FR2640957A2 - Apparatus for dissolving ozone in a fluid - Google Patents

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Abstract

Apparatus for dissolving ozone in a fluid such as water, with a view to its treatment with ozone, characterised in that it is provided with means intended for the injection of hydrogen peroxide so as to supplement the reaction of oxidation by a radical route. These means are designed or arranged so as to perform an injection of hydrogen peroxide in stages in space and time. The peroxide is injected either into the upward leg or into the downward leg of the apparatus or into both legs at the same time, at the same level or at different levels.

Description

Le brevet 83.07764 du 10 lai 1983 concerne un appareil pour la dissolution d'ozone dans un fluide par injection dans ce fluide d'air ozoné ou d'un gaz tel qu'oxygène ozoné, utilisable en particulier pour le traitement à l'ozone d'eau, notaient d'eau destinée à la consommation humaine. Patent 83.07764 of 10 May 1983 relates to an apparatus for dissolving ozone in a fluid by injection into this fluid of ozonated air or a gas such as ozonized oxygen, usable in particular for the treatment with ozone d water, noted water intended for human consumption.

Cet appareil, comportant au soins un tube disposé verticalement dans une enceinte tubulaire verticale et conuniquant avec cette enceinte par son extrémité inférieure et par son extrémité supérieure avec des troyens d'amenée du fluide à traiter et de l'air ozoné, ou du gaz ozone est caractérisé notamment en ce que l'enceinte tubulaire verticale est de longueur très importante - pouvant aller de 10 à 100 metres - par rapport à son diamètre, compris avantageusement entre 0,5 et 5 nètres.  This device, comprising with care a tube arranged vertically in a vertical tubular enclosure and communicating with this enclosure by its lower end and by its upper end with means for supplying the fluid to be treated and ozonated air, or ozone gas is characterized in particular in that the vertical tubular enclosure is of very great length - possibly ranging from 10 to 100 meters - relative to its diameter, advantageously between 0.5 and 5 meters.

La présente addition vise particulèrement l'utilisation d'un tel appareil pour la dissolution dans le fluide, notamment l'eau, à traiter, non seulement d'ozone, mais de tout composé susceptible de libérer des radicaux hydroxyle, en particulier de peroxyde d'hydrogène. The present addition relates particularly to the use of such an apparatus for dissolving in the fluid, in particular water, to be treated, not only of ozone, but of any compound capable of releasing hydroxyl radicals, in particular of peroxide d 'hydrogen.

Les progrès dans la connaissance de la chimie de l'ozone, ont permis de mettre en évidence deux voies principales d'oxydation par l'ozone : la réaction directe par l'ozone moléculaire O3 et la réaction par la voie dite *radicalaire*, en particulier les réaction d'oxydation par le radical hydroxyle (OH).  Advances in the knowledge of ozone chemistry have made it possible to highlight two main routes of oxidation by ozone: the direct reaction with molecular ozone O3 and the reaction by the so-called * radical * route, in particular the oxidation reactions with the hydroxyl radical (OH).

L'ozone moléculaire a un potentiel d'oxydation élevée nais les réactions sont très sélectives et généralement lentes, Dans le cas du radical hydroxyle, le potentiel d'oxydation est supérieur à celui de l'ozone et les réactions sont rapides nis peu sélectives. De ce fait, l'oxydation radicalaire peut aller jusqu' & la minéralisation complète des matières organiques que l'on veut éliminer du fluide à traiter. Molecular ozone has a high oxidation potential, but the reactions are very selective and generally slow. In the case of the hydroxyl radical, the oxidation potential is higher than that of ozone and the reactions are rapid or not very selective. As a result, radical oxidation can go as far as complete mineralization of the organic materials which it is desired to eliminate from the fluid to be treated.

Ces radicaux peuvent être générés par différents systèmes tels que l'ozonation à pH basique, les coxbinaisons 031UV. 03/H202, H202/UV. These radicals can be generated by different systems such as ozonation at basic pH, 031UV coxbinaisons. 03 / H202, H202 / UV.

