Brevet FR2909370A1 — publié le 20080606

-1- CELLULE DE DESINFECTION ELECTROCHIMIQUE DES EAUX DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne une cellule de désinfection électrochimique des eaux destinée principalement à contribuer à éradiquer les légionelles des installations hydriques, à décontaminer l'eau destinée à la consommation humaine dans les réseaux intérieurs (y compris l'eau chaude) et à agir en tant qu'agent désinfectant dans le domaine médical notamment. Elle exploite essentiellement d'une part l'effet direct lié aux actions d'oxydation à l'anode et de réduction à la cathode sur les matières organiques dissoutes (effets virucide, bactéricide et bactériostatique) et d'autre part l'effet indirect 'plié à l'action des oxydants générés par l'électrolyse de l'eau (effet bactéricide complémentaire et effet bactériostatique rémanent). ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE La cellule selon l'invention est du type comprenant au moins une anode et une cathode qui sont alimentées en opposition par un courant électrique au moyen de connexions conductrices et qui sont placées dans un boîtier, pourvu de buses d'amenée et d'évacuation des eaux à traiter, dont les parois sont traversées par lesdites connexions conductrices ; lesdites électrodes étant constituées de plaques dont les faces catalytiques en regard sont symétriques et ont des superficies identiques ; ledit boîtier étant conçu pour faire circuler l'eau à désinfecter, de manière laminaire, ou quasi-laminaire, dans l'espace existant entre les faces catalytiques en regard des électrodes. De telles cellules sont décrites dans le brevet FR2851560. Dans la pratique courante, les plaques sont installées directement dans le boîtier qui est réalisé en deux parties juxtaposables qui comportent, dans leur fond, des rainures destinées à loger les extrémités desdites plaques afin d'en garantir l'espacement et le parallélisme. Une telle réalisation induit les principaux inconvénients suivants : - les rainures du boîtier, qui est réalisé en deux parties moulées, ont des espacements bien définis et leur nombre est également défini ce qui limite les possibilités d'utilisation de la cellule en question ; - le montage des plaques dans le boîtier n'est pas aisé car il faut faire correspondre les arêtes des plaques opposées avec les rainures opposées des deux parties du boîtier ; 2909370 2 - les extrémités des plaques anodiques et cathodiques se trouvent à un même niveau, sans la moindre isolation, induisant des arcs électriques ayant pour effet de détruire les plaques dans le temps. L'invention vise à réaliser une cellule de désinfection électrochimique des eaux qui 5 supprime lesdits inconvénients. A cet effet, la cellule, selon l'invention, se caractérise essentiellement en ce qu'elle est constituée : - d'un premier sous-ensemble comprenant au moins une anode, une connexion conductrice reliée à ladite ou auxdites anodes et une première platine diélectrique 10 servant de moyen de centrage et de maintien de la ou des plaques constitutives de la ou des anodes ainsi que d'isolant électrique des extrémités de la ou desdites plaques ; ladite platine étant pourvue, par anode, d'une fente dans laquelle l'anode concernée est emboîtée jusqu'à ce que la face externe de la platine affleure le bord de ladite anode contre la connexion conductrice ; 15 - d'un deuxième sous-ensemble comprenant au moins une cathode, une connexion conductrice reliée à ladite ou auxdites cathodes et une deuxième platine diélectrique servant de moyen de centrage et de maintien de la ou des plaques constitutives de la ou des cathodes ainsi que d'isolant électrique des extrémités de la ou desdites plaques ; ladite platine étant pourvue, par cathode, d'une fente dans laquelle la 20 cathode concernée est emboîtée jusqu'à ce que la face externe de la platine affleure le bord de ladite cathode contre la connexion conductrice ; en ce que la première platine diélectrique associée à la ou les anodes, comporte, sur sa face interne, autant de rainures que de cathodes appartenant au deuxième sous-ensemble et dont les extrémités sont destinées à venir se loger dans lesdites 25 rainures ; la position de la ou des rainures et la position de la ou des fentes appartenant à la même première platine étant définies pour garantir l'espacement souhaité et le parallélisme auxdites anodes et cathodes ; en ce que la deuxième platine diélectrique associée à la ou les