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PROCEDE ET APPAREIL POUR LA MANUTENTION DE LIQUIDES MALSAINS OU TOXIQUES
COMME LES EAUX-VANNES DANS UN SYSTEME D'ECOULEMENT.
Dans les systèmes d'écoulement et de manutention de liquides malsains, nuisibles ou toxiques, comme les eaux-vannes et divers liquides résiduaires constituant les déchets d'un certain nombre d'installations industrielles, qui ne peuvent s'écouler vers les postes d'évacuation et qui pénètrent dans les égouts à une vitesse variable, il est de pratique usuelle de laisser couler et de recueillir ces liquides dans une cuve ou un puisard profond de grande capacité à partir duquel ils sont pompés par intermittence selon un débit moyen qui est généralement deux ou plusieurs fois supérieur au débit d'écoulement vers-le poste d'évacuation quand le puisard s'est rempli jusqu'à un niveau prédéterminé.
Au fur et à mesure que le niveau du liquide s'abaisse et s'élève, le puisard aspire et refoule alternativement de l'air par rapport à l'atmosphère environnante selon un débit qui est approximativement égal au volume total des eaux-vannes pompées comme il vient d'être dit. Cet air-vient en contact intime avec les parois humides et avec les eaux-vannes et entraîne les gaz toxiques qui se dégagent quand ces eaux-vannes tombent dans le puisard et l'éclaboussent.
Ce phénomène est générateur d'insalubrité et de puanteurs extrêmement désagréables pour tous les habitants-du voisinage. Or les puisards en question doivent souvent être placés dans le voisinage des bâtiments publics c'est-à-dire dans des endroits où l'incommodité qu'ils représentent est maximum. On a tenté parfois de parer à ces graves inconvénients en ozonisant l'air, de façon à combattre les puanteurs en question mais les résultats obtenus n'ont été ni suffisants ni parfaitement satisfaisants.
La présente invention a pour objet uri procédé et un appareil permettant de résoudre ce problème et en même temps d'éviter la perte de charge et l'augmentation des frais de pompage dus au déversement des eaux-vannes dans un puisard profond.
Conformément à l'invention, les liquides malsains ou toxiques :
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sont introduits dans le puisard, qui est clos mais pas nécessairement étan- che à l'air, de préférence au-dessous du niveau du liquide dans ce puisard.
L'espace libre situé au-dessus de ce niveau du liquide est soumis à une as- piration, au moins par intermittence, pour le débarrasser des gaz nuisibles qui se dégagent de la masse du liquide. Ces gaz peuvent être évacués au moyen d'un exhausteur dont l'embouchure du tuyau d'admission est située dans le puisard mais au-dessus du niveau le plus élevé jusqu'auquel le li- quide peut monter et dont l'embouchure du tuyau de refoulement se vide soit dans la partie du puisard située au-dessous du niveau du liquide, soit dans le conduit d'écoulement de la pompe.
La méthode opératoire à adopter de préférence consiste à épui- ser les gaz à l'aide de la pompe qui aspire le liquide provenant du puisard.
A cet effet, l'appareil de pompage a une capacité excédant le débit normal d'admission du liquide dans le puisard et est maintenu en fonctionnement continu dans des conditions telles que l'embouchure de son tuyau d'aspira- -tion soit séparée de la distance désirée choisie de la partie supérieure du puisard. Grâce à cette disposition, pendant le fonctionnement normal, l'em- bouchure du tuyau d'admission de la pompe se trouve en communication inter- mittente avec l'espace libre situé au-dessus de la masse du liquide et pui- se donc les gaz à même cet espace tout en maintenant le niveau du liquide qui se trouve dans le puisard à un niveau prédéterminé et sensiblement constant. L'appareil de pompage fonctionne ainsi à l'encontre d'une pres- sion constante, avec un rendement maximum et sans risque de surcharge.
Il y a avantage, dans la plupart des cas, à prévoir deux ou plusieurs pompes pour faire face aux débits variables d'écoulement du li- quide dans le puisard. En pareil cas, une pompe fonctionne continuelle- ment. Les autres pompes- commencent à fonctionner et s'arrêtent automati- quement en fonction des déplacements d'un flotteur ou des connexions as- surées par une électrode lorsque le niveau du liquide varie entre des li- mites prédéterminées.
