FR2887470A1 - Procedure and apparatus for dissolving a gas in a liquid, especially oxygen in water, uses nozzles to inject liquid into chamber partly filled with gas - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif pour la dissolution d'un gazThe present invention relates to a device for dissolving a gas
dans un liquide et son application notamment pour dissoudre de l'oxygène dans l'eau. in a liquid and its application especially for dissolving oxygen in water.
Elle s'intéresse par exemple aux applications d'une telle technique aux domaines de la pisciculture ou encore du traitement d'eaux. It is interested for example in the applications of such a technique in the fields of fish farming or water treatment.
En considérant l'exemple de la pisciculture, la consommation de poissons d'élevage augmente rapidement, de sorte que la pisciculture est une activité en plein essor. La pisciculture comprend notamment les activités de l'incubation et de l'élevage du fretin ou des poissons dans des bassins spécifiques. Considering the example of fish farming, the consumption of farmed fish is increasing rapidly, so that fish farming is a booming activity. Fish farming includes the activities of incubation and rearing fry or fish in specific basins.
Dans l'aquaculture, l'oxygène, la nourriture et l'eau constituent trois facteurs essentiels. En particulier, la disponibilité de l'oxygène dans l'eau a un effet direct sur les performances de la station de pisciculture. En raison des spécificités de la pisciculture et notamment la haute densité en poissons par mètre cube d'eau, il est nécessaire d'apporter de l'oxygène dans l'eau afin de compenser la diminution naturelle. La régulation de l'oxygène est donc l'une des clés de la réussite de toute entreprise aquacole moderne. In aquaculture, oxygen, food and water are three essential factors. In particular, the availability of oxygen in the water has a direct effect on the performance of the fish farm. Due to the specificities of fish farming and especially the high density of fish per cubic meter of water, it is necessary to bring oxygen into the water to compensate for the natural decrease. Oxygen regulation is therefore one of the keys to the success of any modern aquaculture enterprise.
Alors qu'un litre d'air contient 300 mg d'oxygène, un litre d'eau fraîche contient seulement un trentième de cette quantité. Cette concentration varie en fonction de: - la source de l'eau, selon qu'il s'agit d'eau de mer, d'eau douce, d'eau stagnante, d'eau souterraine, d'eau de rivière, .. . While one liter of air contains 300 mg of oxygen, one liter of fresh water contains only one-thirtieth of this quantity. This concentration varies according to: - the source of the water, depending on whether it is seawater, freshwater, stagnant water, groundwater, river water,. .
- la température: une augmentation de la température fait baisser la concentration en oxygène dissous à la saturation; - la présence d'organismes (algues ou plantes) produisant ou au 25 contraire consommant de l'oxygène. - temperature: an increase in temperature lowers the dissolved oxygen concentration to saturation; the presence of organisms (algae or plants) producing or, on the contrary, consuming oxygen.
L'enrichissement de l'eau avec de l'oxygène peut être effectué avec de l'air ou avec de l'oxygène pur. Enrichment of the water with oxygen can be done with air or with pure oxygen.
En comparaison avec l'oxygénation utilisant de l'air, les avantages de l'utilisation d'oxygène pur (i.e seul pas sous forme d'air) sont notamment les suivants: - un meilleur transfert d'oxygène dans l'eau (loi de Henry) ; - des frais d'énergie inférieurs pour effectuer le transfert; - une utilisation plus efficace de la nourriture (meilleur taux de conversion de la nourriture) ; - une croissance améliorée et une résistance accrue des espèces aux organismes pathogènes. In comparison with oxygenation using air, the advantages of using pure oxygen (ie, not only in the form of air) include the following: - better oxygen transfer in water (law Henry); - lower energy costs to make the transfer; - more efficient use of food (better conversion rate of food); - improved growth and increased resistance of species to pathogenic organisms.
On sait oxygéner l'eau mécaniquement par pompage, cascade, fontaine, etc.. .. on sait aussi oxygéner l'eau par utilisation d'une soufflante ou d'un compresseur. It is known to oxygenate the water mechanically by pumping, waterfall, fountain, etc. .. It is also known to oxygenate the water by using a blower or a compressor.
Le plus souvent, le gaz est diffusé dans l'eau à l'aide de pierres diffusantes (poreux) en recherchant un bullage le plus fin possible. Most often, the gas is diffused into the water using diffusing (porous) stones, looking for the finest bubbling possible.
On utilise également des aérateurs munis d'une hélice qui projette l'eau dans l'air. Aerators with propellers are also used to propel the water into the air.
