FR2753443A1 - Procede pour traiter et detecter un liquide - Google Patents
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Abstract
Procédé pour traiter et détecter un liquide dans une colonne de contact. La vitesse d'écoulement est déterminée en utilisant des détecteurs de vitesse d'écoulement agencés au-dessus d'une porte d'entrée (5A) et d'une porte de sortie (5C) de la colonne de contact (1), le vecteur vitesse est déterminé par comparaison en examinant si les niveaux d'eau au niveau de la porte d'entrée et de la porte de sortie sont identiques, ou si le niveau d'eau au-dessus de la porte de sortie est inférieur au niveau d'eau au-dessus de la porte d'entrée, puis le vecteur vitesse observé est affiché en utilisant une flèche coloriée à l'aide d'une couleur correspondant à la vitesse d'écoulement.
Description
La présente invention concerne un procédé pour traiter l'eau à l'aide d'une colonne de contact d'un équipement de traitement des eaux dans une usine de traitement des eaux usées, en particulier, un procédé pour traiter un liquide, dans lequel l'état du liquide contenu dans la colonne de contact, invisible pour des opérateurs, est rendu visible en faisant apparaître la distribution entière des vitesses d'écoulement et des vecteurs vitesse d'écoulement, en mélangeant des bulles d'air avec l'eau, c'est-à-dire en créant ce que l'on appelle un mélange liquide-gaz, dans une colonne de contact afin de supprimer les substances organiques contaminées par une réaction d'oxydation en injectant des bulles de gaz, telles que d'ozone, d'oxygène et analogue, dans de l'eau brute.
Utiliser de l'eau est indispensable dans le monde du vivant. Par conséquent, des équipements de traitement des eaux pour réduire les substances organiques contaminées en injectant des bulles d'oxygène gazeux et/ou d'air dans une eau usée sont prévus et utilisés dans les usines de traitement des eaux usées afin de décomposer les substances organiques contaminées en composés organiques de faible poids moléculaire par des réactions chimiques.
Dans une usine d'eau potable, des équipements de traitement des eaux destinés à obtenir une eau pure qui soit acceptable du point de vue des normes imposées sur la qualité de l'eau, par une réaction d'oxydation intense induite en injectant des bulles d'ozone gazeux dans de l'eau brute, sont installés et utilisés.
Conformément à ltéquipement de traitement à l'ozone décrit dans le document JP-A-7-265 884 (1995), une commande optimale de l'ozonation, pour une utilisation économique de l'équipement, est possible en prévoyant une fenêtre d'observation transparente et une lu mière éclairante intérieure dans un réacteur d'ozone, c'est-à-dire dans une colonne de contact de l'équipement de traitement à l'ozone, dont l'intérieur était jusqu'à présent invisible, en observant les bulles d'ozone présentes dans le réacteur d'ozone à l'aide d'une caméra extérieure, en visualisant l'écoulement des bulles d'ozone dans le réacteur d'ozone à l'aide d'un dispositif de traitement d'image, et en observant directement les conditions de dispersion de l'ozone dans le réacteur d'ozone, lequel était auparavant aussi opaque qu'une boîte noire.
Conformément à la colonne de contact habituelle expliquée ci-dessus, une fenêtre d'observation transparente et une lumière éclairante intérieure sont prévues dans la colonne de contact afin de permettre l'observa- tion des bulles d'ozone par une caméra. Par conséquent, un problème de fuite d'eau se pose dû fait de la détérioration dans le temps des éléments d'étanchéité, un entretien de la lumière éclairante, de la caméra et autres étant par ailleurs indispensable. De plus, l'intérieur de la colonne de contact n'est pas nécessairement visible en entier pour la caméra, ceci dépendant de l'angle d'ouverture de la caméra, ce qui constitue un inconvénient. En outre, il fallait beaucoup de temps pour comprendre la situation globale, du fait que les vitesses d'écoulement observées, les vecteurs vitesse d'écoulement, les bulles et autres, étaient indiqués numériquement, ce qui constituait un inconvénient.
L'un des buts de la présente invention est de fournir un procédé pour traiter l'eau, dans lequel la vitesse d'écoulement de l'eau et le vecteur vitesse d'écoulement dans toute la colonne de contact soient indiqués d'une manière intelligible par un dispositif d'affichage.
