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Installation de purification de l'eau.
L'invention concerne le domaine de la purification de l'eau, par extraction des gaz (ou dégazage) et distillation pour enlever de l'eau les gaz et les solides que celleci contenait en dissolution.
De nombreuses régions du monde ont de graves problemes de contamination et de pollution de l'eau, dus à des causes naturelles ou résultant de l'action ou de la negligence humaine. Dans diverses parties de l'Ouest américain et dans d'autres régions dans le Globe, l'eau präsente, con- tient ou charrie de fortes proportions de bioxyde de soufre (anhydride sulfureux), de sulfure d'hydrogene et de divers autres gaz et des matières minérales qui rendent l'eau, au mieux,. peu agréable au goüt et la rendent parfois tout à fait impropre ä la consommation comme boisson, sauf après d'onereuses mesures de purification. D'autres régions côtieres ont de grandes possibilités dlobtention d'une eau de mer facilement disponible, mais ont peu d'eau fraiche ou douce.
D'autres regions encore ont des alimentations en eau devenues si polluees par suite des déversements ou de la dissolution de dechets chimiques qu'une purification poussee est indispensable avant qu'une telle eau convienne nouveau pour la consommation par des etres humains. La présente invention vise la purification d'une telle eau et fournit une solution economique et pratique pour beaucoup de ces problèmes de contamination et de pollution.
Typiquement, la purification de l'eau peut impliquer trois étapes distinctes. Une étape comprend l'utilisation de la distillation pour enlever de l'eau les solides qui y etaient dissous. Une autre etape de purification enlève de l'eau les gaz qui y étaient dissous et risqueraient de traverser entierement le processus de distillation. Donc, il vaut mieux conduire l'etape de degazage avant d'effectuer une distillation. Ces deux étapes sont adequates dans de nombreux procédés de purification, mais quand il faut de l'eau de grande pureté, il peut aussi s'averer souhaitable d'enlever les ions porteurs de charge et qui, si on ne les enlève pas par d'autres moyens, peuvent traverser tout
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le processus de distillation sans etre arrêtés.
Un tel enlèvement d'ions peut s'avérer hautement souhaitable en vue de produire les niveaux élevés de pureté de l'eau nécessai- res ou meme indispensables pour de nombreuses et diverses applications medicales et aussi pour la recherche scientifique ou technique.
Puisque de nombreux projets de purification exigent de grands débits volumétriques d'eau, il est important que le procédé de purification soit réalisé avec un rendement énergétique élevé et qu'il faille consommer le minimum possible d'énergie pour entretenir l'operation de purification.
La purification de l'eau par distillation est une opération bien connue, et l'on sait également utiliser une pression atmosphérique réduite au-dessus d'une masse d'eau de façon à dégazer l'eau ; un tel système de dégazage est décrit dans le brevet US-A-4 407 665. On sait aussi faire fonctionner un dispositif de dégazage associe à un circuit ou Systeme de distillation pour utiliser une pression atmosphérique reduite dans un appareil de distillation afin d'abaisser le point d'ébullition de l'eau pour évaporer plus rapidement et de façon moins onéreuse l'eau ä de plus basses températures en consommant pour cela moins d'énergie.
La presente invention constitue un progrès dans les procéés de purification par dégazage et distillation en fournissant un appareillage ou installation qui utilise une énergie, qui serait sinon perdue lors de l'étape de dégazage, pour faciliter l'etape subséquente de distillation.
Une installation, selon l'invention, pour purifier l'eau comprend un appareil de dégazage coopérant avec un appareil de distillation, chacun de ces appareils utilisant un vide partiel pendant son fonctionnement. L'appareil de dégazage utilise le vide partiel pour enlever de l'eau les gaz qui y sont dissous, et l'appareil de distillation utilise ce vide pour abaisser le point d'ébullition de l'eau afin de creer une evaporation rapide à de plus basses températures.
Une installation hautement efficace pour purifier
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l'eau, selon l'invention, comprend ainsi un appareil de dégazage, un appareil de distillation et un dispositif d'enlèvement d'ions, afin de purifier de l'eau contaminée. Quand on applique un vide partiel ä l'appareil de dégazage, les gaz dissous quittent l'eau et il se produit un processus d'échange de chaleur qui chauffe les gaz et refroidit l'eau dégazéifiée. Un conduit d'échappement de gaz transfère les gaz ainsi chauffes vers un serpentin de chauffage situé dans l'appareil de distillation afin de préchauffer l'eau en vue de son évaporation, cependant que l'eau dégazéifiée et refroidie est transférée vers un condenseur destine ä condenser la vapeur et la vapeur d'eau.
L'appareil de dégazéfication peut comprendre une ou plusieurs tours dans laquelle ou lesquelles un vide est formé par emplissage tout d'abord des tours par de l'eau, fermeture étanche du sommet de la tour puis vidange de l'eau du bas de la tour ; ce vide peut être applique à l'appareil de distillation et a un réservoir d'eau purifiée, en transférant la dépression des tours par un conduit de diminution de pression afin de réaliser ainsi dans l'appareil de distillation une ébullition ä de plus basses températures.
On sait abaisser la pression de l'atmosphère régnant dans un appareil de distillation en utilisant une pompe ä vide ou en plaçant l'appareil ä des altitudes élevées. La présente invention, quant ä elle, évite les frais d'un fonctionnement en continu d'une ou plusieurs pompes ä vide en utilisant la chute du niveau de l'eau dans une tour verticale de dégazage afin de créer le vide partiel au-dessus de l'eau. L'appareil transfère également l'effet de pression réduite a l'appareil de distillation de façon ä éliminer dans une large mesure la nécessité d'une pompe ä vide pendant le fonctionnement en régime permanent de l'appareil de distillation.
L'invention utilise des phénomènes de transfert de chaleur associés ä la tour de dégazage pour augmenter le rendement de l'étampe subsequente de distillation et diminuer les consommations d'énergie nécessaires. 11 a été
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trouvé que durant l'étape de degazage, les gaz enlevés sont chauffés au cours du processus d'enlèvement de ces gaz cependant que l'eau, dont les gaz sont ainsi enlevés, subit simultanément un refroidissement. La présente invention utilise ce phénomène de transfert de chaleur pour favoriser l'étape
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subsequente de distillation en faisant circuler les gaz chauds dans un echangeur de chaleur placé dans l'appareil de distillation, afin de transférer ainsi la chaleur des gaz vers l'eau qu'il s'agit d'évaporer.
Simultanément, on fait circuler le liquide refroidi, résultant de l'etape de dégazage, vers l'appareil de distillation et l'on utilise ce liquide pour condenser la vapeur d'eau resultant d'une telle evaporation.
L'appareil de distillation peut également comporter un dispositif d'enlevement d'ions utilisant des champs electriques et magnétiques, places le long du trajet de la vapeur d'eau dans le bouilleur, afin de séparer des ions d'avec la vapeur en attirant ces ions vers une anode et vers une cathode. Le champ magnétique passe également par le liquide se trouvant dans le bouilleur, et des ions metallques qui se déplacent autour de ce dispositif dans le bouilleur pendant l'ébullition tendent ä interagir avec le champ magnétique et sont ainsi chauffes par induction, ce qui injecte une chaleur supplementaire'dans le bouilleur et contribue au processus de distillation.
Deux formes de réalisation de l'installation de l'invention seront maintenant decrites de façon plus detaillee en regard des dessins annexes sur lesquels : la figure 1 est une coupe partielle schématique d'une première forme de réalisation de l'installation de purification d'eau selon l'invention ; la figure 2 est une coupe en elevation supérieure, dans la direction du plan 2-2 de coupe de la figure 1, du dispositif d'enlèvement d'ions représenté sur la figure l ; la figure 3 est une coupe latérale, dans la direction du plan 3-3 de coupe de la figure 2, du dispositif d'enlèvement d'ions représente sur la figure 2 ;
et
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la figure 4 est une coupe partielle schématique d'une seconde forme de réalisation d'une installation de purification d'eau selon l'invention, cette seconde installation comportant plusieurs tours de dégazage.
En se reportant aux figures 1 ä 3 et plus particulibrement ä la figure 1, on voit qu'une première forme de réalisation d'une installation 10 de purification d'eau selon l'invention repose sur une surface stationnaire 12 d'appui et est reliée de n'importe quelle manière connue à une source d'eau impure qui, sur la figure 1, correspond au tuyau 14 d'entrée de l'eau impure. L'eau qu'il faut purifier va typiquement contenir en dissolution des gaz comme de l'air, du sulfure d'hydrogène, de l'anhydride sulfureux et d'autres impuretés gazeuses, et elle va également contenir en dissolution des matieres par ailleurs solides ainsi que des organismes vivants comme des bactéries, des microbes, des algues et organismes analogues.
