Brevet FR3134384A1 — publié le 20231013

TITRE : Procédé de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore, procédé de traitement d’eau et dispositifs associés L’invention porte principalement sur un procédé de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore pour le traitement des eaux, comportant au moins un cycle de production qui comprend les étapes suivantes : injecter du chlorite, par exemple du chlorite de sodium, sous forme liquide et une solution acide dans une chambre de mélange (2) pour former un mélange réactif (11), après l’arrêt de l’injection, appliquer un temps de réaction (t) entre le chlorite de sodium et la solution acide inférieur à 15 minutes, puis verser le mélange réactif (11) dans une enceinte de dilution (3) maintenue à pression atmosphérique, et ajouter, dans l’enceinte de dilution (3), un volume déterminé de solution aqueuse pour obtenir une solution diluée de dioxyde de chlore 20 de concentration égale ou inférieure à 4g/L. L’invention porte en outre sur un procédé de traitement d’eau comprenant au moins les étapes suivantes : produire une solution diluée de dioxyde de chlore 20 selon le procédé précédemment défini, et injecter la solution diluée de dioxyde de chlore dans un flux d’eau à traiter 4. Figure à publier avec l’abrégé : Fig 2 Procédé de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore, procédé de traitement d’eau et dispositifs associés L'invention concerne le domaine de la production de dioxyde de chlore en vue de son utilisation pour le traitement des eaux. L’invention porte principalement sur un procédé de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore, sur un procédé de traitement des eaux utilisant une telle solution diluée de dioxyde de chlore, et sur un système et une installation mettant en œuvre ces procédés. ART ANTERIEUR ET INCONVENIENTS DE L’ART ANTERIEUR Le dioxyde de chlore, connu pour ses propriétés oxydantes et biocides, est communément utilisé pour le traitement de l’eau, par exemple des eaux potables, des eaux industrielles ou des eaux de circuits de refroidissement. Mais le dioxyde de chlore est un gaz toxique et explosif en mélange avec l’air lorsque sa concentration dépasse 10%. La préparation de solutions de dioxyde de chlore est ainsi rendue délicate. Parmi les méthodes de fabrication du dioxyde de chlore, la plus commune consiste à faire réagir un acide avec un chlorite, en particulier le chlorite de sodium. L’acide employé est souvent l’acide chlorhydrique qui assure un rendement élevé en dioxyde de chlore. L’équation de réaction est la suivante : 5 NaClO 2 + 4 HCl 4 ClO 2 + 5 NaCl + 2 H 2 O Il est connu de produire du dioxyde de chlore dans un réacteur sous pression dans lequel de l’acide chlorhydrique et du chlorite de sodium sont injectés. Pour que la réaction soit complète et que le rendement soit suffisant, la concentration de la solution de dioxyde de chlore doit être au moins de 30 g/L. Une fois que le réacteur est plein, la solution de dioxyde de chlore est entraînée vers et dans le flux d’eau à traiter. Pour ce faire, l’acide chlorhydrique et le chlorite de sodium sont injectés dans le réacteur à une pression supérieure à la pression de la canalisation dans lequel circule le flux d’eau à traiter. L’injection d’acide chlorhydrique et de chlorite de sodium dans le réacteur est commandée en actionnement (par exemple par l’intermédiaire d’un débitmètre) à chaque fois qu’un flux d’eau est à traiter. Ce procédé présente plusieurs inconvénients. En premier lieu, si la transformation du chlorite de sodium en dioxyde de chlore est complète après environ 5 minutes de réaction avec l’acide chlorhydrique, une fois ce temps optimum de réaction dépassé, le dioxyde de chlore se dégrade et se retransforme en chlorite. Le traitement doit donc nécessairement s’effectuer en continu en s’assurant que le temps de passage des réactifs dans le réacteur n’excède pas 5 minutes. Dans le cas contraire, la solution injectée dans le flux d’eau à traiter sera dégradée et son efficacité diminuée. Un tel procédé ne s’applique donc pas à des traitements impliquant une variabilité du débit. Le deuxième inconvénient porte sur la pression appliquée dans le réacteur. En cas de fuite, le dioxyde de chlore étant explosif et nocif à cette concentration, les risques d’incident sont élevés. En outre, en travaillant à une concentration de 30g/L, le réacteur doit être en permanence rempli pour éviter tout risque d’explosion qui résulterait de la présence de gaz à plus de 10% de dioxyde chlore. OBJECTIF DE L’INVENTION L’invention se propose de pallier les inconvénients précités en proposant un procédé et un dispositif associé ne présentant pas risque d’incident, qui s’adapte à des débits de traitement variables et qui assure en permanence une efficacité optimale de traitement. À cet effet, le procédé de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore pour le traitement des eaux de l’invention comporte au moins un cycle de production qui comprend les étapes suivantes : injecter du chlorite, par exemple du chlorite de sodium, sous forme liquide et une solution acide dans une chambre de mélange pour former un mélange réactif, après l’arrêt de l’injection, appliquer un temps de réaction