Le procédé pour traiter l'eau selon la présente invention concerne une colonne de contact comportant une porte d'entrée et une porte de sortie, et comporte les étapes consistant à détecter la vitesse d'écoulement du liquide déversé via la porte d'entrée de la colonne de contact à l'aide d'un détecteur de vitesse d'écoulement, sélectionner la hauteur de la porte d'entrée en tant que valeur standard, obtenir un vecteur vitesse d'écoulement en déterminant si la hauteur de la porte de sortie est égale à la valeur standard ou est inférieure à la valeur standard, diviser la colonne de contact en plusieurs mailles dans la direction X et dans la direction Y, indiquer le vecteur vitesse d'écoulement dans chacune des mailles par une flèche, sélectionner une couleur à partir d'une table de classification des couleurs, chacune des couleurs désignant une plage de vitesses d'écoulement classifiée, sur la base de la vitesse d'écoulement observée, et indiquer la vitesse d'écoulement dans chacune des mailles en utilisant la couleur sélectionnée.
On va maintenant décrire la présente invention, à titre d'exemple uniquement, en se reportant aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe schématique de la colonne de contact d'un équipement de traitement des eaux selon un mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 2 est une vue en plan schématique du dessus de la colonne de contact représentée sur la figure 1,
- la figure 3 est une vue en coupe prise à peu près le long de la ligne A-A de la figure 2,
- la figure 4 est une représentation schématique du système de commande entier de l'équipement de traitement des eaux représenté sur la figure 1,
- la figure 5 est une illustration destinée à expliquer le déroulement des calculs dans le processeur de commande représenté sur la figure 2,
- la figure 6 est un graphe indiquant la relation existant entre vitesse d'écoulement observée et classification des couleurs, chacune des couleurs désignant une plage de vitesses d'écoulement classifiée,
- la figure 7 est un graphe indiquant la relation existant entre le nombre observé de bulles et la classification des couleurs, chacune des couleurs désignant une plage de nombres de bulles classifiée,
- la figure 8 est un exemple d'illustration représentant les vitesses d'écoulement dans la colonne de contact représentée sur la figure 1, utilisant la classification des couleurs désignant les plages de vitesses d'écoulement classifiées, et
- la figure 9 est un exemple d'illustration représentant les nombres de bulles dans la colonne de contact représentée sur la figure 1, utilisant la classification des couleurs désignant les plages de nombres de bulles classifiées.
- la figure 1 est une vue en coupe schématique de la colonne de contact d'un équipement de traitement des eaux selon un mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 2 est une vue en plan schématique du dessus de la colonne de contact représentée sur la figure 1,
- la figure 3 est une vue en coupe prise à peu près le long de la ligne A-A de la figure 2,
- la figure 4 est une représentation schématique du système de commande entier de l'équipement de traitement des eaux représenté sur la figure 1,
- la figure 5 est une illustration destinée à expliquer le déroulement des calculs dans le processeur de commande représenté sur la figure 2,
- la figure 6 est un graphe indiquant la relation existant entre vitesse d'écoulement observée et classification des couleurs, chacune des couleurs désignant une plage de vitesses d'écoulement classifiée,
- la figure 7 est un graphe indiquant la relation existant entre le nombre observé de bulles et la classification des couleurs, chacune des couleurs désignant une plage de nombres de bulles classifiée,
- la figure 8 est un exemple d'illustration représentant les vitesses d'écoulement dans la colonne de contact représentée sur la figure 1, utilisant la classification des couleurs désignant les plages de vitesses d'écoulement classifiées, et
- la figure 9 est un exemple d'illustration représentant les nombres de bulles dans la colonne de contact représentée sur la figure 1, utilisant la classification des couleurs désignant les plages de nombres de bulles classifiées.
L'équipement de traitement des eaux de la présente invention va maintenant être expliqué en référence aux figures 1 à 5.
La figure 4 est une illustration destinée à expliquer le système de commande entier de la présente invention. La totalité des données numériques observées par un dispositif de mesure de débit d'eau 2, situé au niveau de la porte d'entrée de la colonne de contact 1, et par un détecteur de vitesse de liquide 12, situé au niveau de la partie supérieure de porte d'entrée 5A de la colonne de contact 1, sont transmises à l'unité de données mesurées 11. De plus, pour calculer les conditions de fonctionnement optimales, la totalité des données numériques observées par un dispositif de mesure de niveau d'eau 13, un thermomètre 14, un dispositif de mesure de la qualité de l'eau 15, un dispositif de mesure de débit gazeux 9, une jauge de pression 17, un thermomètre 18 d'un ozoneur 16, un dispositif de surveillance de l'ozone 19 et un dispositif de surveillance des gaz rejetés d'un destructeur d'ozone 20 sont transmises à l'unité de données mesurées 11.
Ces données sont transférées depuis l'unité de données mesurées 11 vers un processeur de commande 22, et un calcul, que l'on décrira ultérieurement, est effectué.
Le résultat du calcul est affiché sur un dispositif d'affichage 23, et, concurremment, le processeur de commande transmet un signal d'instruction à des vannes de commande 3A et 3B, afin d'ajuster l'ouverture des vannes de commande 3A et 3B pour laisser entrer l'eau à traiter W à l'intérieur de la colonne de contact.