L'installation 10 comporte un appareil 20 de déga- zage comprenant un récipient 22 de dégazage qui est une cuve étanche ä l'air, fermée de manière étanche et comportant une chambre intérieure 24 qui peut sélectivement être mise sous depression de façon ä y créer un état de quasi-vide utilisable pour extraire les gaz de l'eau se trouvant dans cette chambre, c'est-ä-dire pour dégazer cette eau. Le récipient 22 est formé par des parois rigides et il est fermé de manière étanche de façon à empecher que ce recipient ne subisse une perte ou fuite d'eau et de manière ä empêcher aussi une introduction non souhaitée de l'air externe dans cette chambre 24. Dans certaines formes de realisation de l'installation, la chambre 24 peut presenter une hauteur d'au moins 10 m (33 pieds).
On voit sur la figure 1 que la chambre 24 contient un certain volume d'eau impure 26 dont le niveau est regle par une soupape 28 classique ä flotteur comportant un flotteur sphérique 32. La soupape a flotteur est reliée par un tube 18 et une vanne 16 ä une entree 14 d'eau impure et elle fait passer par un embout 30 l'eau impure dans la chambre 24 chaque fois que le flotteur sphe-
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rique 32 descend au-dessous d'un niveau 34 predetermine, étant bien entendu que lorsque le flotteur sphérique s'élève
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ä nouveau jusqu'au niveau 34, l'ecoulement d'arrivée d'eau empruntant la soupape 28 cesse de circuler.
Un tube 36 de sortie d'eau s'étend ä partir du fond 25 du récipient 22 jusqu'a une vanne 38 à commande manuelle reliee à un tube 40 de liaison qui s'étend jusqu'au tronçon inférieur 50 d'un appareil 44 de distillation. L'obturateur
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de la vanne 38 peut se déplacer entre des positions de fermeture et d'ouverture, vanne est construite de manière et 1aä ne permettre ä l'eau de circuler que dans la direction indiquée par la flache 31.
L'appareil 44 de distillation repose sur une surface 12 ä l'aide de pieds 46 ou ä l'aide d'un autre dispositif connu de support, et il comprend un bouilleur 42 dans un tronçon supérieur 48 et un condenseur 52 se situant dans le tronçon supérieur 48 et aussi dans le tronçon inférieur 50. Le bouilleur 42 comporte une chambre intérieure 54 pour ébullition de l'eau présentant un goulot 56 de rétrécissement emprunté par de l'eau en écoulement ascendant ä mesure qu'une évaporation se produit au sein du bouilleur. Pendant que la vanne 38 est ouverte, le niveau 126 de l'eau sera dans le bouilleur situé ä la même hauteur que le niveau 34 dans le recipient 22 tant que la pression régnant dans le récipient 22 et dans la zone 116 du bouilleur est la meme.
Un event 47 de liaison comporte un siphon 49 et s'étend d'une position située juste au-dessus du niveau 34 de l'eau du recipient 22 jusqu'à une position située juste au-dessous du niveau 126 de l'eau dans le bouilleur 42. Le siphon est normalement empli d'eau jusqu'au niveau 126, et cet event est destiné ä emplir les deux rôles suivants.
Quand l'evaporation au sein du bouilleur 42 provoque une augmentation de la pression de vapeur dans l'espace 116 situé dans la partie superieure du bouilleur, cette augmentation de pression provoque un léger abaissement du niveau 126 de l'eau jusqu'à un niveau un peu inférieur déterminé par l'amplitude de cette augmentation de pression. S'il n'y
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avait pas d'évent 47, cette chute du niveau de l'eau provoquerait un refoulement de l'eau, degazee, par le conduit 40 pour revenir dans le recipient 22. Au contraire, la léger augmentation de pression dans l'espace 116 refoule une légère quantité d'eau du bouilleur 42 dans l'event 47 vers le récipient 22 de façon a égaliser sensiblement les niveaux d'eau dans le récipient 22 et le bouilleur 42.
Le second rôle de l'event 47 consiste à empecher que la vapeur d'eau se trouvant dans le bouilleur 42 n'emprunte cet évent pour parvenir dans le recipient 22 de dégazage si une chute importante du niveau d'eau se produit dans le bouilleur audessous du niveau de l'évent 47. La présence du siphon 49 bloque cet ecoulement de vapeurcar la difference de pression entre la zone 116 et la chambre 24 est trop faible pour déplacer l'eau se trouvant dans le siphon.
Une plaque circulaire 51, ou disque 51, antiprojections, est fixée ä la peripherie externe d'un collecteur ou manifold 96 et intercepte toutes les particules solides éventuelles risquant d'être éjectées de l'eau de la chambre 54 pendant une ebullition vigoureuse.
Un serpentin 58 de transfert de chaleur est place au sein du goulot 56 et il est relie par un conduit 60 d'échappement de gaz et une vanne 62 unidirectionnelle, manoeuvrable ä la main, au sommet 23 du recipient de déga- zage. Ainsi, le conduit 60 permet aux gaz contenus dans la partie superieure de la chambre 24 de s'évacuer le long du conduit 60 et en empruntant le serpentin 58 de transfert de chaleur, le gaz d'échappement etant aspiré du serpentin 58 dans un conduit 64 et une sortie 70 de gaz par une pompe 66 à vide, qui est reliée ä une source 69 d'energie élec-
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trique et aspire l'air de la chambre 24 pour le refouler à l'atmosphere.
La pompe 66 à vide constitue un moyen pour etablir un vide partiel dans la chambre 24 et, quand cette pompe fonctionne, elle crée dans la chambre 24 un vide partiel qui a pour resultat que les gaz dissous se trouvant dans l'eau impure 26 quittent presque immediatement celle-ci.
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Ces gaz forment vigoureusement des bulles se dirigeant vers la surface 34 de l'eau et ils sont ensuite pompes de cette chambre 24 et empruntent la vanne 62 et le conduit 60. Lorsque ces gaz dissous se dégagent de leur solution dans l'eau 26, il se produit un transfert interne de chaleur au cours duquel l'eau 26 est nettement refroidie et les gaz enlevés absorbent la chaleur perdue par l'eau 26.
Donc, lorsque la pompe à vide fait circuler les gaz chauffes d'echappement le long du conduit 60 et les fait passer par le serpentin 58 de transfert de chaleur, une grande partie de la chaleur vehiculee par les gaz d'échappement va être transférée ä l'eau dégazée 68 qui entre dans le bouilleur 42, et cette chaleur peut servir ä élever la température de cette eau 68 pour la porter au voisinage du point d'ebullition de cette eau.
Après avoir cédé de la chaleur, par transfert de chaleur, dans le serpentin 58, les gaz refroidis s'écoulent
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le long du ou des conduits 64, et il sont aspires par la pompe 66 ä vide et s'échappent, par la sortie 70 de gaz, ä l'atmosphère. Donc, les conduits 60 et 64, le serpentin 58, la sortie 70 et la vanne 62 constituent collectivement un trajet d'échappement de gaz partant du sommet du recipient
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24 de degazage.
Le liquide refroidi dans le recipient 24 de dégazage emprunte ensuite des tubes 36 et 40 pour parvenir dans la partie inférieure 50, à röle de condensation, de l'appareil 44, dans laquelle l'eau froide constitue un moyen pour condenser la vapeur engendrée dans le bouilleur, comme on le decrira plus complètement ci-après. A mesure que de la vapeur se condense dans le condenseur 52, de la chaleur est transferee de la vapeur vers l'eau 68 entourant le condenseur 52, et cette chaleur tend ä réchauffer l'eau 68. Cette eau réchauffée va finalement se deplacer pour parvenir dans le bouilleur 42, dans lequel elle va subir une évaporation.
L'appareil 44 de distillation comprend également un serpentin 72 de chauffage placé dans le bouilleur 42 et relié par un conduit 74 ä une pompe 76 à chaleur de façon
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ä recevoir le debit de sortie de cette pompe. Alimentée par la source 69 d'énergie electrique, la pompe 76 comprime et chauffe un gaz de type réfrigérant, comme du"Fréon", qu'elle va faire circuler dans le serpentin 72 de chauffage afin de chauffer et d'évaporer l'eau 68 se trouvant dans le bouilleur 42.