anodes, comporte, sur sa face interne, autant de rainures que d'anodes appartenant au premier sous- 30 ensemble et dont les extrémités sont destinées à venir se loger dans lesdites rainures ; la position de la ou des rainures et la position de la ou des fentes appartenant à la même deuxième platine étant définies pour garantir l'espacement souhaité et le parallélisme auxdites anodes et cathodes en combinaison avec les fentes et les rainures appartenant à la première platine ; 2909370 3 et en ce que lesdits sous-ensembles, une fois assemblés, forment un ensemble destiné à être introduit, en l'état, à l'intérieur du boîtier qui est réalisé en deux parties juxtaposables. Ainsi, les platines (4) et (5) assurent le maintien et le positionnement des plaques 5 anodiques et cathodiques entre elles, facilitant leur manipulation, leur montage et leur échange si besoin est. Elles assurent également l'isolation électrique des extrémités desdites plaques qui d'une part ne sont plus sur un même niveau et d'autre part sont séparées par lesdites platines. 10 En outre, des ensembles comportant des écartements différents et des types ou nombre de plaques différents peuvent être placés dans le même boîtier permettant de répondre à divers besoins. Pour obtenir une étanchéité totale, les platines peuvent être réalisées en matériau élastique que l'on écrase lors de la fermeture du boîtier. 15 PRESENTATION DES FIGURES Les caractéristiques et les avantages de l'invention vont apparaître plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'au moins un rnode de réalisation préféré de celle-ci donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés. 20 Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue de principe, en coupe, d'une cellule de désinfection comportant une anode et une cathode ; - la figure 2 est une vue de principe, en coupe, d'une cellule de désinfection comportant 2 anodes et 2 cathodes montées hydrauliquement et électriquement en 25 parallèle ; - la figure 3 est une vue schématique, selon l'invention, d'une cellule comportant deux sous-ensembles comprenant, de manière non limitative, 2 anodes pour le premier, 2 cathodes pour le deuxième et 2 platines de maintien et de positionnement desdites anodes et cathodes ; 30 - la figure 4 est une vue schématique, intérieure, selon l'invention, d'un boîtier contenant la cellule de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue schématique, intérieure, selon l'invention, d'un boîtier contenant la cellule de la figure 3 pourvue de barrettes latérales ernpêchant la circulation de l'eau à traiter entre les électrodes extrêmes et les parois en regard du boîtier. 2909370 4 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La cellule de désinfection électrochimique des eaux, représentée aux figures, comprend au moins une anode (1) et une cathode (2) qui sont alimentées en opposition par un courant électrique au moyen de connexions conductrices (13) et 5 (23) et qui sont placées dans un boîtier (3), pourvu de buses d'amenée (31) et d'évacuation (32) des eaux à traiter, dont les parois sont traversées par lesdites connexions conductrices ; lesdites électrodes (1,2) étant constituées de plaques dont les faces catalytiques en regard sont symétriques et ont des superficies identiques ; 10 ledit boîtier (3) étant conçu pour faire circuler l'eau à désinfecter, de manière laminaire, ou quasi-laminaire, dans l'espace existant entre les faces catalytiques en regard des électrodes (1,2). Selon les caractéristiques basiques de l'invention, la cellule est constituée : - d'un premier sous-ensemble comprenant au moins une anode (1,11,12), une 15 connexion conductrice (13) reliée à ladite ou auxdites anodes et une première platine diélectrique (4) servant de moyen de centrage et de maintien de la ou des plaques constitutives de la ou des anodes ainsi que d'isolant électrique des extrémités de la ou desdites plaques ; ladite platine étant pourvue, par anode, d'une fente (41) dans laquelle l'anode concernée est emboîtée jusqu'à ce que la face 20 externe de la platine (4) affleure le bord de ladite anode contre la connexion conductrice (13) ; - d'un deuxième sous-ensemble comprenant au moins une cathode (2,21,22), une connexion conductrice (23) reliée à ladite ou auxdites cathodes et une deuxième platine diélectrique (5) servant de moyen de centrage et de maintien de la ou des 25 plaques constitutives de la ou des cathodes ainsi que d'isolant électrique des extrémités de la ou desdites plaques ; ladite platine étant pourvue, par cathode, d'une fente (51) dans laquelle la cathode concernée est emboîtée jusqu'à ce que la face externe de la platine (5) affleure le bord de ladite cathode contre la connexion conductrice (23). 