Un fichier de données 24 est utilisé pour mettre sous fichier des éléments particuliers parmi les résultats calculés afin de prédire les variations futures, et est utilisé pour mémoriser un historique des résultats du calcul et en déduire les tendances futures.
On va maintenant décrire en détail la colonne de contact 1, en référence à la figure 1. La figure 1 est une vue en coupe schématique de la colonne de contact 1 d'un équipement de traitement des eaux d'une usine de traitement des eaux de robinet, qui est destinée à disperser de l'ozone gazeux dans de l'eau.
La colonne de contact 1 est une sorte de réservoir d'eau 1 comportant une porte d'entrée 5A, une porte intermédiaire 5B, une porte de sortie 5C et une partie de mise en communication 6, et la colonne de contact 1 est divisée en un réacteur d'ozone 7 et en un réacteur de rétention 8 par la porte intermédiaire 5B et la porte de sortie 5C. La hauteur de la porte de sortie 5C sur la figure 1 est prévue pour être inférieure à la hauteur de la porte d'entrée 5A. L'eau à traiter W pénètre dans un canal d'amenée 4, à partir de la partie inférieure gauche de la colonne de contact 1, via le dispositif de mesure de débit d'eau 2 et la vanne de commande 3B. L'eau à traiter, qui s'écoule au-dessus de la porte d'entrée 5A, est traitée en suivant plusieurs étapes au cours desquelles celle-ci entre dans le réacteur d'ozone à partir du canal d'amenée 4, change cie de direction d'écoulement en rencontrant la porte intermédiaire 5B pour aller vers le bas, change à nouveau de direction d'écoulement en allant vers le haut après avoir traversé la partie de mise en communication 6, passe au-dessus de la porte de sortie 5C pour entrer dans le réacteur de rétention 8, puis est relâchée vers la droite à partir de la partie inférieure droite de la colonne de contact 1.
Lorsque la hauteur de la porte d'entrée 5A est supérieure à la hauteur de la porte de sortie 5C, la hauteur de la porte de sortie 5C est déterminée par le dispositif de mesure de niveau d'eau 13, et la valeur observée pour la hauteur est entrée sur le processeur de commande 22 via l'unité de données mesurées 11. Conformément au processeur de commande 22, le vecteur vitesse d'écoulement est déterminé par comparaison en déterminant si la valeur observée par le dispositif de mesure de niveau d'eau est supérieure ou inférieure à un niveau d'eau standard, mémorisé précédemment dans une mémoire du processeur de commande 22.
D'autre part, lorsque la colonne de contact est réalisée de telle sorte que la hauteur de la porte d'entrée 5A soit la même que la hauteur de la porte de sortie 5C, le vecteur vitesse d'écoulement est toujours tel que o z 0 (horizontal), et il en résulte ceci comme avantage que la capacité de mémorisation requise pour le processeur de commande 22 est moins élevée que dans le cas où les hauteurs des deux portes sont mutuellement différentes, du fait que le niveau d'eau standard et analogues n'ont pas à être mémorisés dans le processeur de commande 22.
Les ouvertures des vannes de commande 3A et 3B sont commandées de manière à ce que l'on ait une quantité d'eau telle que vl = v2, dans le cas uniquement où les données de vl et v2 (vl et v2 sur la figure 2) du détecteur de vitesse de liquide 12 de la figure 2 et de la figure 3 ne sont pas identiques.
La figure 2 est une vue en plan schématique et la figure 3 est une vue en coupe destinées à représenter, respectivement, la colonne de contact 1 supposée permettre de mesurer les conditions initiales afin de réaliser un calcul exact.
En se reportant à la figure 2, l'eau à traiter
W pénètre dans plusieurs, par exemple deux, colonnes de contact 1 en commandant deux vannes de commande 3B. Lorsque l'eau pénètre dans le canal d'amenée 4 via la vanne 3B, la distribution des vitesses d'écoulement est telle que la vitesse la plus élevée se trouve au milieu du courant créé et les vitesses les plus faibles aux extrémités du courant créé. La vitesse d'écoulement moyenne du courant créé au niveau de la porte d'entrée 5A coïncide avec un point intermédiaire X situé entre le milieu du courant et les extrémités du courant. En conséquence, si un détecteur de vitesse 12 est installé au niveau du point X, c'est-à-dire en v1 ou v2, la vitesse d'écoulement moyenne peut être déterminée.