Toutes les pompes puisent les gaz malodorants dans la gamme de leurs variations du niveau du liquide de la même manière que la pompe à fonctionnement continu dont le tuyau d'évacuation peut être pourvu d'une dérivation (by-pass) de facon à empêcher que le liquide qui se- trouve dans le puisard ne tombe au-dessous d'un niveau prédéterminé grâce à l'action d'un flotteur ou d'un organe équivalent- placé dans le puisard. et actionnant une vanne montée dans cette dérivation.
Quels que soient-les moyens qui sont employés pour réduire la pression dans l'espace libre, l'effet est de ménager un trajet préféren- tiel par lequel les gaz toxiques sont évacués à l'état concentré hors de l'espace libre en -question et de, refouler à nouveau ces gaz- dans le.liqui- de avant qu'ils ne puissent¯ s'échapper hors de cet espace et polluer l'at- mosphère environnante. La dépression qui règne dans cet espace au-dessus. de la surface du-liquide tend à aspirer l'air atmosphérique dans cet espace et à le refouler avec les gaz- extraits dans le courant de liquide ou dans la masse des eaux-vannes qui se trouvent dans le puisard.
Ceci non seule- ment supprime entièrement la pollution de l'atmosphère qui environne la chambre mais a également cet effet avantageux, dans le cas d'eaux-vannes, que l'air ajouté facilite et entretient les conditions- d'aérobiose au sein de leur masse- et prévient ainsi l'action septique et le dégagement de mau- vaises odeurs.
Un autre avantage réside dans ce fait que l'enveloppe du méca- nisme de pompage peut être établie de manière à servir simplement de pro- tection à ce mécanisme sans avoir besoin d'être étanche à l'air et, en outre, qu'il devient inutile de prévoir des appareils auxiliaires tels que des ozoniseurs.
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Plusieurs modes de réalisation de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé, objet de l'invention, sont représentés schématiquement dans le dessin annexé.
La fig. 1 est une vue montrant une disposition d'appareil avec puisard, système d'épuisement des gaz et pompe de distribution du liquide.
La fige 2 est une vue montrant une disposition d'appareil avec puisard comprenant plusieurs pompes qui aspirent en même temps les gaz et l'air.
La fig. 3 est une vue d'un appareil comprenant en combinaison des pompes et un exhausteur de gaz.
La fige 4 est une vue de détail montrant une variante de l'ap- pareil représenté en fig. 1.
Comme représenté, l'appareil comprend dans chaque cas une cu- ve ou un puisard 2. recevant le liquide par un tuyau 1 et renfermant une masse ! de liquide soumise à l'action d'aspiration d'une pompe 5. L'arrivée du liquide par le tuyau 2 s'effectue, de préférence, au-dessous du niveau de la masse de liquide 4.
Le puisard 2¯ est clos mais n'est pas nécessairement étanche à l'air. Il peut être muni, par exemple, d'un trou d'homme 6 avec obtura- teur ne comportant aucun dispositif spécial pour assurer son étanchéité contre son siège.
L'espace libre 7 qui se-trouve au-dessus de la masse ± du li- quide est maintenu à une pression négative, par exemple à l'aide d'un exhaus- teur tel qu'une pompe rotative aspirante S (Fig. 1) qui aspire les gaz. to- xiques qui se dégagent de la masse de liquide ± et qui se trouvent dans l'espace 7. Les gaz ainsi aspirés sont refoulés dans un tuyau 9 et injec- tés dans la masse ± du liquide à une profondeur suffisante pour s'y trouver emprisonnés et pour y être dissous entièrement ou partiellement.
Suivant la variante de construction que montre la fig. 4, l'es- pace 7 communique avec le tuyau de refoulement 10 de la pompe 5 par un con- duit 11. Ce conduit 11 est relié avec une partie étranglée 10a du tuyau 10.
Cette partie étranglée constitue un Venturi qui engendre l'écoulement de l'air provenant de-l'espace ß dans le tuyau 10.