Mais il faut souligner que ces systèmes de poreux présentent un bilan très peu économique, tout simplement car le taux de transfert est faible, en pratique voisin de 20% (d'où des pertes d'oxygène très élevées) . But it should be noted that these porous systems have a very uneconomic balance, simply because the transfer rate is low, in practice close to 20% (hence very high oxygen losses).
On conçoit alors qu'il serait souhaitable, afin d'aider cette industrie en plein essor et en plein développement, de pouvoir proposer un dispositif efficace, simple, le plus autonome possible, pour dissoudre un gaz dans un liquide, même en grands volumes, et présentant surtout de meilleures performances de taux de transfert par rapport aux systèmes de l'art antérieur. It is therefore conceivable that, in order to help this booming and rapidly developing industry, it would be desirable to be able to propose an efficient, simple, as autonomous as possible device for dissolving a gas in a liquid, even in large volumes. and having above all better transfer rate performance compared to the systems of the prior art.
Or après de longues recherches la Demanderesse a réalisé un dispositif donnant toute satisfaction et répondant à ce cahier des charges. But after long research the Applicant has made a device giving full satisfaction and meeting these specifications.
Comme on l'expliquera plus en détails dans ce qui suit, le dispositif selon la présente invention met en oeuvre des jets de liquide sous pression qui sont projetés par des buses et traversent un gaz avant de s'enfoncer puissamment dans le liquide à traiter, formant ainsi une multitude de bulles de gaz formant une émulsion gaz dans l'eau permettant la dissolution de ce gaz. As will be explained in more detail in the following, the device according to the present invention implements pressurized liquid jets that are projected by nozzles and pass through a gas before sinking powerfully in the liquid to be treated, thus forming a multitude of gas bubbles forming a gas emulsion in water allowing the dissolution of this gas.
La présente invention a alors pour objet un dispositif permettant de dissoudre un gaz dans un liquide L1, qui comprend: - un e chambre de dissolution comprenant une paroi supérieure, une paroi inférieure et des parois latérales, - ladite chambre de dissolution étant partiellement remplie du liquide L1 dans lequel le gaz doit être dissous, et partiellement remplie de gaz à dissoudre, délimitant ainsi une surface de séparation liquide/gaz, - des buses adaptées à l'injection d'un liquide L2 dans la chambre, lesdites buses étant prévues dans la zone gazeuse et dirigeant leur jet vers ladite surface de séparation, - au moins une arrivée de gaz à dissoudre, - au moins une sortie de liquide L1 dans lequel le gaz a été dissous, et - un dispositif de mise sous pression du liquide L2 pour injection par lesdites buses vers ladite surface de séparation. The present invention therefore relates to a device for dissolving a gas in a liquid L1, which comprises: - a dissolution chamber comprising an upper wall, a bottom wall and side walls, - said dissolution chamber being partially filled with liquid L1 in which the gas must be dissolved, and partially filled with gas to dissolve, thus delimiting a liquid / gas separation surface, - nozzles adapted to the injection of a liquid L2 into the chamber, said nozzles being provided in the gaseous zone and directing their jet towards said separation surface, - at least one gas inlet to dissolve, - at least one liquid outlet L1 in which the gas has been dissolved, and - a device for pressurizing the liquid L2 for injection by said nozzles to said separation surface.
Le liquide L1 et le liquide L2 sont avantageusement identiques, par exemple de l'eau. L'eau traitée comprend évidemment plus de gaz dissous que l'eau injectée non traitée. The liquid L1 and the liquid L2 are advantageously identical, for example water. Treated water obviously includes more dissolved gases than untreated injected water.
Dans la présente demande et dans ce qui suit, le terme gaz désigne aussi bien un gaz qu'un mélange de plusieurs gaz, et par exemple, selon les applications visées l'air, l'oxygène, les mélanges comportant de l'oxygène, les mélanges ozonés, chlorés etc... In the present application and in what follows, the term gas designates as well a gas as a mixture of several gases, and for example, according to the targeted applications air, oxygen, mixtures comprising oxygen, ozonated mixtures, chlorinated etc ...
La chambre de dissolution est partiellement remplie du liquide L1 dans lequel le gaz doit être dissous. La surface de séparation liquide/gaz est par exemple à un niveau compris entre 50 et 95 % de la hauteur de la chambre de dissolution par rapport à sa base, avantageusement compris entre 70 et 95* %, et de préférence compris entre 75et 90%. The dissolution chamber is partially filled with the liquid L1 in which the gas must be dissolved. The liquid / gas separation surface is for example at a level between 50 and 95% of the height of the dissolution chamber relative to its base, advantageously between 70 and 95%, and preferably between 75 and 90%. .
Son volume varie selon les dimensions de l'appareil, mais l'on peut dire qu'il va être couramment supérieur ou égal à 1000 litres. Its volume varies according to the dimensions of the device, but it can be said that it will be commonly greater than or equal to 1000 liters.