W pénètre dans plusieurs, par exemple deux, colonnes de contact 1 en commandant deux vannes de commande 3B. Lorsque l'eau pénètre dans le canal d'amenée 4 via la vanne 3B, la distribution des vitesses d'écoulement est telle que la vitesse la plus élevée se trouve au milieu du courant créé et les vitesses les plus faibles aux extrémités du courant créé. La vitesse d'écoulement moyenne du courant créé au niveau de la porte d'entrée 5A coïncide avec un point intermédiaire X situé entre le milieu du courant et les extrémités du courant. En conséquence, si un détecteur de vitesse 12 est installé au niveau du point X, c'est-à-dire en v1 ou v2, la vitesse d'écoulement moyenne peut être déterminée.
En se reportant à la figure 3, l'eau à traiter
W pénètre dans le canal d'amenée 4 en se dirigeant vers le haut à partir du bas et la distribution des vitesses d'écoulement est telle que la vitesse la plus élevée se trouve au milieu du courant et les vitesses les plus faibles aux extrémités du courant. La vitesse d'écoulement moyenne du courant créé dans le réacteur d'ozone 7 au niveau de la porte d'entrée 5A coïncide avec un point intermédiaire X situé entre la surface du courant créé sur la porte d'entrée 5A et l'extrémité supérieure de la porte d'entrée SA. Par conséquent, si un détecteur de vitesse 12 est installé au niveau du point X entre la surface du courant créé sur la porte d'entrée 5A et l'extrémité supérieure de la porte d'entrée 5A, la vitesse d'écoulement moyenne peut être déterminée avec exactitude.
W pénètre dans le canal d'amenée 4 en se dirigeant vers le haut à partir du bas et la distribution des vitesses d'écoulement est telle que la vitesse la plus élevée se trouve au milieu du courant et les vitesses les plus faibles aux extrémités du courant. La vitesse d'écoulement moyenne du courant créé dans le réacteur d'ozone 7 au niveau de la porte d'entrée 5A coïncide avec un point intermédiaire X situé entre la surface du courant créé sur la porte d'entrée 5A et l'extrémité supérieure de la porte d'entrée SA. Par conséquent, si un détecteur de vitesse 12 est installé au niveau du point X entre la surface du courant créé sur la porte d'entrée 5A et l'extrémité supérieure de la porte d'entrée 5A, la vitesse d'écoulement moyenne peut être déterminée avec exactitude.
Un gaz ozonisé est transféré via un dispositif de mesure de débit gazeux 9, et est dispersé dans l'eau sous la forme de petites bulles par des diffuseurs 10, réalisés en un matériau céramique (taille des pores comprise entre 50 et 60 um) et installés au niveau d'une partie inférieure du réacteur d'ozone 7. Du fait que le gaz ozonisé a une pression supérieure à la perte de charge due à la profondeur d'eau dispersante et au diffuseur 10 lui-même, le gaz ozonisé peut être dispersé dans l'eau. Les bulles d'ozone dispersées dans l'eau sont dissoutes dans l'eau, et l'ozone entraîne une réaction d'oxydation avec les matières organiques contenues dans l'eau. Le gaz ozonisé qui n'a participé à aucune réaction, qui n'est pas dissout dans l'eau, est rendu inoffensif par le destructeur d'ozone 20, et est relâché dans l'atmosphère. La réaction d'oxydation du gaz ozonisé et de l'eau à traiter dans le réacteur d'ozone 7 nécessite environ 5 minutes. En outre, le réacteur de rétention 8 est conçu pour que la réaction de l'ozone dissout ait à peu près 5 minutes de plus.
L'écoulement macroscopique de l'eau à traiter est indiqué par des flèches sur la figure 1. Lorsque o # 0, l'eau s'écoule vers la droite avec une force considérable dans une direction horizontale, et change de direction d'écoulement, vers le bas, lorsqu'elle rencontre la porte intermédiaire 5B. Par conséquent, la région dans laquelle s'établit un écoulement de court-circuit (courant rapide) est grande, et la partie centrale du réacteur d'ozone 7 crée un tourbillon contribuant à for mer une région dans laquelle l'écoulement est retenu (écoulement lent). Lorsque l'on augmente O vers le bas, la région dans laquelle s'établit un écoulement de court-circuit change de direction et s'incline vers le bas et la droite. La réaction d'oxydation du gaz ozonisé, qui est dispersé par le diffuseur 10 et remonte vers le haut, avec l'eau à traiter s'effectue dans le réacteur d'ozone 7. Par conséquent, une condition idéale, eu égard à la distribution des vitesses d'écoulement, est de réduire à la fois l'écoulement de court-circuit et llécou- lement retenu afin d'obtenir une bonne homogénéisation dans le réacteur d'ozone 7.
On va maintenant expliquer des procédés pour obtenir la vitesse d'écoulement, le vecteur vitesse et le nombre de bulles.