30 Selon d'autres caractéristiques basiques de l'invention : - la première platine diélectrique (4) associée à la ou les anodes (1,11,12), comporte, sur sa face interne, autant de rainures (42) que de cathodes (2,21,22) appartenant au deuxième sous-ensemble et dont les extrémités sont destinées à venir se loger dans lesdites rainures ; la position de la ou des rainures (42) et la 35 position de la ou des fentes (41) appartenant à la même première platine (4) étant 2909370 5 définies pour garantir l'espacement souhaité et le parallélisme auxdites anodes et cathodes ; la deuxième platine diélectrique (5) associée à la ou les anodes (2,21,22), comporte, sur sa face interne, autant de rainures (52) que d'anodes (1,11,12) 5 appartenant au premier sous-ensemble et dont les extrémités sont destinées à venir se loger dans lesdites rainures ; la position de la ou des rainures (52) et la position de la ou des fentes (51) appartenant à la même deuxième platine (5) étant définies pour garantir l'espacement souhaité et le parallélisme auxdites anodes et cathodes en combinaison avec les fentes (41) et les rainures (42) appartenant à la première 10 platine (4) ; - lesdits sous-ensembles (1,11,12,13,4) et (2,21,22,23,5), une fois assemblés, forment un ensemble destiné à être introduit, en l'état, à l'intérieur du boîtier (3) qui est réalisé en deux parties juxtaposables (33) et (34). - les platines (4) et (5) sont identiques. 15 Selon des caractéristiques additionnelles de l'invention : - le même boîtier (3) est apte à recevoir des ensembles comportant un nombre d'électrodes différent ; - le même boîtier (3) est apte recevoir des ensembles comportant des électrodes dont l'espacement (E) est différent ; 20 - les platines (4) et (5) comportent, de chaque côté, des ouvertures (43) et (53) destinées à maintenir les extrémités de barrettes latérales (6) dont l'épaisseur est déterminée pour empêcher la circulation de l'eau à traiter entre les électrodes extrêmes et les parois (35,36) en regard du boîtier (3) ; - les platines (4) et (5) comportent, de chaque côté, des ouvertures (43) et (53) 25 destinées à maintenir, de manière pivotantes, les extrémités de barrettes latérales (6) dont la largeur est déterminée pour empêcher la circulation de l'eau à traiter entre les électrodes extrêmes et les parois (35,36) en regard du boîtier (3). La connexion (13) est reliée aux anodes (11,12) au moyen d'une liaison électrique (14) et La connexion (23) est reliée aux cathodes (21,22) au moyen d'une liaison 30 électrique (24). Selon diverses variantes d'exploitation de l'invention, une cellule de traitement électrochimique : a) peut être immergée dans un réservoir de traitement ou de décantation ; b) peut être placée sur la boucle d'un réservoir de traitement ou de décantation ; 2909370 6 c) peut être couplée à un système de filtration, notamment des types granulaires, ou à membranes, et/ou à un autre module de traitement électrochimique. L'espace existant entre les électrodes (1) et (2) est généralement compris entre 2 et 6 mm en fonction des conductivités des eaux utilisées. 5 Les électrodes ont des épaisseurs généralement comprises entre un et quelques mm. Avec une cellule selon l'invention on peut descendre jusqu'à une conductivité de 50 micro Siemens. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et 10 représentés pour lesquels l'homme de métier pourra prévoir d'autres variantes, en particulier dans : - la nature, la forme et les dimensions des électrodes appartenant à une cellule de traitement électrochimique donnée ; - le nombre de couples d'électrodes appartenant à un module de traitement 15 électrochimique donné ; - la nature et la forme des boîtiers ainsi que de leurs moyens d'amenée des eaux à traiter et d'évacuation des eaux traitées ; sans pour cela sortir du cadre de l'invention qui est déterminé par la teneur des revendications ; 20 et l'étendre à d'autres applications de désinfection des eaux diverses en combinaison ou non avec d'autres moyens de désinfection et/ou de filtration et ce, en circuit ouvert ou en circuit fermé. REVENDICATIONS 1- Cellule de désinfection électrochimique des eaux comprenant au moins une