dans le liquide au niveau de la turbine. La dispersion gaz/liquide ainsi créée est diffusée très largement dans le bassin d'aération par l'intermédiaire de la turbine et de l'hélice placée généralement sous ladite turbine. Ce moyen d'injection est décrit dans la demande EPAl-O 995 485. Ce type d'appareil est commercialisé par Air Liquide sous la référence Turboxal . Pour améliorer la capacité d'injection du gaz dans ce dispositif, un moyen de formation d'une émulsion gaz/liquide est de préférence placé dans le flux de diffusion de la dispersion créée par le dispositif, de préférence dans l'axe de la turbine. Le premier et le second mode de l'invention ont été mis en oeuvre avec un gaz oxygéné et de l'eau. Un diffuseur poreux a été placé dans le flux de la dispersion aqueuse sortant des dispositifs d'agitation et d'injection selon ces deux modes. Ainsi, il a été possible d'augmenter de 5 à 30 m3lh la capacité d'injection du gaz oxygéné dans l'eau des dispositifs d'agitation et d'injection, tout en conservant la même valeur de rendement de transfert. REVENDICATIONS 1. Procédé d'augmentation de la capacité d'injection d'un gaz dans un liquide produite par un dispositif d'agitation du liquide et d'injection du gaz dans le liquide, ledit dispositif créant une dispersion du gaz dans le liquide, caractérisé en ce qu'un moyen de production d'une émulsion du gaz est placé dans la dispersion créée par le dispositif d'agitation du liquide et d'injection du gaz dans le liquide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de production de l'émulsion du gaz dans le liquide est choisi parmi un diffuseur poreux, un éjecteur de gaz ou une membrane. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'agitation du liquide et d'injection du gaz dans le liquide est composé d'un venturi alimenté par une pompe et d'un moyen d'injection de gaz dans la partie étroite du venturi. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif d'agitation du liquide et d'injection du gaz dans le liquide est composé d'une turbine et d'un moyen d'injection de gaz dans la turbine. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'agitation du liquide et d'injection du gaz dans le liquide est composé d'une turbine auto-aspirante et d'une hélice, ladite turbine autoaspirante et ladite hélice étant portées par un même arbre d'entraînement creux, et ledit arbre creux assurant l'approvisionnement en gaz de la turbine.