Le détecteur de vitesse d'écoulement 12 et le dispositif de mesure de niveau d'eau 13, par exemple, un dispositif de mesure de niveau à ultrasons, sont installés au niveau de la partie 1A formant plafond de la colonne de contact, au-dessus de la porte d'entrée 5A et de la porte de sortie 5C. Les données observées par le détecteur de vitesse d'écoulement 12 et le dispositif de mesure de niveau d'eau 13 sont entrées sur l'unité de données mesurées 11, puis sont transférées vers le processeur de commande 22. Conformément au processeur de commande 22, la vitesse d'écoulement, le vecteur vitesse et le nombre de bulles sont obtenus de la manière suivante
la vitesse d'écoulement est observée par le détecteur de vitesse d'écoulement 12 installé dans l'eau au-dessus de la porte d'entrée 5A. Les données observées sont entrées sur le processeur de commande via le trajet mentionné ci-dessus. Le dispositif de mesure de niveau d'eau 13 détecte si les niveaux d'eau sur la porte d'entrée 5A et la porte de sortie 5C sont identiques, ou si le niveau d'eau sur la porte de sortie 5C est inférieur au niveau d'eau sur la porte d'entrée 5A. Lorsque les niveaux d'eau sont identiques, la quantité d'eau est importante, et le vecteur vitesse est horizontal. Lorsque le niveau d'eau sur la porte de sortie 5C est inférieur au niveau d'eau sur la porte d'entrée 5A, la quantité d'eau est faible, et le vecteur vitesses est incliné vers le bas. Lorsque les hauteurs de la porte d'entrée et de la porte de sortie diffèrent, la hauteur de la porte de sortie est déterminée par le dispositif de mesure de niveau d'eau 13, les données observées sont entrées sur l'unité de données mesurées 11, et sont transférées vers le processeur de commande 22.
la vitesse d'écoulement est observée par le détecteur de vitesse d'écoulement 12 installé dans l'eau au-dessus de la porte d'entrée 5A. Les données observées sont entrées sur le processeur de commande via le trajet mentionné ci-dessus. Le dispositif de mesure de niveau d'eau 13 détecte si les niveaux d'eau sur la porte d'entrée 5A et la porte de sortie 5C sont identiques, ou si le niveau d'eau sur la porte de sortie 5C est inférieur au niveau d'eau sur la porte d'entrée 5A. Lorsque les niveaux d'eau sont identiques, la quantité d'eau est importante, et le vecteur vitesse est horizontal. Lorsque le niveau d'eau sur la porte de sortie 5C est inférieur au niveau d'eau sur la porte d'entrée 5A, la quantité d'eau est faible, et le vecteur vitesses est incliné vers le bas. Lorsque les hauteurs de la porte d'entrée et de la porte de sortie diffèrent, la hauteur de la porte de sortie est déterminée par le dispositif de mesure de niveau d'eau 13, les données observées sont entrées sur l'unité de données mesurées 11, et sont transférées vers le processeur de commande 22.
Le processeur de commande 22 détermine le vecteur vitesse en examinant si le niveau d'eau observé par le dispositif de mesure de niveau d'eau est supérieur ou est inférieur à la valeur standard qui a été préalablement mémorisée dans la mémoire du processeur de commande.
Lorsque la colonne de contact est réalisée de telle sorte que la hauteur de la porte d'entrée 5A soit la même que la hauteur de la porte de sortie 5C, le vecteur vitesse d'écoulement est toujours tel que O 0 (horizontal), et l'on obtient ceci comme avantage qu'une capacité de mémorisation moindre est nécessaire pour le processeur de commande 22 par comparaison avec le cas dans lequel les hauteurs des deux portes diffèrent l'une de l'autre, du fait que le niveau d'eau standard et analogue n'ont pas à être mémorisés dans le processeur de commande 22.
Ensuite, l'intérieur de la colonne de contact est divisé en plusieurs mailles à la fois dans la direction X et dans la direction Y, comme représenté sur la figure 8 et sur la figure 9, et le calcul suivant est effectué après avoir entré la vitesse d'écoulement observée, le niveau d'eau et la quantité de gaz ozonisé mentionnés ci-dessus sur le processeur de commande 22.
Ici, l'équation du mouvement est exprimée de la manière suivante #/#t(pa . vb) + #(pa vb . vb) = -Vpa - V8a + Fsa - V(Pa vb vb) + Rsva ... (1)
où
p = densité,
P = pression,
v = vitesse d'écoulement,
Fs = moment de transfert par unité de volume.
où
p = densité,
P = pression,
v = vitesse d'écoulement,
Fs = moment de transfert par unité de volume.
temps t,
Rs = coefficient de variation de la densité du
fluide,
le symbole a indique une moyenne temporelle, b indique une moyenne par cumul de masse, et c indique une variation par rapport à cette moyenne par cumul de masse.
Rs = coefficient de variation de la densité du
fluide,
le symbole a indique une moyenne temporelle, b indique une moyenne par cumul de masse, et c indique une variation par rapport à cette moyenne par cumul de masse.