Le tube 78 de sortie du serpentin 72 est relié par une vanne 80 ä un detendeur 82 de façon que le gaz réfri- gérant comprimé sortant du tube 78 et se dilatant lors de son passage dans le detendeur 82 serve d'agent refrigerant lorsqu'il circule dans le serpentin 84, place au sein du condenseur. La sortie du serpentin 84 est reliée par un tube 86 à l'entrée de la pompe 76 ä chaleur pour recycler le gaz refrigerant.
Un tube 89, qui prolonge la vanne 80, est relié à un tube 88 parallele comprenant une vanne 90 et un radiateur 92 associe ä un ventilateur électrique 94. 11 a été constate qu'il est parfois souhaitable de refroidir l'agent refrigerant sortant du bouilleur 42 par le tube 78, avant d'injecter cet agent dans le serpentin 84 de refroidissement.
En fermant la vanne 80 et en deviant l'agent refrigerant le long du tube 88 parallele pour faire passer cet agent dans le radiateur 92 ventilé, on peut enlever l'excès de chaleur du gaz de façon ä délivrer au serpentin 84 de refroidissement le gaz réfrigérant ä une plus basse température.
Quand le radiateur 92 n'est pas nécessaire, la vanne 90 est fermée et la vanne 80 est ouverte pour que l'écoulement normal du gaz reprenne entre les serpentins 72 et 84.
On a ainsi montre que la forme de réalisation de l'installation 10 utilise une pompe 76 ä chaleur pour fournir la chaleur nécessaire à la distillation. On doit cependant comprendre que le tube 74 peut être relie à d'autres sources de chaleur, comme des collecteurs de l'énergie solaire, des sources de chaleur géothermiques, et des sources analogues, et lorsque de telles sources sont disponibles, la pompe 76 ä chaleur ne sera souvent pas necessaire.
Le condenseur 52 de l'appareil 44 de distillation comprend un collecteur ou manifold 96 d'entrée place à
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l'extrémiste superieure de l'appareil 44 et à extremiste ouverte, pour recevoir la vapeur d'eau évaporée de la surface 126 de l'eau 68. Le collecteur 96 du condenseur est relie par un tube 98 de condensation un serpentin 100 de condenseur immerge dans l'eau froide arrivant dans le tron- çon inférieur 50 de l'appareil 44.
Si le collecteur 96, le tube 98 et le serpentin 100 ont été représentes sur la figure 1 comme ayant une configuration et un nombre specifiques de spires, il va de soi que les structures sont représentées ä titre illustratif et que ces éléments peuvent etre remplaces par d'autres configurations de condenseurs et d'autres longueurs de serpentin. L'aire de section transversale specifique des passages ou lumières peut être plus ou moins grande dans les elements 96,98 et 100 pour correspondre à des volumes variables de condensat.
Les diametres internes de ces elements doivent être dimensionnés de maniere à permettre un écoulement continu de la vapeur le long de ses elements et pour éviter une fermeture complete ou un blocage des éléments par du liquide condensé. Un tel écoulement continu est souhaitable afin de permettre une évacuation facile de la chambre 116 (partie superieure de la chambre 54) et le maintien, dans cette chambre, d'une plus faible pression. La sortie du serpentin 100 se prolonge par un tube 102 de sortie du condenseur équipé d'une vanne 104 pour parvenir à un reservoir 106 d'eau pure qui sera plus completement décrit ci-après.
Au-dessous du serpentin 100 du condenseur au bas du tronçon inferieur 50 du bouilleur, se trouve un tube 108 de vidange de boue comportant une vanne 110 à manoeuvre manuelle, afin de permettre d'enlever périodiquement la boue accumulee dans le troncon inferieur de l'appareil de distillation et afin de purger cet appareil. près du sommet du bouilleur 42, un plateau annulaire 132 s'étend de la périphérie du tronçon 48 vers l'interieur afin de délimiter, le long d'un axe central 135 du bouilleur 42, un passage de vapeur.
Ce passage peut notamment présenter une section transversale de forme géométrique
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reguliere. Le plateau 132 est destiné aussi ä recevoir plusieurs aimants permanents 134 ayant un pole commun, par exemple le p81e Nord comme représenté sur la figure 2, proche de cet axe central 135 du bouilleur. On voit sur cette figure que cet anneau d'aimants definit un moyen pour produire un champ magnetique dont les lignes de force s'étendent parallèlement ä l'axe central 135 du bouilleur. Si le champ a ainsi ete représenté comme étant etabli par des aimants permanents, il va de soi qu'on peut remplacer les aimants permanents par des electro-aimants et que ceux-ci se situent encore dans le cadre de l'invention.
Une électrode positive, ou toile d'anode 140, et une électrode négative ou toile de cathode 142, chargée respectivement d'une tension positive V+ et d'une tension negative V-, sont disposées concentriquement pres de l'anneau des aimants et le long de l'axe central 135, coaxialement ä cet axe. Ces toiles cooperent pour définir entre elles un champ électrique. L'une des électrodes est relativement interne et l'autre est relativement externe. On voit sur la figure 3 que l'électrode positive 140 est l'électrode relativement interne et que l'electrode 142, de configuration cylindrique et qui s'etend autour de la configuration du passage pour vapeur, est l'electrode négative 142.
Certaines sources d'eau contaminee contiennent couramment des ions presentant des charges et dont certains ne sont pas efficacement enleves par une distillation. Pendant que ces ions positifs et negatifs se déplacent avec la vapeur d'eau de la surface 126 du niveau d'eau dans le bouilleur vers l'entree 136 du collecteur 96, ces ions passent par les champs électrique et magnétique decrits.
Comme on le voit mieux sur la figure 2, quand il rencontre ces champs, un ion positif sera accéléré par les champs de manière ä se déplacer en direction radiale 144 vers la toile 142 formant cathode, laquelle collecte et enlève en permanence les ions positifs. De façon correspondante, un ion négatif est attiré, sous l'effet des champs magnétique et electrique dans la direction radiale 146 vers une toile 140
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formant anode dont la charge positive retient en permanence l'ion negatif. De cette façon, les impuretés ioniques non souhaitées sont enlevées pendant leur trajet ascendant avec la vapeur d'eau vers l'entree du collecteur 96.
Le champ magnétique appliqué s'etend sur la plus grande partie du bouilleur et ce champ tend ä chauffer, par induction magnétique, les molécules formées par du metal ou contenant du métal et qui sont dissoutes dans le bouilleur. Quand l'installation 10 est en service, il existe de fortes quantités d'impuretés métalliques en solution dans l'eau impure et qui, au cours de l'ébullition, circulent dans tout le bouilleur. En se déplaçant dans le champ magnétique, ces impuretes s. ont chauffees par induction magnétique et transmettent cette chaleur ä l'eau 68 qui les entoure et elles coopèrent ainsi au chauffage de l'eau jusqu'à son point d'ébullition.
Le reservoir 106 d'eau pure est un récipient clos hermétiquement et qui est relié par une vanne unidirectionnelle 112 et un tube 114 au conduit 64 de gaz d'échappement, de sorte que la pompe 66 ä vide peut simultanément réaliser un vide à la fois dans le récipient 24 de dégazage et dans le reservoir 106 d'eau pure. 11 convient de comprendre que, par suite de l'évacuation de l'air se trouvant dans le réservoir 106, la partie supérieure 116 de la chambre 54 d'ébul- lition est egalement soumise ä dépression, les gaz et la vapeur d'eau étant attirés dans l'entrée 136 du collecteur par l'action de la pompe 66 ä vide.
Donc, l'eau 68 se trouvant ä la partie superieure du bouilleur est soumise ä un vide partiel, ce qui provoque l'ébullition de l'eau 68 ä une température inférieure au point d'ébullition de 100 C associé ä la pression au niveau de la mer. Avec la pression réduite régnant dans l'espace 116, l'eau peut se trouver à une température inferieure et une ébullition rapide peut encore se produire. Typiquement, l'installation représentée va provoquer l'ébullition et une evaporation efficace de l'eau 68 avec une temperature de cette eau d'environ 10"C.
Au fond du réservoir 106 d'eau pure, une sortie
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120 est reliée par une vanne unidirectionnelle 122 ä un récipient 124 détachable pour stocker et transporter l'eau et qui est maintenu sous un état de vide partiel. Le rêci- pient 124 peut être n'importe quel récipient stérile convenable, capable de supporter la pression atmosphérique quand une dépression est créée ä l'intérieur de ce recipient, mais qui est facilement detaché d'un reservoir dans lequel une dépression a été créée, comme 106, sans admettre dans ce reservoir 124 une quantité non souhaitée d'air externe.