De même si quasiment toute forme de chambre peut être envisagée, on préférera selon la présente invention utiliser une forme de cylindre creux, et de façon générale toute forme qui favorise une flottaison substantiellement horizontale. Similarly, if virtually any form of chamber may be considered, it will be preferred according to the present invention to use a hollow cylinder shape, and generally any form that promotes a substantially horizontal flotation.
Les buses sont par exemple des buses complexes adaptées au gaz à injecter et à la pression utilisée, mais elles peuvent être aussi de simples trous usinés dans la paroi supérieure de la chambre de dissolution. The nozzles are for example complex nozzles adapted to the gas to be injected and the pressure used, but they can also be simple holes machined in the upper wall of the dissolution chamber.
Elles peuvent projeter un jet de liquide L2 de diamètre avantageusement compris entre par exemple 20 et 30 mm. They can project a jet of liquid L2 of diameter advantageously between, for example, 20 and 30 mm.
Le nombre de buses mises en oeuvre peut extrêmement varier selon l'application considérée, atteignant plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines 5 de buses. The number of nozzles used can vary greatly depending on the application, reaching several tens or even hundreds of nozzles.
Elles sont de préférence réparties régulièrement et notamment symétriquement sur la paroi supérieure de la chambre de dissolution. Elles peuvent aussi être installées sur les parois latérales de la chambre de dissolution et être coudées en direction du liquide. Avantageusement, les jets sont projetés perpendiculairement à la surface de séparation liquide/gaz, et, toujours avantageusement, plutôt de haut en bas. They are preferably distributed regularly and in particular symmetrically on the upper wall of the dissolution chamber. They can also be installed on the side walls of the dissolution chamber and be bent towards the liquid. Advantageously, the jets are projected perpendicular to the liquid / gas separation surface, and, still advantageously, rather from top to bottom.
La hauteur de l'émulsion gaz/eau formée est fonction de la puissance des jets. Plus le diamètre des jets est important, plus la hauteur de l'émulsion sera faible. La hauteur de la chambre de dissolution est donc directement fonction de la hauteur de l'émulsion. The height of the gas / water emulsion formed depends on the power of the jets. The larger the diameter of the jets, the lower the height of the emulsion. The height of the dissolution chamber is therefore directly a function of the height of the emulsion.
Si l'arrivée de gaz à dissoudre, par exemple d'oxygène, est avantageusement prévue vers le haut de la chambre de dissolution, notamment dans la partie gazeuse de la chambre, rien n'empêche de prévoir celle-ci à tout niveau de la hauteur de la chambre. If the arrival of gas to dissolve, for example oxygen, is advantageously provided towards the top of the dissolution chamber, in particular in the gaseous part of the chamber, there is nothing to prevent it from being provided at any level of the chamber. height of the room.
La source de gaz à dissoudre peut se trouver à distance du dispositif, et le gaz peut être apporté au dispositif par une canalisation. Une bonbonne de gaz peut aussi être prévue sur ou dans le dispositif pour rendre celuici plus autonome. The source of gas to dissolve may be remote from the device, and gas may be supplied to the device through a pipeline. A gas cylinder can also be provided on or in the device to make it more autonomous.
Le liquide L2 peut être apporté directement sous pression au dispositif de l'invention, mais dans d'autres conditions préférentielles de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif de l'invention comprend une pompe. Cette pompe peut aspirer le liquide à traiter, le met sous pression et le projette dans le liquide L1 par les buses ménagées de préférence dans la paroi supérieure de la chambre de dissolution. The liquid L2 can be brought directly under pressure to the device of the invention, but in other preferred conditions of implementation of the invention, the device of the invention comprises a pump. This pump can suck up the liquid to be treated, puts it under pressure and projects it into the liquid L1 through the nozzles preferably in the upper wall of the dissolution chamber.
A la base de la chambre de dissolution sont prévues une et de préférence plusieurs sorties de liquide traité, par exemple oxygéné. At the base of the dissolution chamber are provided one and preferably several outputs of treated liquid, for example oxygenated.
Chaque sortie comprend par exemple une embouchure interne à la chambre, qui puise l'eau traitée et une embouchure externe qui éjecte l'eau traitée hors du dispositif. L'embouchure de chaque sortie, interne à la chambre, est avantageusement dirigée vers le bas de la chambre. Elle se prolonge avantageusement d'un tube dépassant le carter du dispositif formant ainsi une prise. Each outlet comprises for example an internal mouth to the chamber, which draws treated water and an external mouth which ejects the treated water out of the device. The mouth of each outlet, internal to the chamber, is advantageously directed towards the bottom of the chamber. It is advantageously extended by a tube protruding from the casing of the device thus forming a catch.