L'équation de la loi de conservation de la masse est exprimée de la manière suivante
8P/8t + V(pa vb) = Rsa ... (2)
En relation avec les bulles de gaz ozonisé, l'équation du mouvement suivante est établie #Dp3 /6 .(pp . #Up)/#t = #Dp2 /4 .[Cd . pf | Uf | (Uf + U'f = Up)]/ 2 + (#Dp3 . p, tg)/6 ... (3)
où
pf = densité de liquide,
pP = densité de bulles (densité de gaz
pg + densité moléculaire ajoutée au li
quide)
Dp = taille des bulles,
Cd = coefficient de traînée,
Up = vitesse des bulles,
Uf = vitesse du liquide,
U'f = vitesse de fluctuation, et
g = constante de gravité.
8P/8t + V(pa vb) = Rsa ... (2)
En relation avec les bulles de gaz ozonisé, l'équation du mouvement suivante est établie #Dp3 /6 .(pp . #Up)/#t = #Dp2 /4 .[Cd . pf | Uf | (Uf + U'f = Up)]/ 2 + (#Dp3 . p, tg)/6 ... (3)
où
pf = densité de liquide,
pP = densité de bulles (densité de gaz
pg + densité moléculaire ajoutée au li
quide)
Dp = taille des bulles,
Cd = coefficient de traînée,
Up = vitesse des bulles,
Uf = vitesse du liquide,
U'f = vitesse de fluctuation, et
g = constante de gravité.
Dans l'équation (3) ci-dessus, le terme #Dp2 /4 . [Cd . pf | Uf - Up | (Uf + U'f = Ut)]/2 indique une composante de traînée, et le terme (sep3 p, tg)/6 indique une composante de poussée.
L'équation du mouvement des bulles est calculée sur la base de la vitesse ascensionnelle des bulles (force de poussée) et de la force de traînée. La vitesse ascensionnelle initiale des bulles diffusées par le diffuseur 10 est déterminée par observation expérimentale.
C'est-à-dire que la valeur observée pour la composante de poussée est donnée par la vitesse ascensionnelle des bulles diffusées par seconde par le diffuseur 10, de l'ordre de 20 + 5 cm/s. La vitesse ascensionnelle initiale des bulles est une variable du fait que la quantité de gaz dispersé varie selon l'ouverture de la vanne de commande 3A.
Les équations simultanées (1) à (3) basées sur une loi naturelle ont été résolues numériquement par un calculateur numérique pour chacune des mailles, et le vecteur vitesse, la vitesse d'écoulement, et le nombre de bulles par mailles pendant une durée définie ont été calculés par le processeur de commande 22 en suivant le flux de traitements représenté sur la figure 5.
La figure 5 illustre un flux de traitements pour expliquer les étapes fondamentales parcourues par le processeur de commande 22.
O Des données d'entrée relatives aux formes (conditions aux limites de dimensions ramenées à une échelle équivalente et niveaux d'eau) et aux sections transversales, basées sur la structure de la colonne de contact 1, sont divisées en plusieurs mailles dans la direction X et dans la direction Y, pour établir une condition de calcul sur les formes de la colonne de contact 1 et mailler le traitement des entrées.
Les données observées, telles que la quantité d'eau à traiter (Q), la quantité de gaz ozonisé (G), les vitesses d'écoulement vl et v2 au niveau de la porte d'entrée 5A, et le niveau d'eau (AL) au niveau du dispositif de mesure de niveau d'eau 13, sont entrées, et le débit et la vitesse sont calculés d'après l'équation du mouvement (1) (l'équation est discrètisée par calcul différentiel afin de former des équations algébriques linéaires et les équations algébriques linéaires sont résolues par résolution répétitive).
z La pression est calculée par calcul différentiel à partir de l'équation (2) exprimant la loi de conservation de la masse. Ensuite, des données d'affichage relatives au vecteur vitesse et à la vitesse d'écoulement pour chacune des mailles sont préparées par un logiciel d'affichage sur la base du graphe indiquant la relation entre vitesses d'écoulement observées et couleurs classifiées, représenté sur la figure 6. Lorsque l'entrée de la donnée observée varie, la variation est automatiquement détectée et un nouveau calcul est effectué.
z La force de poussée et la force de traînée des bulles sont calculées, et les nombres de bulles (concentrations en bulles) pour chacune des mailles sont calculés en utilisant l'équation du mouvement. Ensuite, des données d'affichage relatives au nombre de bulles pour chacune des mailles sont préparées par un logiciel d'affichage sur la base du graphe indiquant la relation entre vitesses d'écoulement observées et couleurs classifiées, représenté sur la figure 7.