On comprendra que, puisque de l'eau distillée et dégazée a été produite et est conservee dans le recipient 124, il est souhaitable d'eviter la presence d'une quantite quelconque d'air dans ce récipient 124, afin que l'eau ne risque pas d'absorber ä nouveau des gaz ou impuretés atmosphériques.
Le dessin a représenté des vannes 16,38, 62,80, 90 et 104 ä manoeuvre manuelle pour commander l'ecoulement des fluides, mais l'on doit bien comprendre que certaines de ces vannes, ou leur totalité, peut ou peuvent être remplacees par des vannes ä commande automatique pouvant être manoeuvrées à partir d'un endroit éloigné, grâce a un système de commande, et qu'une telle variante entre bien dans le cadre prévu pour l'invention.
De meme, si une configuration structurelle specifique du bouilleur et du cöndenseur a été representee sur la figure 1, il va de soi que l'invention peut être mise en pratique avec de nombreux autres types de bouilleurs et de condenseurs. Par exemple, l'appareil 44 de distillation peut etre monté avec le bouilleur placé au-dessous du condenseur et avec le condenseur comportant des serpentins de refroidissement auxquels de l'eau est fournie en provenance de la sortie ou vidange 36 du recipient 22. Toutes les variantes de ce genre entrent bien dans le cadre et l'esprit de l'invention.
On va maintenant decrire le mode de fonctionnement de la première forme de réalisation de l'installation selon l'invention.
Pour faire fonctionner cette forme 10 de réalisa-
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tion d'une installation de purification d'eau, un opérateur ferme tout d'abord la vanne 38 et il ouvre les vannes 16 et 62 reliées au récipient 22 de dégazage. Lorsque la vanne 16 est ouverte, de l'eau contaminée passe par le tuyau 14, la vanne 28 et l'embout 30 pour pénétrer dans la chambre 24 de dégazage jusqu'à ce que le flotteur 32 se soulève jusqu'a un niveau maximal 34 prédéterminé de l'eau, pour lequel la soupape à flotteur se ferme pour empêcher l'entrée d'une quantité supplementaire d'eau contaminée.
L'opérateur alimente ensuite en une énergie provenant de la source 69 la pompe 66 à vide pour extraire les gaz atmospheriques de la chambre 24 de degazage et du réservoir 106 d'eau pure.
Lorsque la pression régnant dans le recipient 24 de degazage diminue, les gaz contenus en dissolution dans l'eau 26 commencent à se dégager de cette eau en formant des bulles et ä s'accumuler dans la chambre 24 au-dessus du niveau 34 de l'eau. A mesure que les gaz se degagent de l'eau 26, ils sont attires de la chambre 24 le long des conduits 60,64 et 70 de vide qui acheminent les gaz d'échappement dans la direction 130 ; les gaz passent par la pompe 66 à vide pour s'échapper ensuite à l'atmosphère.
La vanne unidirectionnelle 62 empeche tout retard important de ces gaz vers la chambre 24.
Pendant que les gaz dissous dans l'eau 26 forment des bulles pour parvenir ä la surface et ne plus âtre en solution dans l'eau, il se produit un processus de transfert de chaleur par lequel de la chaleur contenue dans l'eau est transférée aux gaz d'échappement qui se dégagent de cette eau. Ce processus de transfert a pour resultat que les gaz s'échauffent très nettement lorsqu'ils quittent la solution, cependant que, en même temps, l'eau 26 se refroidit puisque de la chaleur a été transférée aux gaz qui partent. Ce processus de transfert de chaleur est utilisé pour faciliter l'obtention des résultats constituant des buts de la présente invention.
Comme on le décrira de façon plus détaillée ci-
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après, les gaz chauds qui quittent la chambre 24 servent ä préchauffer l'eau 68 penetrant dans le bouilleur 42, de façon ä contribuer ä l'evaporation de cette eau. cependant que l'eau 26 dégazée et refroidie au sein du récipient 24 va servir de milieu de refroidissement pour le condenseur 52 de l'appareil 44 de distillation.
11 a été trouvé que, lors de la mise sous dépression de l'intérieur de la chambre de dégazage, un niveau de pression correspondant ä environ 0, 69 à 6, 89 kPa permet d'enlever de façon satisfaisante la quasi-totalité des gaz qui étaient dissous dans le fluide. 11 convient cependant de comprendre que cet intervalle de la pression peut être un peu modifié selon la pression et la température ambiantes auxquelles fonctionne l'installation 10 et selon la température initiale de l'eau contaminée.
Pendant qu'une dépression est créée, ä travers la vanne 62 ouverte, dans la chambre 24, la pompe 66 à vide crée simultanément une dépression dans le réservoir 106 d'eau pure par aspiration de l'air par le tube 114. Puisque des gaz sont aspirés vers le réservoir 106 en provenance de la partie superieure 116, formant chambre d'évaporation, du bouilleur, en suivant un trajet passant par l'entrée 96 du collecteur, le serpentin 100 et le tube 102, la chambre 116 d'evaporation est également mise sous dépression. Donc, la pression de l'air régnant dans les chambres 116 et 106 ainsi que dans les tubes et conduits qui les relient est également réduite jusqu'à creation d'un vide partiel.
Lorsque les gaz qui se trouvaient dans l'eau 26 du récipient 24 de dégazage se sont dégagés, avec formation de bulles, jusqu'au sommet de la chambre 24, l'opérateur ferme la vanne 16 et ouvre la vanne 38 pour faire écouler l'eau 26, dégazée et refroidie, dans le tube 40 et dans l'appareil 44 de distillation. Lorsque l'eau 26, dégazée et refroidie, pénètre dans le tronçon Interieur 50 du condenseur, cette eau refroidie sert de moyen de condensation, comme on le décrira ci-après. Selon les dimensions de la chambre 24 de dégazage et du condenseur 50, il peut s'avérer
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nécessaire de dégazer plus d'un volume d'eau dans la chambre 24 avant qu'une quantité suffisante d'eau ait été dégazée pour emplir jusqu'au niveau 126 de l'eau l'appareil 44.
Dans cette description, on va supposer ci-après que l'installation 10 est emplie jusqu'aux niveaux 34 et 126 représentés sur la figure 1 et qu'elle fonctionne en un regime permanent.
11 convient de comprendre que chaque fois où le recipient 24 de dégazage est empli ä nouveau par ouverture des vannes 16 et 28 et que l'eau est dégazée, des gaz chauds d'échappement sont retirés par le conduit 60, et les gaz passent par le serpentin 58 d'échange de chaleur. De fortes quantités de la chaleur contenue dans les gaz d'échappement sont transférées par le serpentin 58 ä l'eau 68 dégazée qui entoure ce serpentin en étant en contact avec lui, ce transfert de chaleur échauffant l'eau 68 ä mesure qu'elle pénètre dans le bouilleur 42.
Donc, ä mesure que l'eau dégazée circule pour pénétrer dans le tronçon inferieur 50 en empruntant le tube 40 et passe en un mouvement général ascendant devant le serpentin 58, l'eau est chauffée par le ou les serpentins pendant qu'elle se déplace dans le bouilleur 42. Puisque la pression de l'air regnant en 116 de la chambre 54 d'ebullition est fortement diminuée par l'action de la pompe 66, le point d'ebullition de l'eau 68 est fortement inférieur ä IOOOC. Le point d'ébullition de l'eau 68 peut être réduit ä des températures bien- inférleures à 38oe, ce, qui diminue la quantité de chaleur nécessaire pour évaporer l'eau.
L'eau 68 reçoit également de la chaleur supplémentaire provenant de la chaleur engendrée par induction magnétique et transféree des impuretés métalliques à l'eau 68, comme décrit cidessus.
Pour fournir un supplément de chaleur en vue de l'évaporation de l'eau 68, on peut mettre en service un serpentin 72 de chauffage, present dans le bouilleur 42, en faisant circuler un fluide chaud, comprime, le long du tube 74 dans la direction 129 en provenance d'une pompe electrique 76 ä chaleur. Le fluide se trouvant dans le serpentin 72 de chauffage circule le long du tube 78 vers des tubes paralle-
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les de dérivation 88 ou 89. La branche 88 est reliee par une vanne 90 au radiateur 92, et l'utilisation de cette branche sera expliquée ci-après. La branche 89 fait circuler le fluide comprimé en le faisant passer par la vanne 80 et en le dirigeant vers le détendeur 82.