entre le chlorite de sodium et la solution acide inférieur à 15 minutes, puis verser le mélange réactif dans une enceinte de dilution maintenue à pression atmosphérique, et ajouter dans l’enceinte de dilution, un volume déterminé de solution aqueuse pour obtenir une solution diluée de dioxyde de chlore 20 de concentration égale ou inférieure à 4g/L. Le procédé de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore de l’invention peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : le temps de réaction entre le chlorite de sodium et la solution acide est comprise entre 4 et 7 minutes, de préférence de 5 minutes. la concentration de la solution diluée de dioxyde de chlore est de 2 g/L. L’invention porte également sur un procédé de traitement d’eau comprenant au moins les étapes suivantes : produire une solution diluée de dioxyde de chlore selon le procédé tel que précédemment énoncé, et injecter la solution diluée de dioxyde de chlore dans un flux d’eau à traiter. Le procédé de traitement d’eau de l’invention peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : le volume de l’enceinte de dilution est supérieur au volume maximum de la solution diluée dans l’enceinte de dilution de sorte que la solution diluée de dioxyde de chlore est en permanence surmontée d’un volume de gaz, et l’enceinte de dilution est maintenue à pression atmosphérique par : l’injection de gaz neutre dans l’enceinte de dilution concomitamment à l’injection de la solution diluée de dioxyde de chlore dans le flux d’eau à traiter, et le refoulement d’une partie des gaz présents dans l’enceinte de dilution concomitamment au versement du mélange réactif dans l’enceinte de dilution lors d’un cycle de production. un cycle de production est mis en œuvre lorsque l’enceinte de dilution comprend un volume de solution diluée assurant l’injection continue de la solution diluée dans le flux d’eau à traiter pendant au plus 15 minutes, de préférence pendant 5 minutes. L’invention porte également sur un système de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore qui est essentiellement caractérisé en ce qu’il comporte : une chambre de mélange configurée pour assurer le mélange de chlorite, par exemple du chlorite de sodium, sous forme liquide et d’une solution acide, une enceinte de dilution de volume supérieur au volume de la chambre de mélange, des moyens d’alimentation en chlorite de sodium et en solution acide dans la chambre de mélange pour former un mélange réactif, des moyens de déversement du mélange réactif contenu dans la chambre de mélange dans l’enceinte de dilution, lesquels moyens de déversement sont commandés en actionnement au bout d’un temps de réaction entre le chlorite de sodium et la solution acide dans la chambre de mélange qui est inférieur à 15 minutes, des moyens d’alimentation en solution aqueuse dans l’enceinte de dilution configurés pour injecter dans l’enceinte de dilution, avant, concomitamment ou après le déversement du mélange réactif, un volume déterminé de solution aqueuse pour obtenir une solution diluée de dioxyde de chlore de concentration égale ou inférieure à 4g/L, et des moyens de maintien de l’enceinte de dilution à pression atmosphérique, Avantageusement, la chambre de mélange est disposée à l’intérieur de l’enceinte de dilution. L’invention porte enfin sur une installation de traitement d’eau qui est essentiellement caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un système de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore tel que précédemment énoncé, et des moyens de commande en injection de la solution diluée de dioxyde de chlore contenu dans l’enceinte de dilution dans un flux d’eau à traiter. De préférence, le volume de l’enceinte de dilution est supérieur au volume maximum de la solution diluée dans l’enceinte de dilution de sorte que la solution diluée de dioxyde de chlore est en permanence surmontée d’un volume de gaz, et ladite installation comprend : des moyens injection de gaz neutre dans l’enceinte de dilution commandés en actionnement concomitamment à l’injection de la solution diluée de dioxyde de chlore dans le flux d’eau à traiter, et des moyens de refoulement d’une partie des gaz présents dans l’enceinte commandés en actionnement concomitamment au versement du mélange réactif dans l’enceinte de dilution lors d’un cycle de production. PRESENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées : la est une représentation schématique du dispositif de l’invention illustré au cours d’une étape d’un cycle de fonctionnement du procédé de l’invention dans laquelle du chlorite de sodium et de l’acide chlorhydrique sont injectés dans une chambre de mélange ; la est une représentation schématique du dispositif de l’invention illustré au cours d’une étape ultérieure à celle représentée sur la du cycle de fonctionnement du procédé de l’invention, au cours de laquelle étape on verse le mélange réactif contenu dans la chambre de mélange dans une enceinte de dilution, et on ajoute, dans l’enceinte de dilution, une solution aqueuse pour obtenir une solution diluée de dioxyde de chlore ; la est une représentation schématique du dispositif de l’invention illustré au cours d’une étape de fonctionnement ultérieure à celle