Brevet FR2951654A1 — publié le 20110429

i La présente invention concerne un nouveau réacteur d'oxydation notamment biologique, de mise en contact de fluides et applications, destiné à titre d'exemple pour l'épuration des eaux usées urbaines et industriels, l'élimination des graisses, l'abattement de la DCO et éventuellement la stabilisation des boues. Cette technologie utilise le principe d'impact des fluides lui permettant une efficacité parfaite en termes de transfert des phases notamment Gaz/Liquide/Solide et un aspect économique sans égal. A titre d'exemple, le traitement biologique (et l'oxydation d'une façon générale) est effectué généralement via des systèmes encombrants ou énergivores : Système équipés des diffuseurs poreux, réacteurs équipés des turbines et des réacteurs à flux piston (tube en U) utilisés essentiellement pour l'oxygénation. Ces systèmes sont caractérisés par un rendement de transfert Gaz/Liquide limité. Dans le domaine de traitement biologique des eaux usées, aucun système n'est avérée aujourd'hui convaincant techniquement et économiquement. Plusieurs systèmes ont fait l'objet de plusieurs recherches en vue d'estimer leurs efficacités de transfert. Les travaux de M.RHOUMA, thèse INP Toulouse, France 2002, illustrent bien en partie, une comparaison adéquate de ces systèmes. Généralement, le coût élevé relatif à l'investissement et à l'exploitation de ces systèmes, l'encombrement, la production des boues ou autres liés à l'efficacité de traitement, sont parmi les paramètres limitatifs. Il est important de rappeler, que les problèmes majeurs du traitement biologique des effluents sont essentiellement liés à la présence de la mousse, la qualité de traitement et la quantité des boues générées. Le nouveau système exploité en particulier au traitement biologique est une réponse pertinente et élégante à cette question. Le système proposé est une réponse à une oxydation notamment biologique parfaite et poussée, ayant une conception allant de pair avec la cinétique de l'oxygénation (l'oxydation et la mise en contact de fluides d'une façon générale) et la consommation énergétique. Ce procédé dont l'innovation est basée essentiellement sur la mise en oeuvre d'au moins d'une zone d'impact de fluides, met en évidence simultanément plusieurs principes physiques, tels que le principe d'impact, l'air lift, la filtration et la flottation et ce, d'une façon intelligente et cohérente avec le milieu réactionnel. Le traitement dans un réacteur très compact et avec le minimum de génération des boues sont parmi les avantages de cette technique. En effet, il a été montré que dans un réacteur utilisant le principe d'impact, le transfert Gaz/Liquide ne dépend pas de la hauteur géométrique du système: Le système serait très compact et économique en termes de la consommation énergétique, de coûts d'investissement et d'exploitation. Les caractéristiques et l'importance de l'invention vont apparaître à la lecture de la description détaillée qui suit d'au moins un mode de réalisation préféré de celle-ci donné à titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé (figure unique) qui est un schéma de principe du fonctionnement du système. A titre d'une description, donnée comme exemple et n'a pas de caractère limitatif, de fonctionnement du système, le dessin d'un mode seulement préféré de fonctionnement est illustré à la figure 1. En effet, pour l'oxydation biologique et suivant un mode préféré de fonctionnement, le procédé consiste en l'injection simultanée d'au moins deux fluides (1) et (2) dans au moins deux canalisations (3). Selon la réalisation préférée de l'invention, la position des systèmes d'injection (4) est verticale. Les mélanges des deux fluides (1) et (2) se heurtent dans une zone d'impact (5). L'injection a été optimisée pour que la vitesse initiale d'impact soit la plus élevée possible. L'injection de fluide (2) sera effectué dans la zone d'impact et/ou au refoulement des systèmes d'injection du fluide (1). Le système d'injection, peut être un injecteur, une turbine ou une pompe. Selon la réalisation préférée de l'invention, le premier fluide (1) est une phase liquide et le second (2) est une phase qui est choisie notamment parmi l'air, l'oxygène ou l'air ozoné. Le mélange des deux fluides (1) et (2) sortant de la zone d'impact monte dans le corps extérieur du réacteur (6) pour être ré-circulé dans la zone d'aspiration (7) des systèmes d'injection. Il subira par la suite une circulation interne grâce à la dépression générée par les systèmes d'injection. Cette circulation interne, permettrait à la fois l'aspiration de l'air ambiant et la déstabilisation de la formation des mousses. Le fluide traité (8) sortant du système peut subir une filtration, une décantation ou un traitement tertiaire à l'extérieur de la cuve pour être réutilisée éventuellement. Dans une expérimentation pilote et test du procédé, objet de l'invention, un effluent secondaire (une eau usée urbaine après traitement biologique) a été traité à l'ozone. Durant ces essais, le débit maximal de l'effluent secondaire est de 9 m3/h. Le débit d'air ozoné est de 0,7 Nm3/h à une concentration en ozone de 65 g/h. Le temps de contact maximal est de l'ordre de deux minutes et le taux d'élimination de la DCO (abattement) est de 95 à 99%. REVENDICATIONS1) Procédé d'oxydation et de mise en contact de fluides, caractérisé en ce qu'il consiste en l'injection simultanée d'au moins deux fluides (1) et (2) dans au moins deux canalisations (3) ; les mélanges des deux fluides (1) et (2) se heurtent dans au moins une zone d'impact (5) ; le mélange des deux fluides (1) et (2) sortant de la zone d'impact monte dans le corps extérieur du réacteur (6) pour être ré-circulé dans la zone d'aspiration (7) des systèmes d'injection (4), et subit par la suite une circulation interne grâce à la dépression générée par les systèmes d'injection. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier fluide (1) est une phase liquide et le second (2) est une phase gazeuse. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la phase gazeuse est choisie notamment parmi l'air, l'oxygène ou l'air ozoné. 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'injection est un injecteur, une turbine ou une pompe. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la position des systèmes 15 d'injection (4) est verticale. 6) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection de fluide (2) est effectué dans la zone d'impact et/ou au refoulement des systèmes d'injection du fluide (1). 7) Procédé selon la revendication 1 à 6, caractérisé en ce que le fluide traité (8) et sortant du système subit un traitement tertiaire à l'extérieur de la cuve pour être réutilisé éventuellement. 20 8) Utilisation du procédé selon la revendication 1 à 7 pour le traitement biologique.