La sortie du détendeur est reliée au serpentin 84 de refroidissement et, ä mesure que le fluide comprimé se détend dans le détendeur 82, le serpentin 84 est refroidi et effectue un refroidissement de l'eau dans le tronçon inférieur 50, ce qui aide à son tour le condenseur 52 ä condenser la vapeur d'eau se déplaçant dans ce condenseur. Le fluide revient ensuite du serpentin 84 dans la direction 127 vers et dans le tube 86 qui revient ä la pompe 76 de chaleur. Donc, la pompe 76 ä chaleur assure un chauffage du bouilleur pour évaporer l'eau dégazée qui y est contenue et assure un refroidissement du condenseur.
A mesure que l'eau bout dans le tronçon supérieur 48 de l'appareil de distillation, la vapeur d'eau se déplace en des mouvements ascendants pour parvenir dans la zone 116 et elle est attiree dans les entrées 136 du collecteur de condenseur, en raison de l'action exercée par la pompe 66 ä vide. Cette vapeur se déplace vers. le bas en empruntant le collecteur 96 et le tube 98 du condenseur pour se diriger vers le serpentin 100 de condensation. Le tube 98 et le serpentin 100 sont placés à des niveaux inférieurs successifs dans le condenseur, de façon ä assurer le contact avec des couches successivement plus froides d'eau. La vapeur d'eau se condense en un liquide au sein du serpentin 100 et elle s'écoule vers le bas en passant par la vanne 104 ouverte pour penetreer dans le réservoir 106 d'eau pure.
A mesure que le niveau 126 de l'eau diminue par suite de l'évaporation de l'eau 68 dans le bouilleur 42, le niveau 34 de l'eau dans le récipient 22 de degazage diminue également, ce qui provoque l'ouverture de la vanne 28 pour une admission, par l'embout 30, d'une quantité supplementaire d'eau contaminée. Cette eau nouvellement ajoutee maintient dans les récipients 22 et 42 le niveau global de
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l'eau en 34 et 126, et l'eau ainsi ajoutée est dégazée presque instantanément apres son entrée dans le récipient 22 en raison du quasi-vide maintenu au-dessus de l'eau contenue dans ce recipient 22. La vanne 38 est maintenue ouverte quand l'installation 10 fonctionne en régime permanent.
Lors du démarrage initial de l'installation 10, la vanne 38 est fermée cependant qu'un premier volume d'eau est retenu pendant le court temps necessaire pour le déga- zage de l'eau dans le recipient 22. La vanne 38 est ensuite ouverte pour faire ecouler ce volume d'eau vers l'appareil 44 de distillation. Des volumes supplémentaires d'eau sont dégazes dans le recipient 22, la vanne 38 etant fermée pendant le dégazage puis ouverte pour la vidange d'ecoulement, jusqu'à ce que le bouilleur 42 soit empli au niveau 126 par de l'eau dégazée. Quand le niveau 126 est atteint, la vanne 38 peut demeurer ouverte ensuite pendant le fonctionnement continu en regime permanent.
Les ions charges, qui subissent un mouvement ascendant dans le champ magnétique 138/sont accé1érés vars les toiles anodiques ou cathodiques 140 ou 142, respectivement, et retenus par les toiles, ce qui enleve ces ions pendant qu'ils se déplacent avec la vapeur d'eau en direction de l'entrée 136 du collecteur 96.
Pendant le remplissage du reservoir 106 d'eau pure, ce réservoir peut être périodiquement vide ou vidange par le tube 120 et la vanne 122 dans un recipient 124 amovible, pouvant être ferme de manière étanche, dans lequel règne une depression et qui contient de l'eau pure. Ce récipient 124 convient pour le stockage ou le transport de l'eau pu- rifiee produite. Le recipient 124 est construit de manière ä éviter l'entree de toute contamination externe éventuelle dans ce récipient 124 ou dans le réservoir 106.
S'il faut un refroidissement supplémentaire du serpentin 84 du condenseur, un operateur peut fermer la vanne 80, normalement ouverte, du tube 89 et ouvrir la vanne 90 pour dévier le milieur réfrigérant et le faire passer par le tube parallele 88 et le radiateur 92. Le ventilateur
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94 peut etre mis en service pour refroidir encore davantage le fluide passant dans le radiateur 92 afin d'assurer un refroidissement supplementaire du milieu réfrigérant avant que celui-ci n'atteigne le détendeur 82. Sauf si un tel refroidissement supplementaire est nécessaire, la vanne 90 est maintenue fermée et la vanne 80 est ouverte.
Après une assez longue période de fonctionnement, une couche de boue peut s'accumuler au fond de l'appareil 44 de distillation, et il convient d'enlever cette boue par le tube 108 de vidange de boue, en maintenant ouverte la vanne 110 de vidange, qui est normalement fermée.
Donc, pour obtenir en régime permanent la production d'une eau purifiée, on maintient l'appareil 20 de dega- zage empli par la vanne 28 et l'on enleve par une vanne 62 les gaz d'échappement. Pendant une lente chute du niveau 34 de l'eau ä mesure que le liquide se trouvant dans le bouilleur s'evapore, des quantités d'eau arrivent en empruntant la vanne 28 ä soupape et, lors de leur entree dans la chambre 24 sous dépression, elles sont rapidement dégazées.
L'eau nouvelle arrive pres de la surface 34 de façon ä etre plus rapidement dégazée et ä éviter l'introduction de gaz vers la partie inférieure du récipient 22 d'où l'eau dégazée est régulièrement soutiree par la vanne 38 et se dirige vers le bouilleur. Quand l'eau est maintenue au niveau 34 dans le recipient 22,24 de dégazage et au niveau 126 dans le bouilleur 42, l'installation 10 produit un courant regulier et permanent d'eau purifiée qui se dirige vers le récipient 106. 11 a été constaté que l'installation produit une eau si pure qu'elle présente une conductivité d'environ 18 micromhos meme quand l'eau qui arrive est de l'eau de mer ordinaire dont la conductivité est de l'ordre de 5000 micromhos. L'eau peut être recyclée dans l'installation 10 pour parvenir ä une plus grande pureté.
On va maintenant décrire, notamment en référence ä la figure 4, une seconde forme 200 d'installation de purification de l'eau selon l'invention. Cette seconde forme 200 de réalisation comporte un appareil 44'de distillation
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et un réservoir 106'd'eau pure semblables ä ce qui a été decrit ä propos de la premiere forme 10 de réalisation et combine cela avec un appareil 202, hautement efficace,
de degazage qui comporte plusieurs tours ou colonnes pour dégazer l'eau contaminée introduite dans l'installation et egalement pour assurer la diminution de pression nécessaire à l'appareil 44'de distillation pour faire bouillir l'eau ä une température bien inférieure ä 100'C. La forme 44'de realisation diffère de la forme 44 en ce que cet appareil de distillation ne comporte pas de dispositif d'enlevement des ions. 11 va cependant de soi que l'on peut ajouter ä la forme 200 de realisation, si on le désire, un tel dispositif d'enlèvement des ions.
En raison de la correspondance étroite entre les appareils 44 et 44', les parties de l'appareil 44'qui sont identiques à celles de l'appareil 44 auront le meme indice de référence que celui utilise pour la description de l'appareil 44, avec l'addition d'un signe (').
L'appareil 202 de dégazage comporte plusieurs tours sensiblement identiques, qui sont représentées sur la figure 4 comme étant les tours 204 et 206, l'installation comportant des éléments de connexion destinés ä permettre l'addition d'une troisième tour. Si deux tours seulement ont été spécifiquement représentées, il convient de comprendre que l'installation peut comporter trois tours ou plus de trois tours, et que cela entre bien dans le cadre de l'invention.
Puisque les deux tours sont sensiblement identiques, seuls la structure et le fonctionnement de la tour 204 seront maintenant expliques en detail.
La tour 204 est semblable ä l'appareil de dégazage decrit dans le brevet US-A-4 407 665. La tour 204 est un recipient de dégazage, vertical, pouvant être sélectivement fermé de manière étanche et qui a de préférence une hauteur de l'ordre de 10 m ä 18, 3 ro, ou même davantage, et qui est supportée ou en appui sur une surface 208.
De préférence, la tour 202 de dégazage est placee de maniere que son extremiste supérieure se situe au-dessous de la source d'eau contaminée. Dans le cas théorique ou idéal,
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la source d'eau pourrait être une chute d'eau ou un courant situe ä un niveau plus élevé et d'où l'eau peut etre delivree, par écoulement par gravité, ä une entree 220 d'eau contaminée dans la tour, en emplissant complètement la tour sans necessiter de pompe pour cela. L'entrée 220 est reliée par une vanne 222 de commande ä une chambre 209 de dégazage.
