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PROCEDE ET APPAREIL POUR INTRODUIRE DE L'AIR OU UN AUTRE GAZ DANS DE L'EAU A
TRAITER PAR FLOTTATIONo
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour l'introduction d'air ou autre gaz dans de l'eau à traiter par flottation. Cet- te flottation est exécutée dans une cuve dans laquelle les particules solides contenues dans l'eau sont élevées à la surface de l'eau dans la cuve par de petites bulles d'air ou de gaz distribuées dans l'eau, les particules élevées étant ensuite retirées de la surface de l'eau.
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Afin d'obtenir le meilleur résultat par la flottation, l'air ou le gaz introduit dans l'eau à traiter ne doit contenir que de très petites bulleso De grosses bulles n'ont en effet pas tendance à adhérer aux particu- les ou flocons contenus dans l'eau, mais tendent seulement à atteindre la sur- face de l'eau aussi vite que possible. Au cours de ce mouvement, elles produi- sent des courants nuisibles dans l'eau et brisent les flocons.
Dans l'épura- tion d'eau usée de l'industrie du papier, on a proposé de conduire une petite partie de l'eau usée dans son épuration à travers un générateur de mousse, dans lequel l'eau est traitée avec addition de produits chimiques formant la mousse par une hélice à rotation rapide produisant la mousse, qui est ensuite introduite dans l'eau primaireo Cependant, les bulles d'air de la mousse sont trop grosses pour être utilisées avec avantage pour la flottation.
Selon l'invention, l'air ou autre gaz nécessaire pour la flotta- tion est tout d'abord sensiblement dissous sous pression dans une certaine quantité de liquide qui est petite par rapport à la quantité d'eau à traiter par flottation et ensuite la dispersion d'air, formée par réduction subite de la pression exercée sur le liquide, est introduite dans l'eau à épurero
Ainsi, selon la présente invention, de l'eau, de préférence pu-
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re, en une quantitéqui est faible par rapport à l'eau, à épurer par flotta- tion, est amenée à recevoir dans un récipient de l'air sous pression. Lors- que cette eau s'écoule hors du récipient et que la pression est rapidement réduite, l'air dissous se sépare sous la forme de bulles extrêmement petites formant avec l'eau une dispersion ayant une très grande stabilité.
Cette dis- persion est mélangée à l'eau à épurer à ou avant l'entrée de cette dernière dans la cuve de flottation. La quantité d'air de la dispersion est propor- tionnelle à la pression utilisée et au degré de saturation de l'eau; en con- séquence, la dispersion d'air a une couleur plus ou moins laiteuse. Selon la présente invention, il n'y a pas de difficultés pour contrôler la quantité et la distribution de l'air dans l'eau à traiter suivant les nécessités et les désirs.
La dispersion d'air introduite dans l'eau à traiter s'avère être un agent de flottation idéal. La quantité de la dispersion par rapport à. la quantité d'eau à traiter est très faible, sa production est peu coûteuse et elle ne détruit pas les flocons contenus dans l'eau, elle ne change pas la nature de la pâte ou substance séparée par la flottation et, ce qui est très important, elle ne laisse pas de traces dans l'eau épurée, contrairement à la mousse produite, par exemple à partir de colle de résine.
Dans le premier cas, ce fait dépend de la grosseur colloïdale ou presque colloïdale des bulles d'air, ce qui leur permet d'adhérer aux très petites particules contenues dans l'eau. Pendant la durée de flottation, les bulles n'atteignent pas une grosseur telle que cela entraîne une séparation des bulles des particules ou flocons.
En règle générale, l'agent de dispersion est de l'eau, mais, à la place, il peut être un autre liquide. Dans l'utilisation d'eau, il sera ra- tionnel d'utiliser de l'eau pure. De préférence, de l'eau déjà épurée par la flottation est utilisée pour la préparation de la dispersion.
Deux formes de réalisation d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention sont représentées, à titre d'exemples, aux dessins annexés.
La fig. 1 montre l'un de ces appareils en coupe-élévation schéma- tique.
La fige 2 représente l'autre appareil suivant une vue analogue.
En se reportant à la fig. 1, le nouveau type de cuve de flotta- tion représenté est fermé, à l'exception du tube d'entrée central 2, des tubes de sortie périphériques 3 et du tuyau d'aspiration tournant 4 traver- sant le dessus de la cuve. Le conduit d'aspiration 4, muni de la buse 5 as- sure le maintien d'un niveau constant et une pression réduite constante cor- respondante dans la cuve 1, puis retire la pâte ou autre substance élevée à la surface de l'eau contenue dans la cuve. Le tuyau d'admission 2 plonge dans l'eau à traiter se trouvant dans un bassin 6, dans lequel elle entre par un canal 7. Le tube collecteur commun 53' pour les tubes de sortie 3 plonge dans un bac 8 servant de joint hydraulique, ce bac étantréglable à une hauteur appropriée.