L'air atmosphérique qui suinte- dans l'espace 7 est aspiré en même temps que les gaz et sert à aérer les eaux-vannes et à y favoriser et entretenir des conditions- propres à l'aérobiose. L'écoulement de l'air atmosphérique dans l'espace 2 agit efficacement pour empêcher les gaz qui se dégagent dans le puisard 2 de s'échapper dans l'atmosphère.
A titre de variante, les gaz aspirés peuvent être envoyés dans un tuyau 12 dessiné en traits mixtes dans la fige 1 dans la veine de liqui- de qui est refoulée par la pompe dans le tuyau 10.
Dans la variante de construction que montre la fige 2,le tuyau 5a d'admission de la pompe 2 est placé à une certaine distance du fond supérieur 13 du puisard 2. Cette-pompe est étudiée pour aspirer ou bien pour être réglée en vue d'aspirer le liquide selon un débit-prédéterminé.
Pendant le fonctionnement normal, le niveau 14 du liquide reste constant entre des limites étroites, tandis que le tuyau d'admission 5a est décou- vert au moins par intermittence et mis en communication avec l'espace li- bre 7, ce qui lui permet d'en aspirer les gaz qui se dégagent de la masse 4 du liquide, les gaz ainsi aspirés et l'air faisant partie de la veine de fluide refoulée par la pompe.
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Les gaz aspirés renferment une certaine proportion d'air atmos- phérique qui pénètre dans l'espace 1 en franchissant par exemple le trou d'homme 6 sous l'action de l'aspiration par le tuyau d'admission ou, quand l'embouchure de ce dernier est immergée, par suite d'une chute du niveau du liquide due à l'aspiration du liquide par la pompe.
Pour faire face à des débits d'admission supérieurs à la capa- cité de la pompe 5, l'appareil comprend deux pompes auxiliaires 15 et 16 pourvues de tuyaux d'admission respectifs 15a et 16a dont les embouchures inférieures se trouvent plus haut que l'embouchure inférieure du tuyau d'ad- mission et sont d'ailleurs placées à des niveaux différents entre elles.
Grâce à cette disposition, si la quantité de liquide qui pénè- tre dans le puisard 2 excède la capacité de la pompe 5. prévue pour y faire face, les autres pompes 15 et 16 entrent automatiquement en fonctionnement à tour de rôle et maintiennent ainsi le niveau du liquide dans les limites prédéterminées c'est-à-dire maintiennent l'espace 7 à un état d'aspiration et y puisent les gaz.
Les pompes 15 et 16 sont commandées automatiquement par la mon- tée et la descente du niveau 14 du liquide. C'est ainsi, par exemple, que ' le liquide qui monte peut faire en quelque sorte office de pont entre deux électrodes 17,17 et 18,18 de façon à mettre automatiquement en fonctionne- ment à tour de rôle les pompes 15 et 16, la chute du niveau du liquide ayant pour conséquence d'arrêter les pompes.
Dans la variante de construction que montre la fig. 3, l'appa- reil comprend un exhausteur rotatif 8 qui aspire les gaz à même l'espace 2 (comme dans la construction représentée en fig. 1) mais il est prévu ici des pompes auxiliaires 19 et 20 qui viennent en aide à la pompe principale 5 si le débit d'arrivée du liquide dans le puisard 2 excède la capacité de la pompe 5. Ces pompes auxiliaires 19 et 20 sont commandées automatiquement par la montée du niveau 14.du liquide qui établit le circuit à tour de rôle entre les deux paires d'électrodes 21 et 22.
Dans la construction que montre la fige 2, les pompes 5, 15¯ et
16 sont prévues pour être automatiquement amorcées. Au contraire, dans les constructions que montrent les figs. 1 et 3, les pompes 5, 19 et 20 ne sont pas à amorçage automatique. Il est prévu une vanne 23 commandée par un flotteur 24 qui intervient pour faire passer par dérivation le liquide de la masse ¯4 vers les tuyaux de refoulement des pompes, chaque fois que'cela est nécessaire, afin de maintenir constant le niveau 14 du liquide.
Les avantages particuliers que permet de réaliser l'invention en dehors de la suppression des mauvaises odeurs résident dans la diminution des frais de premier établissement de l'appareil puisque le puisard peut n'avoir qu'une faible hauteur et une capacité réduite au-lieu d'être un . puisard profond à grande capacité comme dans les installations ordinaires.