Ensuite, les résultats du calcul effectué par le processeur de commande 22 sont affichés sur le dispositif d'affichage 23 en utilisant les graphes caractéristiques des figures 6 et 7 afin de faciliter la visualisation.
Ainsi, conformément à la présente invention, la vitesse d'écoulement et le nombre de bulles, obtenus par calcul à partir des équations (1) à (3), sont associés à une couleur spécifique sur la base des relations existant entre vitesses d'écoulement, nombres de bulles et couleurs classifiées, représentées sur les figures 6 et 7, les vitesses d'écoulement et les nombres de bulles étant reportés sur l'axe des ordonnées Y sur les figures 6 et 7, respectivement, et les couleurs associées étant indiquées sur les axes des abscisses X1 et X2. Ces graphes sont expliqués ci-après.
(a) Si l'on indique par Y les vitesses d'écoulement et par X1 les couleurs classifiées, comme représenté sur la figure 6, la relation entre Y et X1 peut être exprimée par l'équation suivante
X1 = AY ... (4)
où A = constante de proportionnalité entre Y et
X1.
X1 = AY ... (4)
où A = constante de proportionnalité entre Y et
X1.
En substituant à Y, dans l'équation (4), la vitesse d'écoulement calculée à partir de la valeur observée par le détecteur de vitesse 12 par le calcul expliqué précédemment, par exemple, Y = 0,7 m/s, une couleur classifiée correspondante, par exemple la couleur orange, peut être déterminée sur l'axe des abscisses. La relation entre vitesses d'écoulement Y et couleurs X1, obtenue comme expliqué ci-dessus, est la suivante.
Sur la base de plages de vitesses d'écoulement, chacune des vitesses d'écoulement peut être associée à une couleur spécifiée, la plage des vitesses d'écoulement allant de 1,0 m/s à 0,8 m/s étant associée au rouge par convention,
0,8 m/s à 0,6 m/s à l'orange,
0,6 m/s à 0,4 m/s au jaune,
0,4 m/s à 0,2 m/s au vert,
0,2 m/s à 0,1 m/s au bleu, et
moins de 0,1 m/s au violet.
0,8 m/s à 0,6 m/s à l'orange,
0,6 m/s à 0,4 m/s au jaune,
0,4 m/s à 0,2 m/s au vert,
0,2 m/s à 0,1 m/s au bleu, et
moins de 0,1 m/s au violet.
Les vecteurs vitesse déterminés par le dispositif de mesure de niveau d'eau 13 peuvent être indiqués par des flèches Z1, qui sont coloriées avec la couleur spécifiée associée à la vitesse d'écoulement au niveau de la position représentée sur la figure 8. En traçant les flèches Z1 sur la figure 8, les vecteurs vitesse dans la colonne de contact 1 peuvent être visualisés, et la couleur indiquant la vitesse d'écoulement permet de comprendre facilement la relation entre vitesse d'écoulement et vecteurs vitesse.
(b) Ensuite, le nombre de bulles va être explique.
En indiquant par Y les nombres de bulles et en indiquant par X2 les couleurs classifiées, comme représenté sur la figure 7, la relation entre Y et X2 peut être exprimée par l'équation suivante
X2 = AY ... (5)
où A = constante de proportionnalité entre Y et
X2.
X2 = AY ... (5)
où A = constante de proportionnalité entre Y et
X2.
En substituant à Y, dans l'équation (5), le nombre de bulles, une couleur correspondante peut être spécifiée en même temps. Par exemple, si les bulles Z2 représentées sur la figure 9 sont au nombre de Y = 800, une couleur spécifiée correspondante, sur la base de l'équation (5), est déterminée comme étant X2 = jaune. La relation entre le nombre de bulles Y et la couleur X2 obtenue comme expliqué ci-dessus est la suivante.
Sur la base de la plage de distribution des bulles (le nombre de bulles), chacun des nombres de bulles peut être associé à une couleur spécifiée, la plage de nombres de bulles allant de 2500 à 1500 éléments étant associée au rouge, par convention,
1500 à 1000 éléments au orange,
1000 à 500 éléments au jaune,
500 à 300 éléments au vert,
300 à 100 éléments au bleu, et
moins de 100 éléments au violet.
1500 à 1000 éléments au orange,
1000 à 500 éléments au jaune,
500 à 300 éléments au vert,
300 à 100 éléments au bleu, et
moins de 100 éléments au violet.
Pour afficher concurremment à la fois les données (a) et (b) ci-dessus avec les vecteurs vitesse, les couleurs spécifiées pour les vitesses d'écoulement et les nombres de bulles sont modifiées de manière à ne pas se chevaucher. Par exemple, la flèche indiquant le vecteur vitesse d'écoulement est coloriée avec une couleur spécifiée, qui est différente de la couleur du fond indiquant la distribution des bulles, ou la flèche coloriée est entourée d'une couleur différente de la couleur du fond.