Un tube 226 de sortie d'eau comporte une vanne unidirectionnelle 228 de commande qui permet ä l'eau de circuler seulement du récipient 202 vers l'appareil 44'de distillation. Le tube 241 de sortie de la vanne unidirectionnelle 228 est reliée ä un tube 40'assurant la liaison avec l'appareil 44'de distillation.
Un tube 232 de dérivation d'eau s'etend du tube 40'vers une seconde vanne unidirectionnelle 228A de commande et une seconde tour 206 de degazage. La vanne unidirectionnelle 228A ne permet à l'eau que de circuler de la tour 206 vers l'appareil 44'de distillation. Un tube 234 s'étend du tube 232, en passant par une vanne unidirectionnelle 228B jusqu'ä un tube 226A, pouvant être relié ä une troisième tour de dégazage, s'il s'avère nécessaire d'ajouter une telle troisième tour ä l'installation ainsi decrite. En l'absence d'une telle troisieme tour, la vanne 228B sera maintenue fermée.
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to.
L'extrémité supérieure de la tour 204 est reliée, par l'intermédiaire d'une vanne unidirectionnelle 240, à un conduit 238 de vide. La vanne 240 est destinée ä permettre ä l'air et ä d'autres gaz de circuler du tube 238 dans la tour 204, comme on le décrira plus amplement ci-après.
Le conduit 238 de vide constitue, avec des conduits 246 et 248 de vide auxquels il est relie, collectivement un conduit de mise sous dépression, qui se termine au niveau du réservoir 106'd'eau. Le conduit 248 de vide communique, par l'intermédiaire d'une vanne unidirectionnelle 252, avec l'extrémité superieure de la tour 206 de dégazage. La vanne 252 est construite de manière ä permettre ä l'air et à d'autres gaz de s'écouler du conduit 248 dans la tour 206.
Un troisieme conduit 254 de vide comporte une vanne unidirec-
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tonnelle 256 ä commande manuelle destinee à la liaison avec une troisième tour, si cette troisième tour s'avere nécessaire, et ferait également partie du conduit de mise sous dépression lors de l'utilisation d'une telle troisieme tour.
Les conduits de vide que l'on vient juste de décrire, à savoir les conduits 238,248 et 246 ainsi que les vannes 222,222A, 240,252, 228 et 228A, constituent collectivement un moyen pour établir sélectivement un vide partiel dans les tours 204 et 206 de dégazage et dans l'appareil 44'de distillation, comme on le décrira plus en détail ci-apres.
Parfois, la pompe 66'ä vide et une vanne 263 peuvent également faire partie du moyen destiné ä établir le vide partiel, notamment lors de l'amorçage ou de la mise en service de l'installation 200.
Un tube 260 d'echappement de gaz est relié au sommet de la tour 204 par l'intermédiaire d'une vanne unidirectionnelle 262 placée de manière ä permettre ä du gaz de s'écou- ler de la tour 204 vers le tube 260 et dans celui-ci. Le tube 260 d'échappement est relié à un tube 60'd'échappement de gaz assurant la liaison avec un serpentin 58' d'échange de chaleur situé dans l'appareil 44'de dégazage. Les gaz sortant du serpentin 58's'écoulent par un conduit 64', une vanne unidirectionnelle 263 et une pompe 66'à vide et ils quittent l'installation par une sortie 70'.
Un second tube 266 d'échappement est relié au tube 60'd'échappement de gaz et s'étend, en passant par une vanne unidirectionnelle 270, jusqu'au sommet de la tour 206 de dégazage. La vanne 270 est montée de façon que l'air et d'autres gaz puissent sortir de la tour 206 et se deplacer vers la vanne 270. Le tube 266 est également raccordé ä une troisieme vanne unidirectionnelle 298 qui assurerait la liaison avec le sommet d'une troisieme tour, si l'on devait utiliser une telle troisieme tour. En l'absence de cette troisieme tour, la vanne 298 est maintenue fermee. Donc, les tubes ou conduits 260, 60', 58', 64 et 266 constituent avec les vannes 262, 263,298 et 270 un conduit d'echappement de gaz destine ä convoyer les gaz d'echappement provenant des tours 204 et
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206.
Une pompe 66'ä vide est montée entre la vanne 263 et la sortie 70', et elle sert à amorcer le fonctionnement de l'installation, comme on le décrira ci-apres.
Les vannes 222,222A, 228,228A et 228B ont été représentées et décrites comme étant ä commande manuelle.
11 va cependant de soi que ces vannes peuvent, si on le désire, comporter des transducteurs convenables pour leur permettre de fonctionner avec une télécommande et elles peuvent régalement être reliées ä un système de commande destiné à effectuer les étapes d'emplissage et de vidange ici decrites. Une telle variante entre bien dans le cadre et l'esprit de l'invention.
Voici le fonctionnement de la seconde forme 200 de réalisation de l'installation de purification d'eau selon l'invention.
La forme 200 de réalisation est de preference construite et placée en un site où l'alimentation en eau contaminée se trouve ä un niveau supérieur ä celui auquel l'installation 200 sera construite. 11 est souhaitable que la source de l'eau se trouve à un niveau supérieur, de manière que l'eau puisse s'ecouler vers le bas par gravita pour entrer dans l'installation 200 de purification plutôt que de necessiter un pompage vers la partie superieure des tours 204 et 206. Lorsque le niveau de la source de l'eau est inférieur ä la hauteur des tours, on peut utiliser une pompe pour élever l'eau vers le sommet des tours, et une telle variante entre bien dans le cadre et l'esprit de l'invention.
Avant le début d'un fonctionnement continu en regime permanent, l'opérateur effectue la mise en route de la forme 200 de réalisation de l'installation de purification d'eau selon l'invention, en ouvrant tout d'abord les vannes 222 et 222A d'entree et en fermant les vannes 228 et 228A, pour permettre à de l'eau contaminée d'emprunter les entrées 220 et 220A, respectivement, pour entrer dans les tours 204 et 206 de degazage. On laisse l'eau monter dans chacune des tours jusqu'ä la partie supérieure de la tour, et l'air se trouvant initialement dans les tours est refoule vers le
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haut et passe par les vannes 262 et 270 des tours 204 et 206, respectivement. Quand les tours sont sensiblement emplies d'eau contaminée, on arrete l'arrivee de l'eau en fermant les vannes 222 et 222A.
L'opérateur fait ensuite fonctionner la pompe 66' vide pour continuer l'operation d'amorçage du fonctionnement de l'installation et il ouvre des vannes 112', 104 et 122' de façon à commencer l'evacuation de l'air des tubes et reservoirs en amont de la pompe 66'. Ces vannes étant ouvertes, l'air se trouvant dans les tubes et conduits 64', 58', 60'd'échappement de gaz est sensiblement enleve.
Simultanément, l'air se trouvant dans les reservoirs 106' et 124'd'eau pure, un serpentin 100', un collecteur 96' et l'intérieur, non empli, de l'appareil 44'de distillation est également enlevé et l'on y obtient un quasi vide. La pompe 66'à vide enlève les gaz qui étaient auparavant dans les tours 204 et 206 et que l'élévation du niveau de l'eau avait fait monter dans les tubes 260 et 266 d'echappement de gaz.
Les vannes 228 et 228A des tubes d'entree de l'eau dans les tours 204 et 206, respectivement, etaient restees fermées pendant le remplissage des tours. On ouvre alors ces vannes et l'on arrête le fonctionnement de la pompe 66' ä vide. Après arret de ce fonctionnement de la pompe 66', la vanne unidirectionnelle 263 empêche l'air d'emprunter la pompe 66'pour pénétrer dans l'installation. L'ouverture
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de la vanne 228 permet ä l'eau se trouvant dans la tour 204 d'en sortir pour parvenir dans l'appareil 44'de distilla- tion. Simultanément, l'ouverture de la vanne 228A permet ä l'eau contaminee de sortir de la tour 206 pour pénétrer dans l'appareil 44'.