Apres étude en laboratoire de ces sytèmes, l'oxydation par 3XH2 2 a été testée avec succès pour la dépollution d'eau et a été retenue. After laboratory study of these systems, the oxidation by 3XH2 2 was successfully tested for water pollution control and was retained.

Habituellesent, l'oxydation radicalaire se fait en utilisant une cuve d'ozonation classique, le peroxyde d'hydrogène étant mélangé à l'eau à traiter avant passage dans la cuve. Usually, the radical oxidation is done using a conventional ozonization tank, the hydrogen peroxide being mixed with the water to be treated before passing through the tank.

Cependant cette façon d'opérer ne permet pas d'optimiser l'action du peroxyde d'hydrogène tout en réduisant sa consoiniation.  However, this way of operating does not optimize the action of hydrogen peroxide while reducing its consumption.

Dans ce but, il convient en effet
- dans un premier temps, de réaliser une oxydation par l'ozone seule pour éliminer les matières facilement oxydables par l'ozone et en effectuant l'oxydation radicalaire dans un deuxième temps pour éliminer les nattières ayant résisté à l'action de l'ozone,
- compte tenu du fait que des réactions parasites se produisent lors de l'oxydation radicalaire, entre les radicaux libres et le peroxyde d'hydrogène. il existe une concentration optimale en peroxyde d'hydrogène qui permet une oxydation optinale des matières organiques tout en mettant en oeuvre la quantité minimale de peroxyde d'hydrogène maintenant une concentration optimale en peroxyde d'hydrogène dans l'appareil où a lieu l'oxydation.Il est donc nécessaire d'effectuer une introduction dans l'appareil du peroxyde d'hydrogène avec une répartition optimale dans l'espace et donc dans le temps.For this purpose, it is indeed appropriate
- as a first step, to carry out an oxidation with ozone alone to remove the materials easily oxidizable by ozone and by carrying out radical oxidation in a second step to remove the nattières having resisted the action of ozone ,
- taking into account that parasitic reactions occur during radical oxidation, between free radicals and hydrogen peroxide. there is an optimal concentration of hydrogen peroxide which allows an optimal oxidation of organic matter while implementing the minimum quantity of hydrogen peroxide maintaining an optimal concentration of hydrogen peroxide in the apparatus where the oxidation takes place .It is therefore necessary to carry out an introduction into the apparatus of hydrogen peroxide with an optimal distribution in space and therefore in time.

- enfin, si les réactions d'oxydation radicalaires sont très rapides, il n'en est pas de me, de la vitesse de transfert de l'ozone dans l'eau. En l'espèce, la dissolution de l'ozone est, pour le résultat global dans le temps, le seul facteur limitant et, si l'on peut disposer d'un appareil où l'opération s'effectue le plus rapidement possible, la réaction sera au total, améliorée et le volume de l'appareil réduit. - finally, if the radical oxidation reactions are very rapid, it is not the case with the rate of transfer of ozone in water. In this case, the dissolution of ozone is, for the overall result over time, the only limiting factor and, if one can have an apparatus where the operation is carried out as quickly as possible, the total reaction will be improved and the volume of the device reduced.

L'appareil revendiqué au brevet principal permet de satisfaire ces différentes conditions et desiderata. The apparatus claimed in the main patent makes it possible to satisfy these various conditions and requirements.

En effet, la conception de cet appareil permet d'obtenir des rendements dans la dissolution d'ozone, de 85 à 100 X pour un temps de contact extrêmement court, de l'ordre de 1 minute, ce qui revient à dire qu'un tel appareil permet de réduire au minimum dans le temps le transfert de l'ozone et donc améliore l'oxydation des Ratières organiques indésirables. Indeed, the design of this device makes it possible to obtain yields in the dissolution of ozone, of 85 to 100 X for an extremely short contact time, of the order of 1 minute, which amounts to saying that a such a device makes it possible to minimize the transfer of ozone over time and therefore improves the oxidation of undesirable organic dobbies.