Il est ainsi possible d'y fixer un tuyau d'une grande longueur si désiré, pour transférer l'eau traitée, par exemple oxygénée, à distance du dispositif. Un robinet ou équivalent, éventuellement télécommandé, peut être prévu, par exemple pour régler la pression dans la chambre de dissolution et/ou pour gérer la sortie de liquide traité. It is thus possible to attach a pipe of a great length if desired, to transfer the treated water, for example oxygenated, away from the device. A valve or equivalent, possibly remote controlled, may be provided, for example to adjust the pressure in the dissolution chamber and / or to manage the treated liquid outlet.
Le dispositif de l'invention peut être retenu à la bonne hauteur de fonctionnement par des câbles. Cependant les zones d'installation possibles sont alors limitées. C'est pourquoi le dispositif de l'invention est avantageusement flottant. Il est alors muni de dispositifs de flottaison bien connus de l'état de la technique et agencé pour que de préférence les deux tiers inférieurs de la hauteur du dispositif soient immergés dans le liquide à traiter. On peut à cet effet en particulier prévoir une enveloppe annulaire creuse ou éventuellement renfermant un matériau léger comme du polystyrène expansé. Ainsi il est possible d'ancrer le dispositif de l'invention à distance de lieux émergés. The device of the invention can be retained at the correct operating height by cables. However, the possible installation areas are then limited. This is why the device of the invention is advantageously floating. It is then provided with flotation devices well known in the state of the art and arranged so that preferably the lower two-thirds of the height of the device are immersed in the liquid to be treated. For this purpose it is particularly possible to provide a hollow annular envelope or possibly containing a light material such as expanded polystyrene. Thus it is possible to anchor the device of the invention away from emerging places.
Dans des conditions préférentielles de mise en oeuvre de l'invention, la chambre de dissolution a donc une forme de cylindre creux et le dispositif ci-dessus comprend en outre une chambre de mise sous pression installée dans le creux du cylindre, chapeautant la paroi supérieure de la chambre de dissolution et en communication de fluide, par l'intermédiaire des buses, avec la chambre de dissolution. Under preferred conditions of implementation of the invention, the dissolution chamber thus has a hollow cylinder shape and the above device further comprises a pressurizing chamber installed in the hollow of the cylinder, capeautant the upper wall of the dissolution chamber and in fluid communication, via the nozzles, with the dissolution chamber.
L'ensemble peut être compartimenté, par exemple en deux, pour dissoudre deux gaz différents dans le même liquide L1 ou dissoudre le même gaz dans des proportions différentes. Des sas peuvent être prévus pour équilibrage de la pression dans les différents compartiments, pour utilisation d'un dispositif à plusieurs compartiments pour une seule utilisation. The assembly can be compartmentalized, for example in two, to dissolve two different gases in the same liquid L1 or dissolve the same gas in different proportions. Airlocks can be provided for balancing the pressure in the different compartments, for use of a multi-compartment device for a single use.
Dans d'autres conditions préférentielles de mise en oeuvre de l'invention, une pompe est prévue à la base de la chambre de mise sous pression. Cette pompe aspire le liquide à traiter, le met sous pression dans la chambre de 30 mise sous pression et le projette par les buses ménagées dans la partie supérieure de la chambre de dissolution. La pompe d'aspiration est avantageusement installée à la base de la chambre de mise sous pression. In other preferred conditions of implementation of the invention, a pump is provided at the base of the pressurizing chamber. This pump draws the liquid to be treated, pressurizes it in the pressurizing chamber and projects it through the nozzles in the upper part of the dissolution chamber. The suction pump is advantageously installed at the base of the pressurizing chamber.
Les parois des chambres du dispositif de l'invention peuvent être réalisées en métal, mais sont préférentiellement réalisées en matière synthétique comme le polyester armé de fibre de verre, matière constitutive des coques des bateaux. The walls of the chambers of the device of the invention may be made of metal, but are preferably made of synthetic material such as polyester reinforced with fiberglass, the constituent material of the hulls of the boats.
Lorsque le dispositif de l'invention est muni d'une pompe, par exemple pour aspirer du liquide sous l'appareil, la ou les prises de liquide sont de préférence munies de grilles ou filtres interdisant l'aspiration des particules d'une dimension trop importante et risquant de boucher les buses. When the device of the invention is provided with a pump, for example to suck liquid under the apparatus, the liquid outlet (s) are preferably provided with grids or filters preventing the aspiration of the particles of a size that is too large. important and likely to clog the nozzles.