Du bac 8 l'eau épurée s'écoule dans un réservoir col- lecteur 58 duquel elle est prélevée pour divers usages. L'eau en excès s'é- coule par dessus une paroi 9 dans un canal d'évacuation 59' .
Pour produire la dispersion d'air utilisée dans la flottation, on utilise un récipient fermé, par exemple du type d'un réservoir ordinaire, qui est rempli de liquide, usuellement de l'eau, jusqu'à une hauteur conve- nable, 'Un tuyau 11 est raccordé à la partie supérieure de ce récipient et de l'air sous une pression sensiblement constante es introduit par ce tuyau 11.
Dans les expériences qui ont été faites jusqu'à maintenant, on a utilisé une pression de 5 kg. au cm2. Un matelas d'air se forme dans le récipient et four- nit l'air nécessaire pour la saturation de l'eau. Pour obtenir une grande sur- face de contact entre l'air et l'eau, cette dernière est amenée à circuler par un conduit 21, dans lequel un éjecteur 13 est formé. Cet éjecteur aspire
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l'air dudit matelas formé dans le récipient et le mélange à l'eau qui cir- cule. Pour augmenter l'effet de mélange, des moyens de dispersion, par exemple des brosses 23 en une matière plastique telle que celle appelée nylon, sont disposés dans le conduit derrière l'éjecteur.
De l'eau entre par un tuyau 24 relié à la partie inférieure du récipient 10 et au tuyau 16 dans la pompe 18, qui produit la pression nécessaire à la circulation; cette eau passe ensuite par l'éjecteur 13 qui aspire de l'air dans la partie supé- rieure du récipient 10 par le tuyau 12 et mélange cet air à l'eau. Le tuyau
21, dans lequel les brosses 23 sont placées, ramène l'eau au récipient 10 par un tuyau perforé annulaire 22 placé légèrement au-dessus de l'ouverture de sortie 25. Lorsque l'eau a été saturée avec de l'air sous pression, elle est déchargée par un tuyau 26 se trouvant à la base du récipient 10.
Pour empêcher que des bulles d'air libre suivant l'eau dans la sortie 25, un col- lier 27 est disposé tout autour de cette sortie.Le tuyau 26 se termine dans un tuyau de branchement 28 sur lequel de petits robinets ou autres obtura- teurs 29 sont montés. Lorsque l'eau passe par ces robinets, à l'aide desquels la quantité d'eau déchargée est réglée, la pression cesse subitement et le liquide généralement de l'eau saturée d'air, est transformé en la dispersion d'air désirée.
Cette dispersion est recueillie par un récipient 30 d'où elle est conduite à l'endroit de consommation qui est, dans l'exemple représenté à la fig. l, l'espace se trouvant au-dessous du tuyau d'admission 2. Pour obtenir une bonne distribution de la dispersion dans l'eau qui s'élève, on laisse cette dispersion sortir par un système de tuyaux perforés 32. L'eau prise aux robinets 29 est remplacée par de l'eau arrivant de la pompe 15, qui refoule l'eau nécessaire dans le récipient 10 à travers l'obturateur 17 et le systè- me de circulation 16, 18, 20, 19, 13, 21 et 22.
Le moteur électrique relié à la pompe 15 est commandé par le ni- veau d'eau se trouvant dans le récipient 10 au moyen d'électrodes 33 placées dans la paroi du récipient; on peut ainsi faire varier ce niveau entre les deux électrodes. L'eau utilisée pour préparer la dispersion d'air est conve- nablement prélevée sur l'eau épurée se trouvant dans le bassin 58 par les obturateurs 14 et le conduit 64. L'installation fonctionne automatiquement et la dispersion d'air est prélevée en continu en la quantité désirée. Il est bien évident que le procédé de l'invention n'est pas limité à son utilisation conjointement avec le type d'appareil de flottation représenté à la fig. 1, mais que l'on peut utiliser tout type d'appareil pour l'exécution de ce pro- cédé.