Un autre avantage c'est qu'il ne se produit pratiquement aucune perte de charge quand le liquide pénètre dans, le puisard, ce- qui réduit notablement les frais de pompage sous pression réduite. Un autre avantage encore c'est que le liquide, ne tombe pas brusquement à travers l'espace c'est-à-dire ne produit pas d'éclaboussures qui elles-mêmes engendrent des gaz toxiques, De plus, les pompes peuvent se placer au-dessus du puisard c'est-à-dire à un endroit où elles sont d'un accès faible et situées au-dessus du niveau maximum du liquide- et non pas au-dessous du niveau du sol dans une fosse (comme selon la pratique usuelle) qui risque tôt ou tard d'être inondée, ce qui endommage les motures.
Ceux-ci et les pompes peuvent d'ailleurs être plus petits que dans les installations ordinaires puisqu'ils fonction- nent continuellement et non pas par intermittence, de sorte que 1,'habitacle du puisard et du système de-pompage est, lui aussi, plus petit et moins coû- teux à établir. Enfin les pompes fonctionnent dans des conditions de char- ge constantes c'est-à-dire avec un rendement maximum au lieu de fonction- ner dans des conditions de charge variables, ce qui nuit au rendement dans
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l'hypothèse d'une faible hauteur d'aspirationo
Les détails de réalisation constructive de cet appareil peuvent être modifiés de diverses façons, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de manutention de liquides malsains ou toxiques comme les eaux-vannes. dans un système d'écoulement consistant à faire écou- ler le liquide dans un puisard clos mais pas nécessairement étanche à l'air, à soumettre à l'aspiration au moins par intermittence l'espace libre situé au-dessus de la surface de la masse de liquide qui se trouve dans le puisard, et par là même à aspirer à partir de cet espace les gaz toxiques qui se dé- gagent de cette masse de liquide, enfin à faire refluer les gaz ainsi aspi- rés dans le système d'écoulement en vue de leur rétention dans le liquide.
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METHOD AND APPARATUS FOR THE HANDLING OF UNHALFICIENT OR TOXIC LIQUIDS
LIKE WATER-GATES IN A DRAINAGE SYSTEM.
In systems for the flow and handling of unhealthy, harmful or toxic liquids, such as black water and various waste liquids constituting the wastes of a number of industrial installations, which cannot flow to the substations. evacuation and which enter the sewers at a variable speed, it is usual practice to allow these liquids to flow and collect in a large capacity deep tank or sump from which they are pumped intermittently at an average rate which is generally two or more times the flow rate to the discharge station when the sump has filled to a predetermined level.
As the level of the liquid falls and rises, the sump alternately sucks and discharges air relative to the surrounding atmosphere at a rate which is approximately equal to the total volume of sewage pumped. as it has just been said. This air comes into intimate contact with the wet walls and with the sewage and entrains the toxic gases which are released when these sewage fall into the sump and splash it.
This phenomenon generates insalubrity and extremely unpleasant stench for all the inhabitants of the neighborhood. However, the sumps in question must often be placed in the vicinity of public buildings, that is to say in places where the inconvenience they represent is maximum. Attempts have sometimes been made to overcome these serious drawbacks by ozonizing the air, so as to combat the stinks in question, but the results obtained were neither sufficient nor perfectly satisfactory.
The object of the present invention is a method and an apparatus making it possible to solve this problem and at the same time to avoid the pressure drop and the increase in pumping costs due to the discharge of sewage into a deep sump.
According to the invention, unhealthy or toxic liquids:
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are introduced into the sump, which is closed but not necessarily airtight, preferably below the level of the liquid in this sump.
The free space above this level of the liquid is subjected to aspiration, at least intermittently, to rid it of harmful gases which evolve from the bulk of the liquid. These gases can be evacuated by means of an exhauster whose mouth of the inlet pipe is situated in the sump but above the highest level up to which the liquid can rise and whose mouth of the pipe is discharge outlet empties either in the part of the sump located below the liquid level, or in the flow pipe of the pump.