Dans encore d'autres conditions préférentielles de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif de l'invention est muni d'une purge installée au dessus de la surface de séparation liquide/gaz et permettant l'extraction des gaz résiduels. In still other preferred conditions of implementation of the invention, the device of the invention is provided with a purge installed above the liquid / gas separation surface and allowing the extraction of the residual gases.
En effet, comme on le visualisera mieux ci-dessous en liaison avec une figure, en chargeant l'eau à traiter avec le gaz, disons par exemple de l'oxygène, le ciel gazeux se charge lui progressivement en azote (résultant notamment d'un phénomène de désorption), et donc au fil du temps il y aurait de moins en moins d'oxygène dans le ciel pour être transféré, il est donc hautement préférable de purger régulièrement le ciel gazeux. A cette fin, on peut procéder typiquement de la façon suivante: selon le débit de gaz injecté dans le ciel gazeux, le volume de phase gaz atteint une hauteur maximum limite que l'on a fixé au préalable, , au delà la purge se met en fonctionnement (il faut d'ailleurs noter que l'on va évacuer indifféremment de l'oxygène et de l'azote). Indeed, as will be better visualized below in connection with a figure, by charging the water to be treated with the gas, say for example oxygen, the gaseous sky is gradually charged to nitrogen (resulting in particular from a phenomenon of desorption), and so over time there would be less and less oxygen in the sky to be transferred, so it is highly preferable to purge the gaseous sky regularly. For this purpose, it is possible to proceed typically in the following way: according to the gas flow rate injected into the gaseous sky, the gas phase volume reaches a maximum maximum height which has been fixed beforehand, beyond which the purge is set in operation (it should also be noted that we will evacuate indifferently oxygen and nitrogen).
Les dispositifs permettant de dissoudre un gaz dans un liquide objet de la présente invention possèdent de très intéressantes qualités. The devices for dissolving a gas in a liquid that is the subject of the present invention possess very interesting qualities.
Ces qualités sont illustrées ci-après dans la partie expérimentale. Elles justifient l'utilisation des dispositifs ci-dessus décrits dans, mais non exclusivement, la dissolution d'oxygène gazeux dans de l'eau douce ou de l'eau de mer. Des applications particulières sont notamment celles de l'oxygénation de l'eau pour des élevages aquacoles, des rivières pauvres en oxygène, des lagunes ou des étangs. These qualities are illustrated below in the experimental part. They justify the use of the devices described above in, but not exclusively, the dissolution of gaseous oxygen in fresh water or seawater. Particular applications include those of the oxygenation of the water for aquaculture farms, oxygen-poor rivers, lagoons or ponds.
Les dispositifs objet de la présente invention ont la particularité de pouvoir être implantés au milieu de bassins, d'étangs, etc. On peut aussi bien prolonger les canalisations de gaz et le cas échéant les câbles électriques d'alimentation depuis le bord que prévoir un appareil autonome avec bombonne de gaz et batterie d'alimentation d'une pompe. Il est aussi possible d'amarrer l'appareil afin de le maintenir à la place choisie au bord ou rivage, ou par ancrage ou corps mort. The devices object of the present invention have the particularity of being able to be implanted in the middle of basins, ponds, etc. It is also possible to extend the gas pipes and, where applicable, the electrical supply cables from the edge, than to provide an autonomous apparatus with a gas cylinder and a battery for feeding a pump. It is also possible to moor the aircraft in order to keep it in the chosen spot at the shore or shore, or by anchoring or dead body.
C'est pourquoi la présente demande a aussi pour objet un procédé de dissolution d'un gaz dans un liquide L1 dans lequel, en utilisant un dispositif permettant de dissoudre un gaz dans un liquide L1, comprenant: - une chambre de dissolution comprenant une paroi supérieure, une paroi inférieure et des parois latérales, - ladite chambre de dissolution étant partiellement remplie du liquide L1 dans lequel le gaz doit être dissous, et partiellement remplie de gaz à dissoudre, délimitant ainsi une surface de séparation liquide/gaz, - des buses adaptées à l'injection d'un liquide L2 dans la chambre, lesdites buses étant prévues dans la zone gazeuse et dirigeant leur jet vers ladite surface de séparation, - au moins une arrivée de gaz à dissoudre, - au moins une sortie de liquide L1 dans lequel le gaz a été dissous, et - un dispositif de mise sous pression du liquide L2 pour injection par lesdites buses vers ladite surface de séparation, on apporte du gaz à dissoudre dans la chambre de dissolution, on projette sous pression un jet d'un liquide L2 par lesdites buses au travers du gaz vers ladite surface de séparation pour créer une émulsion gaz/eau, et on soutire une partie du liquide L1 ainsi traité. This is why the present application also relates to a process for dissolving a gas in a liquid L1 in which, using a device for dissolving a gas in a liquid L1, comprising: a dissolution chamber comprising a wall upper, lower wall and side walls, - said dissolving chamber being partially filled with liquid L1 in which the gas must be dissolved, and partially filled with gas to dissolve, thereby defining a liquid / gas separation surface, - nozzles adapted to the injection of a liquid L2 into the chamber, said nozzles being provided in the gaseous zone and directing their jet towards said separation surface, - at least one gas inlet to dissolve, - at least one liquid outlet L1 in which the gas has been dissolved, and - a device for pressurizing the liquid L2 for injection by said nozzles towards said separation surface, gas is supplied to dissolve in the dissolution chamber, is sprayed under a jet of a liquid L2 through said nozzles through the gas to said separation surface to create a gas / water emulsion, and withdraws a portion of liquid L1 thus treated.