La fig. 2 représente, à titre d'exemple, une seconde forme de réalisation de la disposition servant à préparer la dispersion d'air dans l'eau en liaison avec un appareil de flottation travaillant à la pression at- mosphérique. 1 désigne une cuve de flottation rectangulaire ouverte, à une extrémité de laquelle est reliée une seconde cuve 71. L'eau devant être trai- tée est distribuée par un conduit 7 à la cuve 71, dans laquelle la substance solide de l'eau est floculée par addition de produits chimiques pour former des éléments qui peuvent être entraînés par les bulles de la dispersion. Cet- te dispersion est introduite dans l'eau par un tuyau perforé 32 disposé par exemple au-dessus de la cloison formée entre les cuves 1 et 71.
La pâte ou substance amenée à flotter à la surface est poussée vers un plan incliné 37 à l'aide d'un dispositif racleur 34, 36 fonctionnant lentement et elle tom- be dans le canal 38. L'eau épurée est déchargée par des orifices 39 dans le fond de la cuve 1 et est conduite à la cuve de niveau 41 par le conduit 40.
De la cuve 41, l'eau s'écoule par dessus la paroi réglable 42 à la sortie 3.
La dispersion d'air utilisée pour la flottation est préparée au moyen d'un dispositif dont la construction principale est clairement repré- sentée au dessin. Comme dans la première forme de réalisation, 10 désigne un récipient fermé auquel est relié le conduit 11 pour l'air comprimé et le con- duit 64 pour l'eau. Un -éjecteur 13 est disposé entre le tuyau 64 et le réci- pient 10. Un tuyau 73, placé dans le récipient 10, est relié à l'éjecteur 13 et plonge dans le liquide contenu dans ce récipient. Le tuyau 13 est entouré
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d'une chemise 74. Pour décharger l'eau saturée d'air, un tuyau 26 est relié au fond du récipient et ce tuyau est relié au tuyau de distribution 32 au moyen d'un réducteur de pression réglable 29 et du conduit 31.
L'eau destinée à former la dispersion est prélevée sur un bas- sin 41, puis amenée par le conduit 64 à la pompe 15 par laquelle cette eau est refoulée par le conduit montant 64, l'éjecteur 13 et le tuyau 73 au ré- cipient 10, L'éjecteur prélève de l'air par le conduit 12 dans l'espace d'air au récipient 10. Cet air est mélangé intimement avec l'eau qui est sa- turée d'air de façon correspondant à la pression régnant dans le récipient.
La chemise 74 empêche que des bulles d'air libre suivent l'eau saturée d'air qui est déchargée. A la fig. 2, on a également indiqué que le niveau de l'eau dans le récipient 10 est réglé par des électrodes 33, qui sont disposées dans un petit récipient 75 communiquant avec le récipient 10, ces électrodes ac- tionnant, par un dispositif convenable, l'obturateur 17 placé dans le con- duite 64. Une soupape de retenue 76 est également disposée dans ce conduit 64.
Le mode de fonctionnement est sensiblement le même que celui dé- crit au sujet de la première forme de réalisation, de sorte qu'une descrip- tion plus détaillée est superflue.
Une addition de produits chimiques en quantité et nature conve- nables à l'eau ou liquide affecte la charge électrique et les autres proprié- tés de l'air de dispersion, les propriétés d'adhérence et de montée des bul- les peuvent ainsi être augmentées. Les produits chimiques sont fournis sous la forme de solutions par le tuyau 52.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé pour introduire de l'air ou autre gaz finement dis- tribué dans de l'eau à traiter par flottation, qui est exécutée dans une cu- ve dans laquelle l'eau à traiter est introduite et dans laquelle les parti- cules solides contenues dans l'eau sont élevées par les bulles de gaz qui y sont distribuées, à la surface de l'eau, dans la cuve, d'où elles sont en- suite retirées, caractérisé par le fait que le gaz nécessaire pour la flot- tation est tout d'abord dissous sous pression dans un liquide, dont la quan- tité est petite par rapport à celle de l'eau à traiter, après quoi la dis- persion de gaz formée par le liquide saturé de gaz est introduite dans l'eau à traiter, lorsque la pression régnant sur cette dispersion est subitement réduite ou cesse.
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METHOD AND APPARATUS FOR INTRODUCING AIR OR ANY OTHER GAS INTO WATER
TREAT BY FLOTATION
The present invention relates to a method and apparatus for introducing air or other gas into water to be treated by flotation. This flotation is carried out in a tank in which the solid particles contained in the water are raised to the surface of the water in the tank by small air or gas bubbles distributed in the water, the high particles being then removed from the surface of the water.