anode (1) et une cathode (2) qui sont alimentées en opposition par un courant électrique au moyen de connexions conductrices (13) et (23) et qui sont placées dans un boîtier (3), pourvu de buses d'amenée (31) et d'évacuation (32) des eaux à traiter, dont les parois sont traversées par lesdites connexions conductrices ; lesdites électrodes (1,2) étant constituées de plaques dont les faces catalytiques en regard sont symétriques et ont des superficies identiques ; ledit boîtier (3) étant conçu pour faire circuler l'eau à désinfecter, de manière laminaire, ou quasi-laminaire, dans l'espace existant entre les faces catalytiques en regard des électrodes (1,2) ; caractérisée en ce qu'elle en ce qu'elle est constituée : - d'un premier sous-ensemble comprenant au moins une anode (1.11,12), une connexion conductrice (13) reliée à ladite ou auxdites anodes et une première platine diélectrique (4) servant de moyen de centrage et de maintien de la ou des plaques constitutives de la ou des anodes ainsi que d'isolant électrique des extrémités de la ou desdites plaques ; ladite platine étant pourvue, par anode, d'une fente (41) dans laquelle l'anode concernée est emboîtée jusqu'à ce que la face externe de la platine (4) affleure le bord de ladite anode contre la connexion conductrice (13) ; - d'un deuxième sous-ensemble comprenant au moins une cathode (2,21,22), une connexion conductrice (23) reliée à ladite ou auxdites cathodes et une deuxième platine diélectrique (5) servant de moyen de centrage et de maintien de la ou des plaques constitutives de la ou des cathodes ainsi que d'isolant électrique des extrémités de la ou desdites plaques ; ladite platine étant pourvue, par cathode, d'une fente (51) dans laquelle la cathode concernée est emboîtée jusqu'à ce que la face externe de la platine (5) affleure le bord de ladite cathode contre la connexion conductrice (23) ; en ce que la première platine diélectrique (4) associée à la ou les anodes (1,11,12), comporte, sur sa face interne, autant de rainures (42) que de cathodes (2,21,22) appartenant au deuxième sous-ensemble et dont les extrémités sont destinées à venir se loger dans lesdites rainures ; la position de la ou des rainures (42) et la position de la ou des fentes (41) appartenant à la même première platine (4) étant définies pour garantir l'espacement souhaité et le parallélisme auxdites anodes et cathodes ; 2909370 8 en ce que la deuxième platine diélectrique (5) associée à la ou les anodes (2,21,22), comporte, sur sa face interne, autant de rainures (52) que d'anodes (1,11,12) appartenant au premier sous-ensemble et dont les extrémités sont destinées à venir se loger dans lesdites rainures ; la position de la ou des rainures (52) et la position 5 de la ou des fentes (51) appartenant à la même deuxième platine (5) étant définies pour garantir l'espacement souhaité et le parallélisme auxdites anodes et cathodes en combinaison avec les fentes (41) et les rainures (42) appartenant à la première platine (4) ; et en ce que lesdits sous-ensembles (1,11,12,13,4) et (2,21,22,23,5), une fois 10 assemblés, forment un ensemble destiné à être introduit, en l'état, à l'intérieur du boîtier (3) qui est réalisé en deux parties juxtaposables (33) et (34). 2- Cellule, selon la revendication 1, caractérisée en ce que les platines (4) et (5) sont identiques. 3- Cellule, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le même boîtier 15 (3) est apte à recevoir des ensembles comportant un nombre d'électrodes différent. 4- Cellule, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le même boîtier (3) est apte à recevoir des ensembles comportant des électrodes dont l'espacement (E) est différent. 5- Cellule, selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les platines 20 (4) et (5) comportent, de chaque côté, des ouvertures (43) et (53) destinées à maintenir les extrémités de barrettes latérales (6) dont l'épaisseur est déterminée pour empêcher la circulation de l'eau à traiter entre les électrodes extrêmes et les parois (35,36) en regard du boîtier (3). 6- Cellule, selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les platines 25 (4) et (5) comportent, de chaque côté, des ouvertures (43) et (53) destinées à maintenir, de manière pivotantes, les extrémités de barrettes latérales (6) dont la largeur est déterminée pour empêcher la circulation de l'eau à traiter entre les électrodes extrêmes et les parois (35,36) en regard du boîtier (3).