La puissance des jets est fonction à la fois de la pression du liquide L2 et du nombre et du diamètre interne des buses. L'homme de l'art peut par quelques expériences simples déterminer les conditions d'utilisation des dispositifs objet de la présente invention selon le résultat de dissolution recherché. La pression du liquide L2 est notamment déterminée par la puissance de la pompe de mise sous pression et par la surface cumulée des sorties de liquide L1. Jet power is a function of both the L2 fluid pressure and the number and internal diameter of the nozzles. Those skilled in the art can by some simple experiments determine the conditions of use of the devices that are the subject of the present invention according to the desired dissolution result. The pressure of the liquid L 2 is in particular determined by the power of the pressurizing pump and by the cumulative surface area of the liquid outlets L 1.
Les conditions préférentielles de mise en oeuvre des dispositifs permettant de dissoudre un gaz dans un liquide L1 ci-dessus décrites s'appliquent également aux autres objets de l'invention visés ci-dessus, notamment au procédé de dissolution d'un gaz dans un liquide ci-dessus. The preferred conditions for using the devices for dissolving a gas in a liquid L1 described above also apply to the other subjects of the invention referred to above, in particular to the process for dissolving a gas in a liquid. above.
L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la figure unique annexée qui représente de façon schématique une vue en élévation et en coupe d'un dispositif selon l'invention. The invention will be better understood if one refers to the single appended figure which schematically shows an elevational view in section of a device according to the invention.
Sur la figure, on observe un dispositif selon l'invention dans lequel les principaux éléments ont été installés de manière régulière et les chambres de manière concentrique. In the figure, there is a device according to the invention in which the main elements have been installed regularly and the chambers concentrically.
Le dispositif comprend une chambre de dissolution 1 en forme de cylindre creux rempli à sa partie inférieure d'eau et dont la partie supérieure, au dessus de la surface de séparation 2 gaz/eau, est rempli d'oxygène 3 apporté par une conduite 16. The device comprises a dissolving chamber 1 in the form of a hollow cylinder filled at its lower part with water and whose upper part, above the gas / water separation surface 2, is filled with oxygen 3 supplied by a pipe 16 .
Cette conduite 16 est reliée par un tuyau d'alimentation à une source d'alimentation (non représentée) en oxygène. Elle est installée dans la paroi latérale externe 5 de la chambre de dissolution 1. This pipe 16 is connected by a supply pipe to a supply source (not shown) in oxygen. It is installed in the outer lateral wall 5 of the dissolution chamber 1.
Dans la paroi supérieure 6 de la chambre de dissolution 1 sont prévues des buses 7 (visibles ici au nombre de 4) permettant l'injection d'eau sous pression. Ces buses 7 sont ici de simples trous en cuvette usinés dans la paroi supérieure 6 de la chambre de dissolution 1. In the upper wall 6 of the dissolution chamber 1 are provided nozzles 7 (here visible in number 4) for the injection of water under pressure. These nozzles 7 are here simple dish-shaped holes machined in the upper wall 6 of the dissolution chamber 1.
Extérieurement par rapport à la chambre de dissolution 1 est prévue une chambre de flottaison annulaire 8 entourant ladite chambre de dissolution 1. Cette chambre de flottaison 8 est remplie de polystyrène expansé. Elle permet au dispositif de flotter à la surface d'un étang 9. La partie inférieure du dispositif est immergée sous la surface de l'eau de l'étang et comprend une prise d'eau 10. Externally with respect to the dissolution chamber 1 is provided an annular flotation chamber 8 surrounding said dissolution chamber 1. This flotation chamber 8 is filled with expanded polystyrene. It allows the device to float on the surface of a pond 9. The lower part of the device is immersed under the surface of the water of the pond and comprises a water intake 10.