The preferred operating method consists of exhausting the gases using the pump which sucks the liquid from the sump.
For this purpose, the pumping apparatus has a capacity exceeding the normal rate of admission of liquid into the sump and is kept in continuous operation under conditions such that the mouth of its suction pipe is separated from the desired distance chosen from the top of the sump. Thanks to this arrangement, during normal operation, the mouth of the inlet pipe of the pump is in intermittent communication with the free space situated above the mass of the liquid and therefore draws them. gas in this space while maintaining the level of the liquid in the sump at a predetermined and substantially constant level. The pumping device thus operates against constant pressure, with maximum efficiency and without risk of overload.
It is advantageous in most cases to provide two or more pumps to cope with the varying rates of liquid flow in the sump. In this case, a pump runs continuously. The other pumps start working and stop automatically depending on the movements of a float or connections made by an electrode when the liquid level varies between predetermined limits.
All pumps draw off odorous gases within the range of their liquid level variations in the same way as the continuously operating pump, the discharge pipe of which can be provided with a bypass so as to prevent the liquid which is in the sump does not fall below a predetermined level thanks to the action of a float or an equivalent member placed in the sump. and actuating a valve mounted in this bypass.
Whatever means are employed to reduce the pressure in the free space, the effect is to provide a preferential path by which the toxic gases are discharged in a concentrated state out of the free space in - question and, push these gases back into the liquid before they can escape out of this space and pollute the surrounding atmosphere. The depression that reigns in this space above. of the surface of the liquid tends to suck the atmospheric air in this space and to push it back with the gases-extracted in the liquid stream or in the mass of sewage which is in the sump.
This not only completely removes the pollution of the atmosphere which surrounds the chamber but also has this advantageous effect, in the case of sewage, that the added air facilitates and maintains the aerobic conditions within the chamber. their mass- and thus prevent septic action and the release of bad odors.
Another advantage is that the envelope of the pumping mechanism can be made so that it simply serves as a protection for this mechanism without the need to be airtight and, moreover, that it becomes unnecessary to provide auxiliary devices such as ozonators.
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Several embodiments of the apparatus for implementing the method, which is the subject of the invention, are shown schematically in the appended drawing.
Fig. 1 is a view showing an arrangement of an apparatus with a sump, gas exhaustion system and liquid distribution pump.
Fig. 2 is a view showing an arrangement of an apparatus with a sump comprising several pumps which simultaneously suck the gas and the air.
Fig. 3 is a view of an apparatus comprising in combination pumps and a gas enhancer.
Fig. 4 is a detail view showing a variant of the apparatus shown in fig. 1.
As shown, the apparatus comprises in each case a tank or a sump 2. which receives the liquid via a pipe 1 and which contains a mass! liquid subjected to the suction action of a pump 5. The arrival of the liquid through the pipe 2 is preferably carried out below the level of the mass of liquid 4.
The sump 2¯ is closed but is not necessarily airtight. It can be provided, for example, with a manhole 6 with a shutter not including any special device for sealing it against its seat.
The free space 7 which is located above the mass ± of the liquid is maintained at negative pressure, for example using an enhancer such as a rotary suction pump S (Fig. 1) which sucks in gas. toxic which are released from the mass of liquid ± and which are in space 7. The gases thus sucked in are discharged into a pipe 9 and injected into the mass ± of the liquid to a sufficient depth to be there. find imprisoned and to be dissolved therein wholly or partially.
According to the construction variant shown in FIG. 4, the space 7 communicates with the delivery pipe 10 of the pump 5 by a pipe 11. This pipe 11 is connected with a constricted part 10a of the pipe 10.
This constricted part constitutes a Venturi which generates the flow of air from the space β in the pipe 10.
The atmospheric air which seeps into space 7 is sucked in at the same time as the gases and is used to aerate the black water and to promote and maintain therein conditions suitable for aerobiosis. The flow of atmospheric air in the space 2 acts effectively to prevent the gases which evolved in the sump 2 from escaping into the atmosphere.
As a variant, the sucked gases can be sent through a pipe 12 drawn in phantom in the pin 1 in the liquid stream which is delivered by the pump into the pipe 10.