A mesure que l'eau s'écoule par les vannes 228 et 228A des tours 204 et 206, le niveau resultant de l'eau dans chacune des tours diminue jusqu'a atteindre un niveau d'équi- libre qui se situera typiquement entre 9, 15 m et 18, 3 m audessous du sommet des tours, ce qui crée un état de quasivide au-dessus du niveau 294 de l'eau dans la tour 204 et
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- - du niveau 294A de l'eau dans la tour 206. Pendant la formation de ce quasi-vide, les gaz initialement présents en dissolution dans l'eau contaminee sortent de cette eau et forment quasi immédiatement des bulles se dirigeant vers la surface de l'eau dans les tours. Pendant qu'ils de déga- gent de leur solution, les gaz absorbent de la chaleur de l'eau et parviennent ainsi à une température supérieure à celle de l'eau.
Ayant perdu de la chaleur cedee aux gaz, l'eau se refroidit notablement dans les tours. Le processus d'enlevement des gaz se deroule de façon virtuellement ins- tantanee en même temps que la creation du vide et, donc, ces gaz précédemment dissous, qui peuvent comprendre de
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l'oxygene, de l'azote, du gaz carbonique, du sulfure d'hydro- gène, de l'anhydride sulfureux et des gaz analogues, se déplacent vers les chambres 209 et 209A sous vide au-dessus du niveau 294 et 294A de l'eau dans chacune des tours. A mesure que le niveau de l'eau diminue dans les tours pour parvenir aux niveaux 294 et 294A, l'eau qui s'ecoule monte dans l'appareil 44', en atteignant un niveau 295 d'équilibre sensiblement egal ä celui des niveaux 294 et 294A.
On ferme ensuite ä nouveau les vannes 228 et 228A, puis l'on ouvre les vannes 222 et 222A. Cela permet à une quàntité supplementaire d'eau contaminée de s'écouler de la source d'eau contaminée vers les tours 204 et 206, en élevant ä nouveau les niveaux de l'eau qui se rapprochent des parties supérieures ou sommets des tours. Cette élévation des niveaux de l'eau oblige les gaz chauffés, qui étaient initialement en solution dans l'eau et viennent juste de s'en degager, de se déplacer vers le haut et de sortir des tours par les vannes unidirectionnelles 262 et 270, ce qui deplace ces gaz d'échappement et leur fait parcourir les tubes et conduits d'échappement de gaz vers le serpentin 58'd'echange de chaleur.
L'utilisation des vannes unidirectionnelles empeche le retour de ces gaz d'echappement vers les tours, et l'etape d'amorçage du fonctionnement de l'installation est alors achevée. On va maintenant étudier le fonctionnement, en régime permanent, de la forme 200 de rea-
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lisation de l'installation de l'invention.
Pendant le fonctionnement en regime permanent, les deux tours, 204 et 206, sont ä nouveau remplies d'eau jusqu'à leur sommet et sont en alternance vidangées pour maintenir les états de quasi-vide necessaires pour le déga- zage et une distillation efficaces. Dans cette description du fonctionnement continu en régime permanent, on va supposer que les deux tours sont entièrement amorcées et emplies d'eau, que tous les tubes et conduits d'eau sont emplis d'eau, et qu'un vide important est créé dans les tubes et conduits 260 et 266 de vide qui partent du sommet des tours et s'étendent jusqu'au réservoir 106'd'eau pure. On suppose en outre que les vannes associées à l'éventualité de l'utilisation d'une troisieme tour, à savoir les vannes 256,298 et 228B, sont fermées.
Les vannes 228 et 228A vont se trouver alternativement en des positions d'ouverture et de fermeture pendant l'utilisation de l'installation de purification de l'eau.
En se référant maintenant au fonctionnement de l'unite ou appareil 44'de distillation, on doit comprendre que cette unité fonctionne sensiblement comme cela a été décrit dans le cas de l'appareil 44 de la première forme de realisation. L'eau refroidie et dégazée, qui entre par le tube d'entree 40'dans la partie inférieure du bouilleur, sert tout d'abord ä refroidir le serpentin 100'de condensation et se déplace ensuite en un mouvement ascendant pour passer devant le serpentin 58'pendant qu'une quantité supplémentaire d'eau dégazée entre par le tube d'entrée 40' dans la partie inferieure du bouilleur.
En se déplaçant devant le serpentin 58'en un mouvement général ascendant, l'eau absorbe la chaleur des gaz chauds d'échappement circulant dans le serpentin 58'et cette eau s'élève dans le bouilleur où un serpentin 72'de chauffage ajoute la quantite supplémentaire de chaleur, provenant de la pompe 76 de chaleur, qui peut s'avérer nécessaire pour obtenir la vitesse voulue d'ebullition. La chaleur engendrée par la pompe 76'de chaleur (laquelle est alimentee en electricite
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par la source 69'd'énergie) est délivrée par un tube 74' au serpentin 72'de chauffage.
Le gaz refroidi quitte le serpentin 72'et circule le long d'un tube 781 en empruntant les vannes 80'et le tube 89'pour parvenir au détendeur 82'et au serpentin 84'de refroidissement. Le gaz, qui vient de jouer le rôle d'un gaz refrigerant, retourne vers la pompe 76'de chaleur, en passant par le tube 86'et une vanne d'arrêt 275. Quand on désire refroidir le gaz refri- gerant encore davantage avant de l'envoyer au détendeur 82', on ferme la vanne 80', on ouvre une vanne 90'et le gaz réfrigérant circule dans le radiateur 92'avant de pénétrer
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dans le detendeur 82'. On vidange par une vanne 110'toute la boue éventuellement accumulee dans l'appareil 44'.
On contribue encore ä faciliter l'ébullition de l'eau en maintenant un vide partiel dans l'espace libre supérieur, 296, de l'appareil 44', de sorte que l'eau va bouillir ä un point d'ébullition nettement abaissé. On obtient facilement avec l'appareil 44'une ébullition de l'eau ä des temperatures comprises entre 10 et 38 C. Lorsque le niveau 295 de l'eau diminue dans l'appareil 44', par suite de l'evaporation rapide, un Supplement d'eau sera ajouté alternativement en provenance des tours 204 et 206, comme décrit ci-apres.
Quand le niveau de l'eau a chuté au-dessous du niveau 295 dans la chambre d'ebullition, l'operateur ouvre la vanne 228 pour permettre ä l'eau dégazée de sortir au bas de la tour 204 pour emprunter le tube 226 et parvenir au condenseur de l'appareil 44'.
Pendant l'ouverture de la vanne 228, le niveau de l'eau dans la tour 204 s'abaisse jusqu'ä un niveau 294 qui peut se situer ä 9 jusqu'à 18, 3 m au-dessous du sommet de
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la tour 204. L'eau qui se trouvait precedemment dans la partie inférieure de la tour 204 descend encore et s'écoule dans l'appareil 44'de ce que le niveau 295 de l'eau soit dans l'appareil 44'sensiblement que le niveau 294.
Pendantl'abaissement du niveau de l'eau dans la tour 204, il se crée un vide partiel au-dessus de ce niveau 294 de l'eau dans la tour 204, et, presque en
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même temps que l'abaissement du niveau de l'eau et la creation de ce vide partiel, les gaz qui étaient dissous dans l'eau se dégagent de la solution se trouvant la tour 204 et commencent, quasi immediatement, ä former des bulles se dirigeant vers la surface 294, pour passer ensuite dans l'espace situé au-dessus de ce niveau 294. En une courte période de temps, qui est de l'ordre de 10 ä 30 secondes, l'eau contaminée, nouvellement introduite dans la tour 204, est quasi totalement dégazée.
Pendant que le niveau 294 de l'eau s'abaisse au cours de la sortie de l'eau de la tour 204, tout l'air ou le gaz se trouvant éventuellement dans le conduit 238 de vide est aspiré dans l'espace sous depression se trouvant au sommet de la tour 204, et passe par la vanne unidirectonnelle 240 pour enlever ainsi efficacement l'air et les autres gaz des tubes et conduits 238,248 et 246. 11 en résulte que l'interieur du réservoir 106'd'eau pure se trouve alors également sous dépression et la vapeur (d'eau) se trouvant dans l'espace 296 du bouilleur est attirée dans le manifold ou collecteur 96'.
Ainsi, pendant que le niveau de l'eau s'abaisse dans la tour 204, cette chute du niveau
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et le quasi-vide créé par la chute de l'eau tendent ä evacuer les gaz du réservoir 106'd'eau pure pour garantir qu'il n'y a plus présence, dans le reservoir 106', de gaz risquant de se redissoudre dans l'eau purifiée destinée finalement ä être conservée dans ce reservoir 106'. En outre, la chute du niveau de l'eau dans la tour 204 maintient le vide partiel au-dessus de l'eau dégazée dans la tour 204 de sorte que tous les gaz qui restaient éventuellement encore dissous sans s'etre dégagés de la solution vont maintenant pouvoir se dégager.