Le mode de réalisation illustré ici, tant dans sa structure que dans les matériaux utilisé, permet une flottabilité permanente et parfaitement horizontale, et notamment par le fait que les éléments constitutifs sont concentriques les uns aux autres. The embodiment illustrated here, both in its structure and in the materials used, allows a permanent and perfectly horizontal buoyancy, and in particular by the fact that the constituent elements are concentric to each other.
L'eau aspirée par la pompe électrique 11 met sous pression une chambre de mise sous pression 12 remplie d'eau aspirée. Cette eau sous pression jaillit sous forme de jets 13 par les buses 7 comme représenté à gauche du dessin. Elle entraîne avec elle l'oxygène installé dans la partie haute de la chambre de dissolution, 1 produisant au sein de l'eau de nombreuses bulles 14 d'oxygène qui s'y dissolvent. The water sucked by the electric pump 11 pressurizes a pressurizing chamber 12 filled with sucked water. This pressurized water springs in the form of jets 13 through the nozzles 7 as shown on the left of the drawing. It carries with it the oxygen installed in the upper part of the dissolving chamber, 1 producing in the water numerous oxygen bubbles which dissolve therein.
Cette arrivée continue d'eau aspirée par la pompe 11 s'évacue, oxygénée, par des sorties 15 d'eau traitée. Celles-ci ont ici la forme d'un tube doublement coudé à angles droits, dont l'entrée et la sortie sont dirigées vers le bas. Sur cette réalisation, les sorties 15 d'eau traitée sont au nombre de six, dont quatre visibles sur le dessin. Avantageusement, le diamètre des tubes de sortie sont aménagés au moyen de réductions pour que la pression interne soit maintenue au.minimum à 100 mbars. This continuous inflow of water sucked by the pump 11 is evacuated, oxygenated, outlets 15 treated water. These are here in the form of a tube bent at right angles, whose entry and exit are directed downwards. In this embodiment, the outlets 15 of treated water are six in number, four of which are visible in the drawing. Advantageously, the diameter of the outlet tubes are arranged by means of reductions so that the internal pressure is kept at a minimum of 100 mbar.
Une conduite et un robinet de purge 4/5 ont été installés dans le haut de la chambre de dissolution 1, près de la paroi supérieure. On détaillera son fonctionnement plus loin ci-dessous. A pipe and a purge valve 4/5 were installed in the top of the dissolution chamber 1, near the upper wall. We will detail its operation further below.
La chambre de mise sous pression 12 a, dans cette réalisation, une forme générale, vue en coupe, en forme de T. La partie inférieure de cette chambre de mise sous pression 12 est cylindrique et occupe le centre de la chambre de dissolution 1 et sa partie supérieure, en forme de goutte de suif, vient chapeauter la totalité de la chambre de dissolution 1. In this embodiment, the pressurizing chamber 12 has a general shape, seen in section, in the form of a T. The lower part of this pressurization chamber 12 is cylindrical and occupies the center of the dissolution chamber 1 and its upper part, in the form of a drop of tallow, crowns the whole of the dissolution chamber 1.
La pompe électrique 11 est suspendue au couvercle du dispositif par un câble 17. Une alimentation électrique 18 apporte à la pompe 11 l'électricité nécessaire à son fonctionnement. The electric pump 11 is suspended from the cover of the device by a cable 17. A power supply 18 provides the pump 11 with the electricity necessary for its operation.
En fonctionnement, la pompe 11 aspire une partie du liquide du milieu à traiter 9, met ce liquide sous pression dans la chambre de mise sous pression 12, et le dirige par le tube central vers la partie supérieure de la chambre de dissolution 1. In operation, the pump 11 sucks up a portion of the liquid from the medium to be treated 9, puts this liquid under pressure in the pressurization chamber 12, and directs it through the central tube to the upper part of the dissolution chamber 1.
Les orifices pratiqués dans la paroi supérieure 6 de la chambre de dissolution 1 forment des buses 7 qui divisent l'eau aspirée par la pompe 11 en jets 13 identifiés et séparés. Chacun des jets 13 traverse l'atmosphère d'oxygène, puis crève la surface de l'eau qui forme en présence de l'oxygène une multitude de bulles. Ces bulles forment une émulsion permettant la dissolution de l'oxygène. The orifices made in the upper wall 6 of the dissolution chamber 1 form nozzles 7 which divide the water sucked by the pump 11 into jets 13 identified and separated. Each of the jets 13 crosses the oxygen atmosphere, then breaks the surface of the water which forms in the presence of oxygen a multitude of bubbles. These bubbles form an emulsion allowing the dissolution of oxygen.