représentée sur la , au cours de laquelle étape le volume de solution diluée de dioxyde de chlore dans l’enceinte de dilution est maximum et l’injection de la solution diluée dans un flux d’eau à traiter est opérée. Procédé de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore pour le traitement des eaux, comportant au moins un cycle de production qui comprend les étapes suivantes : injecter du chlorite, par exemple du chlorite de sodium, sous forme liquide et une solution acide dans une chambre de mélange (2) pour former un mélange réactif (11), après l’arrêt de l’injection, appliquer un temps de réaction (t) entre le chlorite de sodium et la solution acide inférieur à 15 minutes , puis verser le mélange réactif (11) dans une enceinte de dilution (3) maintenue à pression atmosphérique, et ajouter, dans l’enceinte de dilution (3), un volume déterminé de solution aqueuse pour obtenir une solution diluée de dioxyde de chlore 20 de concentration égale ou inférieure à 4g/L. Procédé de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps de réaction entre le chlorite de sodium et la solution acide est comprise entre 4 et 7 minutes, de préférence de 5 minutes. Procédé de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la concentration de la solution diluée de dioxyde de chlore est de 2 g/L. Procédé de traitement d’eau comprenant au moins les étapes suivantes : produire une solution diluée de dioxyde de chlore 20 selon le procédé de l’une quelconque des revendications 1 à 3, et injecter la solution diluée de dioxyde de chlore dans un flux d’eau à traiter 4. Procédé de traitement d’eau selon la revendication 4, caractérisé en ce que le volume (V) de l’enceinte de dilution (3) est supérieur au volume maximum (Vmax) de la solution diluée (20) dans l’enceinte de dilution (3) de sorte que la solution diluée de dioxyde de chlore (20) est en permanence surmontée d’un volume de gaz, et en ce que l’enceinte de dilution (3) est maintenue à pression atmosphérique par : l’injection de gaz neutre dans l’enceinte de dilution (3) concomitamment à l’injection de la solution diluée de dioxyde de chlore (20) dans le flux d’eau à traiter (4), et le refoulement d’une partie des gaz présents dans l’enceinte de dilution (3) concomitamment au versement du mélange réactif (11) dans l’enceinte de dilution (3) lors d’un cycle de production. Procédé selon l’une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu’un cycle de production est mis en œuvre lorsque l’enceinte de dilution (3) comprend un volume (Vmin) de solution diluée (20) assurant l’injection continue de la solution diluée (20) dans le flux d’eau à traiter (4) pendant au plus 15 minutes, de préférence pendant 5 minutes. Système de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore, caractérisé en ce qu’il comporte : une chambre de mélange (2) configurée pour assurer le mélange de chlorite, par exemple du chlorite de sodium, sous forme liquide et d’une solution acide, une enceinte de dilution (3) de volume (V) supérieur au volume (v) de la chambre de mélange (2), des moyens d’alimentation (8,9) en chlorite de sodium et en solution acide dans la chambre de mélange (2) pour former un mélange réactif (11), des moyens de déversement (10) du mélange réactif (11) contenu dans la chambre de mélange (2) dans l’enceinte de dilution (3), lesquels moyens de déversement sont commandés en actionnement au bout d’un temps de réaction entre le chlorite de sodium et la solution acide dans la chambre de mélange (2) qui est inférieur à 15 minutes, des moyens d’alimentation en solution aqueuse (14) dans l’enceinte de dilution (3) configurés pour injecter dans l’enceinte de dilution, avant, concomitamment ou après le déversement du mélange réactif (11), un volume déterminé (V) de solution aqueuse pour obtenir une solution diluée de dioxyde de chlore de concentration (C) égale ou inférieure à 4g/L, et des moyens de maintien de l’enceinte de dilution (3) à pression atmosphérique, Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que la chambre de mélange (2) est disposée à l’intérieur de l’enceinte de dilution (3). Installation de traitement d’eau, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un système de production d’une solution diluée de dioxyde de chlore selon l’une quelconque des revendications 7 et 8, et des moyens de commande en injection de la solution diluée de dioxyde de chlore (20) contenu dans l’enceinte de dilution (3) dans un flux d’eau à traiter (4). Installation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le volume (V) de l’enceinte de dilution (3) est supérieur au volume maximum (Vmax) de la solution diluée (20) dans l’enceinte de dilution (3) de sorte que la solution diluée de dioxyde de chlore (20) est en permanence surmontée d’un volume de gaz, et en ce que ladite installation comprend : des moyens injection de gaz neutre dans l’enceinte de dilution (3) commandés en actionnement concomitamment à l’injection de la solution diluée de dioxyde de chlore dans le flux d’eau à traiter, et des moyens de refoulement d’une partie des gaz présents dans l’enceinte (3) commandés en actionnement concomitamment au versement du mélange réactif (11) dans l’enceinte de dilution (3) lors d’un cycle de production.