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In order to obtain the best result by flotation, the air or gas introduced into the water to be treated must contain only very small bubbles o Large bubbles do not in fact tend to adhere to particles or flakes. contained in the water, but only tend to reach the surface of the water as quickly as possible. During this movement, they produce harmful currents in the water and break up the flakes.
In the wastewater treatment of the paper industry, it has been proposed to conduct a small part of the wastewater in its purification through a foam generator, in which the water is treated with the addition of chemicals forming the foam by a fast rotating propeller producing the foam, which is then introduced into the primary water. However, the air bubbles in the foam are too large to be used to advantage for flotation.
According to the invention, the air or other gas necessary for the flotation is first of all substantially dissolved under pressure in a certain quantity of liquid which is small in relation to the quantity of water to be treated by flotation and then the liquid. dispersion of air, formed by sudden reduction of the pressure exerted on the liquid, is introduced into the water to be purified
Thus, according to the present invention, water, preferably pu-
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re, in an amount which is small with respect to water, to be purified by flotation, is made to receive in a container pressurized air. As this water flows out of the vessel and the pressure is rapidly reduced, the dissolved air separates out in the form of extremely small bubbles forming with the water a dispersion having a very high stability.
This dispersion is mixed with the water to be purified at or before the latter enters the flotation tank. The amount of air in the dispersion is proportional to the pressure used and the degree of saturation of the water; as a result, the air dispersion has a more or less milky color. According to the present invention, there is no difficulty in controlling the amount and distribution of the air in the water to be treated as needed and desired.
The air dispersion introduced into the water to be treated turns out to be an ideal flotation agent. The amount of the dispersion relative to. the quantity of water to be treated is very small, its production is inexpensive and it does not destroy the flakes contained in the water, it does not change the nature of the paste or substance separated by the flotation and, which is very importantly, it does not leave traces in purified water, unlike the foam produced, for example from resin glue.
In the first case, this fact depends on the colloidal or almost colloidal size of the air bubbles, which allows them to adhere to the very small particles contained in the water. During the flotation time, the bubbles do not reach such a size as to cause the bubbles to separate from the particles or flakes.
Typically, the dispersant is water, but instead it can be some other liquid. In the use of water, it will be rational to use pure water. Preferably, water already purified by the flotation is used for the preparation of the dispersion.
Two embodiments of an apparatus for carrying out the method of the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawings.
Fig. 1 shows one of these devices in schematic sectional elevation.
Figure 2 shows the other device in a similar view.
Referring to fig. 1, the new type of flotation tank shown is closed, with the exception of the central inlet tube 2, the peripheral outlet tubes 3 and the rotating suction pipe 4 passing through the top of the tank. The suction duct 4, provided with the nozzle 5 ensures the maintenance of a constant level and a corresponding constant reduced pressure in the tank 1, then removes the paste or other substance raised to the surface of the water. contained in the tank. The inlet pipe 2 plunges into the water to be treated located in a basin 6, into which it enters through a channel 7. The common collecting tube 53 'for the outlet tubes 3 plunges into a tank 8 serving as a hydraulic seal , this tray being adjustable to an appropriate height.
From the tank 8 the purified water flows into a collecting tank 58 from which it is taken for various uses. The excess water flows over a wall 9 into a discharge channel 59 '.
To produce the air dispersion used in flotation, a closed vessel, for example of the type of an ordinary tank, is used which is filled with liquid, usually water, to a suitable height. A pipe 11 is connected to the upper part of this container and air under a substantially constant pressure is introduced by this pipe 11.
In the experiments which have been carried out so far, a pressure of 5 kg has been used. per cm2. An air mattress forms in the container and supplies the air necessary for saturation of the water. To obtain a large surface area of contact between air and water, the latter is caused to circulate through a duct 21, in which an ejector 13 is formed. This ejector sucks
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the air of said mattress formed in the container and the mixture with the circulating water. To increase the mixing effect, dispersing means, for example brushes 23 made of a plastic material such as that called nylon, are arranged in the duct behind the ejector.
Water enters through a pipe 24 connected to the lower part of the container 10 and to the pipe 16 in the pump 18, which produces the pressure necessary for the circulation; this water then passes through the ejector 13 which draws air in the upper part of the container 10 through the pipe 12 and mixes this air with the water. The pipe
21, in which the brushes 23 are placed, returns the water to the container 10 through an annular perforated pipe 22 placed slightly above the outlet opening 25. When the water has been saturated with pressurized air , it is discharged through a pipe 26 located at the base of the container 10.