Mais par ailleurs, comme il apparaîtra clairement à l'homme du métier, en chargeant l'eau à traiter avec le gaz, disons par exemple de l'oxygène, le ciel gazeux se charge lui progressivement en azote (résultant notamment d'un phénomène de désorption de l'azote de l'eau), et donc au fil du temps il y a de moins en moins d'oxygène dans le ciel pour être transféré, il est donc hautement préférable de purger régulièrement le ciel gazeux. A cette fin, on utilise le système de purge 4/5 représenté sur la figure de la façon suivante: selon le débit de gaz injecté dans le ciel gazeux, le volume de phase gaz atteint une hauteur maximum limite que l'on a fixé au préalable, au delà la purge se met en fonctionnement grâce à la détection de niveau effectuée par le bec 5, en deçà, le bec plonge dans l'eau et donc la purge ne s'exerce pas. Comme on l'a déjà noté plus haut, on va évacuer grâce à ce système indifféremment de l'oxygène et de l'azote se trouvant dans le ciel gazeux. But also, as will be clear to the skilled person, by charging the water to be treated with the gas, say for example oxygen, the gaseous sky is gradually charged to nitrogen (resulting in particular from a phenomenon desorption of nitrogen from water), and thus over time there is less and less oxygen in the sky to be transferred, so it is highly preferable to purge the gaseous sky regularly. For this purpose, the purge system 4/5 shown in the figure is used as follows: according to the gas flow rate injected into the gas head, the gas phase volume reaches a maximum maximum height which is fixed at beforehand, the purge goes into operation thanks to the level detection performed by the spout 5, below, the beak immersed in the water and therefore the purge is not exercised. As already noted above, it will evacuate through this system indifferently oxygen and nitrogen in the sky gas.
Les dimensions du mode de réalisation de l'appareil représenté sont approximativement les suivantes: - Hauteur de la chambre de dissolution 1: 100 cm - Hauteur de la partie supérieure de la chambre de mise sous pression 12:20 cm - Diamètre de la chambre 12: 50 cm - Diamètre externe de la chambre de dissolution 1: 146 cm - Diamètre interne de chacun des six orifices 15 de sortie: 9 cm Exemple d'application On a oxygéné de l'eau de mer à l'aide du dispositif ci-dessus dans les conditions suivantes. The dimensions of the embodiment of the apparatus shown are approximately as follows: - Height of the dissolving chamber 1: 100 cm - Height of the upper part of the pressurizing chamber 12:20 cm - Diameter of the chamber 12 50 cm. External diameter of the dissolving chamber 1 146 cm. Internal diameter of each of the six outlet orifices 9 cm. Example of application Seawater was oxygenated using the apparatus described above. above under the following conditions.
Débit d'eau traité par la pompe 110 litres par seconde Température de l'eau 22 C Puissance de la pompe 6 KWh Apport d'oxygène 9000 g/h Pression interne au réacteur 300 mbars On note alors les avantages suivants, de la mise en oeuvre du procédé et dispositif de l'invention, par rapport aux performances de l'installation antérieure de ce site utilisateur: - une bien meilleure homogénéité de l'oxygène dans le bassin (démontrée par l'accomplissement de très nombreux relevés d'oxygène en de multiples points du bassin) ; - la consommation en gaz du site a été divisée par trois (ce qui est bien significatif des pertes très importantes qu'il subissait du fait de l'inefficacité du transfert). Pump-treated water flow rate 110 liters per second Water temperature 22 C Pump power 6 KWh Oxygen input 9000 g / h Reactor internal pressure 300 mbar The following advantages are noted: process and device of the invention, compared with the performance of the previous installation of this user site: - a much better homogeneity of oxygen in the basin (demonstrated by the achievement of very many oxygen readings in multiple points of the basin); - the gas consumption of the site was divided by three (which is quite significant of the very significant losses it suffered due to the inefficiency of the transfer).
Claims (13)
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| FR0551749A FR2887470A1 (en) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Procedure and apparatus for dissolving a gas in a liquid, especially oxygen in water, uses nozzles to inject liquid into chamber partly filled with gas |
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| FR0551749A FR2887470A1 (en) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Procedure and apparatus for dissolving a gas in a liquid, especially oxygen in water, uses nozzles to inject liquid into chamber partly filled with gas |
Publications (1)
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| FR2887470A1 true FR2887470A1 (en) | 2006-12-29 |
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ID=35841974
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| FR0551749A Pending FR2887470A1 (en) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Procedure and apparatus for dissolving a gas in a liquid, especially oxygen in water, uses nozzles to inject liquid into chamber partly filled with gas |
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| FR (1) | FR2887470A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20180296989A1 (en) * | 2017-04-12 | 2018-10-18 | John T. Vlahogeorge | Floating horizontal aerator for a body of water |
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2005
- 2005-06-24 FR FR0551749A patent/FR2887470A1/en active Pending
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