En outre, il se prête particulièrement bien à une injection étagée et harmenieusement répartie du peroxyde d'hydrogène dans le flux du liquide déJà traité par l'ozone. In addition, it lends itself particularly well to a staged and harshly distributed injection of hydrogen peroxide in the flow of the liquid already treated with ozone.

Un telle injection peut être réalisée par tout doyen quelconque convenable. On a décrit ci-après, å titre d'exemple non limitatif, un dispositif d'injection, en référence aux Figures 1 et 2 du dessin annexé. Such an injection can be carried out by any suitable dean. There has been described below, by way of nonlimiting example, an injection device, with reference to Figures 1 and 2 of the accompanying drawing.

L'appareil est constitué par une enceinte tubulaire verticale fermez 1 dans laquelle plonge un faisceau de tubes verticaux 2 concuniquant par leur extrémité inférieure 3 avec l'enceinte et, par des vannes tout ou rien 4 avec la canalisation 5 d'amenée d'eau à traiter.  The device consists of a vertical tubular enclosure close 1 into which plunges a bundle of vertical tubes 2 connecting by their lower end 3 with the enclosure and, by all-or-nothing valves 4 with the water supply pipe 5 treat.

L'air ozone ou le gaz ozone est introduit dans la partie supérieure de chaque tube par des canalisations 6. Ozone air or ozone gas is introduced into the upper part of each tube through lines 6.

Il est prévu, à proximité de l'extrémité inférieure ou supérieure du faisceau tubulaire, une canalisation 7 pour l'introduction d'un fluide annexe, tel que par exemple un catalyseur. There is provided, near the lower or upper end of the tube bundle, a pipe 7 for the introduction of an auxiliary fluid, such as for example a catalyst.

Des pales li fixent le faisceau de tubes à la paroi de l'enceinte l et assurent en outre un mouvement de rotation du fluide remontant dans l'enceinte å sa sortie du faisceau de tubes, ce qui augmente le temps de contact entre l'air ozone ou le gaz ozoné avec le fluide a traiter. Blades li fix the bundle of tubes to the wall of the enclosure l and also ensure a rotational movement of the fluid rising in the enclosure at its exit from the bundle of tubes, which increases the contact time between the air ozone or the gas ozonated with the fluid to be treated.

Conformément à l'invention, le peroxyde d'hydrogène est amené à l'appareil par des tubes ou cannes 12, de même longueur dans l'exemple traité, plongeant, comme on le voit particulièrement sur la Figure 2, dans les tubes verticaux 2 véhiculant l'eau à traiter et dans lesquels débouchent également les canalisations amenant l'ozone en vue de son transfert dans l'eau. In accordance with the invention, the hydrogen peroxide is brought to the apparatus by tubes or rods 12, of the same length in the example treated, plunging, as can be seen particularly in FIG. 2, into the vertical tubes 2 conveying the water to be treated and into which also open the pipes bringing the ozone with a view to its transfer into the water.

Les cannes peuvent également être de longueur différente, ce qui permet d'introduire le peroxyde d'hydrogène aux niveaux choisis pour réaliser l'étagement voulu de son injection dans le courant d'eau ozonée. The rods can also be of different length, which makes it possible to introduce the hydrogen peroxide at the levels chosen to achieve the desired staging of its injection into the stream of ozonated water.

Dans l'exemple décrit et représenté, l'injection du peroxyde d'hydrogène a lieu dans la branche descendante de l'appareil. Elle peut également être réalisée dans sa branche ascendante, c'est- & dire dans l'espace annulaire compris entre les tubes 2 et l'enceinte l.  In the example described and shown, the injection of hydrogen peroxide takes place in the descending branch of the device. It can also be carried out in its ascending branch, that is to say in the annular space between the tubes 2 and the enclosure l.