Pendant le dégagement des gaz dissous qui sortent de la solution pendant le départ de l'eau dans la tour 204, il se produit dans cette tour un échange de chaleur au cours duquel les gaz sont sensiblement réchauffés et l'eau dégazée restante, qui a cédé sa chaleur aux gaz, subit une nette chute de sa température. Cette eau, dont la température
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s'est fortement abaissee, va s'écouler vers l'appareil 44' quand la vanne 228 est ouverte, et va venir au contact du serpentin 100'de condensation.
L'opérateur va alors fermer la vanne 228 et ouvrir la vanne 222 ä l'entrée de la tour pour admettre dans cette tour 204 une quantité supplementaire d'eau contaminée. Pendant que le niveau de l'eau s'relève dans la tour 204, les gaz d'echappement, retirés et réchauffés, se trouvant audessus du niveau 294 de l'eau, sont repoussés vers le haut et vers l'extérieur de la tour. Ils empruntent la vanne unidirectionnelle 262, le tube 60'et passent dans le serpentin 58'de transfert de chaleur avec, alors, transmission de la chaleur véhiculée par les gaz ä l'eau se trouvant au sein du bouilleur, ce qui préchauffe l'eau avant son evaporation.
Les gaz d'échappement, maintenant refroidis, empruntent un conduit 64'et s'échappent à l'atmosphère en passant par la sortie 70'. La pompe 66'ä vide peut etre utilisée par intermittence, si on le désire, pour augmenter encore la vitesse à laquelle les gaz d'échappement quittent l'installation.
Quand l'évaporation se produisant au sein de l'appareil 44'y a suffisamment consommé d'eau, l'opérateur soumettra la seconde tour 206, alors entièrement emplie d'eau, ä un soutirage par la vanne 228A pour dégazer l'eau se trouvant dans cette tour 206. La vanne 222 d'admission étant fermée, l'opérateur ouvre la vanne 228A de vidange et le niveau de l'eau diminue dans la tour 206 jusqu'a atteindre le niveau 294A, l'eau sortant de la tour par le tube 226A et s'écoulant dans l'appareil 44'. Pendant que le niveau de l'eau chute jusqu'au niveau 294A, la quasi-totalité des gaz dissous contenus dans cette eau se dégage de la solution et les bulles formées se dirigent immédiatement vers la surface 294A.
Pendant le dégazage dans la tour 206, il s'y produit une transmission de chaleur par laquelle les gaz enlèvent une forte quantité de chaleur à l'eau et l'eau se refroidit en proportion.
La tour 206 est alors prête à être emplie ä nouveau,
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et l'operateur va ouvrir la vanne 222A et fermer la vanne 228A pour permettre au niveau de l'eau de s'élever du niveau 294A jusqu'au sommet de la tour. Pendant l'élévation de ce niveau de l'eau, les gaz chauds d'échappement se trouvant dans la tour au-dessus du niveau 294A sont poussés vers le haut et au-delä de la vanne unidirectionnelle 270 pour se déplacer le long des tubes ou conduits 266 et 60'd'échappement de gaz. Ces gaz chauds passent ensuite ä l'intérieur du serpentin 581 d'échange de chaleur pour transmettre leur chaleur ä l'eau se trouvant dans l'appareil 44'et ils sont ensuite dégagés à l'atmosphere en empruntant le tube 64' et la sortie 701.
Avec la chute du niveau de l'eau dans la tour 206, il se forme au-dessus du niveau 294A de l'eau une dépression qui tend ä aspirer tout l'air ou le gaz par la vanne unidirectionnelle 252, ce qui contribue ä créer une dépression
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dans les tubes ou conduits 248, 246 et 238. L'evacuation du contenu gazeux de ces tubes permet aussi de maintenir la dépression dans le reservoir 106'd'eau pure. En outre, puisque la communication entre le conduit 246, le serpentin 100'du condenseur et le collecteur 96'passe par le reser- voir 106'd'eau pure, la dépression établie par la tour 206 aspire également la vapeur se trouvant dans la partie supé- rieure 296 du bouilleur pour la faire passer dans le collecteur 96'du condenseur.
En utilisant deux ou plusieurs tours pour maintenir la dépression, comme on vient juste de le décrire, il est possible de diminuer très fortement la necessite de faire fonctionner la pompe 66'ä vide pendant un fonctionnement en régime permanent de la forme 200 de réalisation de l'installation selon l'invention.
Donc, on utilise en alternance et de façon répétée les tours 204 et 206 pour dégazer l'eau entrant dans les tours, de façon à établir une dépression partielle dans les parties décrites de l'installation. Le quasi-vide établi par la tour provoque régalement le déplacement des gaz réchauffés et enleves vers le serpentin 58'pour que ces gaz chauffent l'eau se trouvant autour du serpentin. On
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utilise l'eau refroidie, demeurée après l'étape de dégazage, pour condenser la vapeur d'eau et la vapeur se trouvant au sein de l'appareil 44'.
La pression régnant au-dessus de l'eau dans le bouilleur, dans l'espace ou compartiment 296, est continuellement maintenue ä de faibles valeurs du fait de l'abaissement des niveaux d'eau dans les tours 204 et 206, ce qui, pendant la chute de l'eau dans l'une ou l'autre tour, tend ä aspirer la vapeur de l'espace 296 vers le sommet du collecteur 96'. S'il faut une diminution supplementaire de la pression, on peut faire fonctionner par intermittence la pompe 66'ä vide. Pendant que l'eau du bouilleur s'évapore, la vapeur (d'eau) forrné pénètre dans le collecteur 96'et descend dans le serpentin de condenseur 100'qui est en contact continu avec l'eau froide dégazée qui arrive.
La vapeur d'eau se trouvant au sein du serpentin 100'et du collecteur 96'se condense en donnant des gouttelettes d'eau, et les gouttelettes descendent pour parvenir au reservoir 106'd'eau pure. Lorsque le réservoir 106's'est empli jus- qu'à sa capacité normale, on ouvre la vanne 122'de décharge et l'eau s'ecoule vers le bas et passe dans un récipient 124'amovible, mis sous dépression et ferme de façon étanche, qui est périodiquement enlevé et remplace.
Ainsi qu'on le comprendra mieux après avoir lu la description ci-dessus, il est souhaitable de s'arranger pour que volume des tours 204 et 206 soit inférieur au volume de l'appareil 44'de distillation, de sorte que l'appareil 44'puisse évaporer son eau ä un debit compatible avec les volumes d'eau soutires des tours et introduits dans l'appareil 44'chaque fois qu'une tour est vidangée, et à un débit compatible avec la fréquence d'une telle vidange. Naturellement, le volume et la configuration de l'appareil 44'doivent etre tels qu'ils garantissent que l'entree du collecteur 96'se trouve toujours au-dessus du niveau de l'eau presente dans l'appareil 44'.
Seules deux tours ont été representees sur les dessins et décrites en detail dans le cas de la forme 200
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de realisation de l'installation de l'invention. On comprendra cependant que l'on peut aussi bien utiliser trois tours ou même plus de trois tours, chacune d'elles étant mise successivement en service pour dégazer l'eau qu'elle contient et contribuer ä la creation d'un vide partiel dans l'appareil 44', le réservoir 106'd'eau pure et le collecteur 96'.
On voit que l'invention fournit une installation permettant de résoudre des problemes très varies de contamination de l'eau et d'enlever la plupart des formes de contamination, qu'il s'agisse d'impuretés gazeuses, solides ou sous forme d'ions. L'installation est efficace et elle peut en particulier s'adapter ä des situations topographiques dans lesquelles l'eau impure ou contaminee se trouve ä un niveau plus levé que celui associe l'installation de purification, ce qui permet d'emplir l'appareillage par un simple écoulement par gravité. Lorsque l'invention est mise en pratique avec utilisation des tours de dégazage décrites, on peut maintenir un niveau efficace de depression dans l'ensemble de l'installation de purification tout en n'utilisant que les tours pour maintenir la depression.
Donc, on diminue tres fortement la quantité d'energie necessaire pour déplacer l'eau dans l'installation et pour maintenir et entretenir la depression, et l'on peut ainsi effectuer en pratique, ä faible prix de revient, une purification de l'eau dans de nombreuses régions oü se posent des problemes de contamination de l'eau.
11 va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent etre apportées a l'installation, décrite et representee, pour purifier l'eau.