In the variant of construction shown in fig 2, the inlet pipe 5a of the pump 2 is placed at a certain distance from the upper bottom 13 of the sump 2. This pump is designed to suck or else to be adjusted with a view to '' aspirate the liquid at a predetermined flow rate.
During normal operation, the level 14 of the liquid remains constant between narrow limits, while the inlet pipe 5a is at least intermittently uncovered and brought into communication with the free space 7, which allows it sucking in the gases which are released from the mass 4 of the liquid, the gases thus sucked and the air forming part of the fluid stream delivered by the pump.
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The aspirated gases contain a certain proportion of atmospheric air which enters space 1, for example passing through the manhole 6 under the action of the suction through the intake pipe or, when the mouthpiece of the latter is submerged, following a drop in the level of the liquid due to the suction of the liquid by the pump.
To cope with inlet flow rates greater than the capacity of pump 5, the apparatus comprises two auxiliary pumps 15 and 16 provided with respective inlet pipes 15a and 16a, the lower openings of which are located higher than the lower mouth of the inlet pipe and are moreover placed at different levels between them.
By virtue of this arrangement, if the quantity of liquid which enters the sump 2 exceeds the capacity of the pump 5 provided to face it, the other pumps 15 and 16 automatically come into operation in turn and thus maintain the pump. liquid level within predetermined limits that is to say, maintain space 7 in a state of suction and draw gases there.
Pumps 15 and 16 are automatically controlled by the rise and fall of the level 14 of the liquid. It is thus, for example, that the rising liquid can act as a sort of bridge between two electrodes 17, 17 and 18, 18 so as to automatically put the pumps 15 and 16 into operation in turn. , the drop in the liquid level causing the pumps to stop.
In the construction variant shown in FIG. 3, the apparatus comprises a rotary exhauster 8 which sucks in the gases directly from the space 2 (as in the construction shown in fig. 1), but auxiliary pumps 19 and 20 are provided here which come to the aid of the gas. main pump 5 if the flow rate of the liquid entering the sump 2 exceeds the capacity of pump 5. These auxiliary pumps 19 and 20 are automatically controlled by the rise of the level 14. of the liquid which establishes the circuit in turn between the two pairs of electrodes 21 and 22.
In the construction shown in fig 2, pumps 5, 15¯ and
16 are intended to be automatically primed. On the contrary, in the constructions shown in figs. 1 and 3, pumps 5, 19 and 20 are not self-priming. A valve 23 is provided, controlled by a float 24 which intervenes to pass by bypass the liquid from mass ¯4 to the delivery pipes of the pumps, whenever necessary, in order to keep the liquid level 14 constant. .
The particular advantages which the invention makes it possible to achieve apart from the elimination of bad odors lie in the reduction in the costs of the first establishment of the apparatus since the sump can have only a low height and a reduced capacity instead. to be one. Large capacity deep sump as in ordinary installations.
A further advantage is that virtually no pressure drop occurs when liquid enters the sump, which significantly reduces the cost of pumping under reduced pressure. Another advantage still is that the liquid does not fall suddenly through the space, that is to say does not produce splashes which themselves generate toxic gases, In addition, the pumps can be placed above the sump that is to say in a place where they are of poor access and located above the maximum level of the liquid - and not below the level of the ground in a pit (as according to the usual practice) which may sooner or later be flooded, which damages the motures.
These and the pumps can moreover be smaller than in ordinary installations since they operate continuously and not intermittently, so that the interior of the sump and of the pumping system is also , smaller and less expensive to set up. Finally, the pumps operate under constant load conditions, that is to say with maximum efficiency instead of operating under variable load conditions, which affects the efficiency in
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the hypothesis of a low suction head
The details of constructive embodiment of this apparatus can be modified in various ways, without departing from the invention, in the field of technical equivalences.
CLAIMS.
1.- Process for handling unhealthy or toxic liquids such as black water. in a flow system consisting in making the liquid flow in a closed but not necessarily airtight sump, in subjecting to suction at least intermittently the free space situated above the surface of the mass of liquid which is in the sump, and thereby to suck from this space the toxic gases which are released from this mass of liquid, finally to cause the gases thus sucked back into the system of flow with a view to their retention in the liquid.