On peut alors utiliser un système d'injection constitué par une ou des couronnes (non représentées), étagées, ces couronnes étant munies d'orifices et entourant l'enceinte 1. Ces couronnes sont alimentées en peroxyde d'hydrogène par une pompe classique. Le diamètre de leurs orifices est calculé de façon à optimiser les quantités de peroxyde d'hydrogène injectées, par exemple a chaque étage. One can then use an injection system consisting of one or more crowns (not shown), stepped, these crowns being provided with orifices and surrounding the enclosure 1. These crowns are supplied with hydrogen peroxide by a conventional pump. The diameter of their orifices is calculated so as to optimize the quantities of hydrogen peroxide injected, for example at each stage.

Cependant il va de soi que l'injection du peroxyde d'hydrogène peut être réalisée à la fois dans la branche descendante et dans la branche ascendante de l'appareil au même niveau, ou à des niveaux différents dans chaque branche. However, it goes without saying that the injection of hydrogen peroxide can be carried out both in the descending branch and in the ascending branch of the apparatus at the same level, or at different levels in each branch.

D'ailleurs l'invention n'est en aucune façon limitée à la forme de réalisation décrite et représentée mais peut donner lieu à de nombreuses variantes d'exécution sans que, ce faisant, on sorte de son cadre.  Moreover, the invention is in no way limited to the embodiment described and shown but can give rise to numerous variant embodiments without, in doing so, departing from its scope.

Claims (5)

REVENDICATIONS l - Appareil pour la dissolution d'ozone dans un fluide tel que l'eau, en vue de son traitement par 1'ozone, suivant notamment les revendications 1 et/ou 2 du brevet 83.07764 du 10 lai 1983, caractérisé en ce qu'il est muni de moyens destinés à l'injection de peroxyde d'hydrogène, de façon à compléter la réaction d'oxydation par voie radicalaire. l - Apparatus for dissolving ozone in a fluid such as water, with a view to its treatment with ozone, according in particular to claims 1 and / or 2 of patent 83.07764 of 10 lai 1983, characterized in that it is provided with means intended for the injection of hydrogen peroxide, so as to complete the oxidation reaction by the radical route. 2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'injection du peroxyde d'hydrogène sont conçus et/ou agencés de façon å réaliser une injection, étagée dans l'espace et le temps, du peroxyde d'hydrogène. 2 - Apparatus according to claim 1, characterized in that the means for injecting the hydrogen peroxide are designed and / or arranged so as to carry out an injection, staged in space and time, of the hydrogen peroxide. 3 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le peroxyde d'hydrogène est injecté, soit dans la branche ascendante, soit dans la branche descendante de l'appareil, soit à la fois dans l'une et l'autre branche, au même niveau ou à des niveaux différents. 3 - Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the hydrogen peroxide is injected, either in the ascending branch, or in the descending branch of the apparatus, or both in one and l other branch, at the same level or at different levels. 4 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injection du peroxyde d'hydrogène est réalisée au moyen d'une ou plusieurs cannes ou tubes de même longueur ou de longueur différente, pénétrant dans le ou les tubes où s'opère le transfert de l'ozone dans le fluide tel que l'eau, à traiter, et débouchant dans ce ou ces tubes, au même niveau ou å des niveaux différents suivant la longueur des cannes ou tubes. 4 - Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the injection of hydrogen peroxide is carried out by means of one or more canes or tubes of the same length or of different length, penetrating into the tube or tubes where the transfer of ozone takes place in the fluid such as water, to be treated, and opening into this or these tubes, at the same level or at different levels depending on the length of the rods or tubes. 5 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injection du peroxyde d'hydrogène est réalisée dans la branche ascendante de l'appareil au moyen de couronnes alimentées en peroxyde d'hydrogène et percées d'orifices débouchant dans l'espace situé entre les tubes et l'enceinte qui les contient, les dimensions et/ou l'étagement de ces orifices étant choisis de façon qà obtenir l'injection optimale du peroxyde d'hydrogène.  5 - Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the injection of hydrogen peroxide is carried out in the ascending branch of the apparatus by means of rings supplied with hydrogen peroxide and pierced with through orifices in the space between the tubes and the enclosure which contains them, the dimensions and / or the staging of these orifices being chosen so as to obtain the optimal injection of hydrogen peroxide.
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