To prevent free air bubbles following the water in the outlet 25, a clamp 27 is placed all around this outlet. The pipe 26 ends in a branch pipe 28 on which small taps or the like are blocked. - tor 29 are mounted. When the water passes through these taps, with the help of which the amount of discharged water is regulated, the pressure suddenly ceases and the liquid, usually water saturated with air, is transformed into the desired air dispersion.
This dispersion is collected by a container 30 from where it is taken to the place of consumption which is, in the example shown in FIG. 1, the space below the inlet pipe 2. To obtain a good distribution of the dispersion in the rising water, this dispersion is allowed to exit through a system of perforated pipes 32. The water taken from the taps 29 is replaced by water coming from the pump 15, which delivers the necessary water into the receptacle 10 through the stopper 17 and the circulation system 16, 18, 20, 19, 13, 21 and 22.
The electric motor connected to the pump 15 is controlled by the water level in the container 10 by means of electrodes 33 placed in the wall of the container; this level can thus be varied between the two electrodes. The water used to prepare the air dispersion is suitably taken from the purified water in the basin 58 by the shutters 14 and the duct 64. The installation operates automatically and the air dispersion is taken in. continuous in the desired amount. It is obvious that the method of the invention is not limited to its use in conjunction with the type of flotation device shown in FIG. 1, but that any type of apparatus can be used for the execution of this process.
Fig. 2 shows, by way of example, a second embodiment of the arrangement for preparing the dispersion of air in water in connection with a flotation apparatus operating at atmospheric pressure. 1 designates an open rectangular flotation tank, at one end of which is connected a second tank 71. The water to be treated is distributed through a pipe 7 to the tank 71, in which the solid substance of the water is. flocculated by addition of chemicals to form elements which can be entrained by the bubbles of the dispersion. This dispersion is introduced into the water through a perforated pipe 32 arranged for example above the partition formed between the tanks 1 and 71.
The paste or substance floated on the surface is pushed towards an inclined plane 37 by means of a slowly operating scraper 34, 36 and falls into the channel 38. The purified water is discharged through orifices. 39 in the bottom of the tank 1 and is led to the level tank 41 by the pipe 40.
From the tank 41, the water flows over the adjustable wall 42 at the outlet 3.
The air dispersion used for flotation is prepared by means of a device, the main construction of which is clearly shown in the drawing. As in the first embodiment, 10 denotes a closed container to which is connected the conduit 11 for the compressed air and the conduit 64 for the water. An ejector 13 is disposed between the pipe 64 and the vessel 10. A pipe 73, placed in the vessel 10, is connected to the ejector 13 and is immersed in the liquid contained in this vessel. Pipe 13 is surrounded
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a jacket 74. To discharge the air-saturated water, a pipe 26 is connected to the bottom of the container and this pipe is connected to the distribution pipe 32 by means of an adjustable pressure reducer 29 and the pipe 31.
The water intended to form the dispersion is taken from a pond 41, then conveyed through line 64 to pump 15 through which this water is delivered through upward pipe 64, ejector 13 and pipe 73 to the outlet. container 10, The ejector takes air through duct 12 in the air space in container 10. This air is intimately mixed with the water which is saturated with air in a manner corresponding to the prevailing pressure. in the container.
Jacket 74 prevents free air bubbles following the air-saturated water which is discharged. In fig. 2, it has also been indicated that the level of the water in the container 10 is regulated by electrodes 33, which are arranged in a small container 75 communicating with the container 10, these electrodes actuating, by a suitable device, the The shutter 17 placed in the duct 64. A check valve 76 is also disposed in this duct 64.
The mode of operation is substantially the same as that described with respect to the first embodiment, so that a more detailed description is unnecessary.
Addition of chemicals in suitable quantity and nature to water or liquid affects the electric charge and other properties of the dispersing air, thus the sticking and rising properties of the bubbles can be improved. increased. The chemicals are supplied in the form of solutions through hose 52.
CLAIMS.
1. - Process for introducing air or other finely distributed gas into water to be treated by flotation, which is carried out in a tank into which the water to be treated is introduced and in which the particles. The solids contained in the water are raised by the gas bubbles distributed therein, on the surface of the water, in the tank, from which they are subsequently withdrawn, characterized by the fact that the gas required for the flotation is first dissolved under pressure in a liquid, the quantity of which is small compared to that of the water to be treated, after which the gas dispersion formed by the gas-saturated liquid is introduced into the water to be treated, when the pressure prevailing on this dispersion is suddenly reduced or ceases.