L'affichage de couleurs classifiées, mentionné ci-dessus, dédié à l'affichage des vitesses d'écoulement, l'affichage de flèches directionnelles dédié à l'affichage des vecteurs vitesse, et l'affichage de couleurs classifiées dédié à l'affichage de la distribution des bulles (le nombre de bulles) sont tous gérés dans le dispositif d'affichage 23. Les détails de l'affichage réalisé par le dispositif 23 sont tels que représentés sur les figures 8 et 9, et la relation entre vitesse d'écoulement, vecteur vitesse, et nombre de bulles peut être facilement visualisée par comparaison avec la technique antérieure. Sur la base de la visualisation ci-dessus, un traitement économique de l'eau peut être effectué en commandant les vannes de commande 3A et 3B à l'aide du processeur de commande 22 sur la base de la charge, c'est-àdire de la quantité d'eau consommée, afin de commander la vitesse d'écoulement et le nombre de bulles.
Les mêmes avantages que ceux apportés par le mode de réalisation ci-dessus peuvent être apportés par la variante suivante de la présente invention.
(1) Du fait que la colonne de contact 1 possède la structure représentée sur la figure 8, le procédé qui consiste à diviser en mailles la struc placé par une division tridimensionnelle suivant trois directions (directions X-Y-Z), et l'affichage peut aussi être remplacé par un affichage tridimensionnel (l'état à l'intérieur de la colonne de contact peut être visualisé plus précisément).
(2) Le processeur de commande 22 sur la figure 2 peut être remplacé par un processeur du type autonome et divers paramètres contenus dans l'unité de données mesurées 11 sont entrés manuellement dans le processeur pour effectuer le calcul représenté sur la figure 7. Les résultats obtenus sont délivrés en sortie sur le dispositif d'affichage 23 pour un affichage en couleurs (un dispositif simple et peu coûteux peut être réalisé).
(3) En omettant les vannes de commande 3A et 3B représentées sur la figure 2, ou en les maintenant complètement ouvertes, la taille de l'entrée du canal d'amenée 4 peut être modifiée de manière à faire en sorte que la vitesse d'écoulement vl, détectée par le dispositif de mesure de vitesse d'écoulement 12, soit égale à v2 (une commande simple peut être réalisée).
(4) Sur la figure 1, un mode de réalisation de la présente invention qui est appliqué à une usine de traitement des eaux de robinet est indiqué. Cependant, un procédé identique à celui du premier mode de réalisation pour indiquer la vitesse d'écoulement et autres peut être appliqué au cas dans lequel de l'air, de l'oxygène ou un gaz ozonisé sont dispersés dans un réservoir d'aération d'une usine de traitement des eaux usées.
(5) Du fait que la réaction d'ozonation de l'eau à traiter W et du gaz ozonisé est à peu près proportionnelle à l'état du mélange gaz-liquide, la réaction d'ozonation (efficacité du transfert de l'ozone, taux de diminution des matières organiques, et ainsi de suite) par maille est calculée d'après une équation de calcul de la réaction d'ozonation en utilisant l'unité de données mesurées 11 représentée sur la figure 2, et est affichée avec une couleur classifiée (la réaction d'ozonation peut être clairement visualisée, ce qui facilite la compréhension, par des opérateurs, de l'effet qu'a le traitement).
Conformément à la présente invention, l'état du mélange liquide-gaz dans la colonne de contact, invisible comme dans une chambre noire, devient visible à l'oeil nu grâce aux étapes consistant à mesurer la quantité d'eau à traiter, la vitesse d'écoulement et le vecteur vitesse de l'eau au-dessus de la porte d'entrée, et le degré de dispersion du gaz ozonisé, à effectuer le calcul en prenant les données mesurées ci-dessus comme conditions initiales pour les mettre sous forme numérique en utilisant des mailles, et à afficher le vecteur vitesse par des flèches, et la vitesse d'écoulement et le nombre de bulles par des couleurs classifiées.
En outre, le vecteur vitesse peut être facilement détecté en suivant les étapes consistant à mesurer la vitesse d'écoulement du liquide au-dessus de la porte d'entrée et de la porte de sortie de la colonne de contact à l'aide du détecteur de vitesse, et en jugeant si les niveaux d'eau au-dessus des deux portes sont identiques ou si le niveau d'eau au-dessus de la porte de sortie est inférieur au niveau d'eau au-dessus de la porte d'entrée.
Claims (5)
1. Procédé pour traiter un liquide dans une colonne de contact comportant une porte d'entrée et une porte de sortie, et le détecter, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à
détecter une vitesse d'écoulement du liquide au-dessus de la porte d'entrée (5A) à l'aide d'un détecteur de vitesse d'écoulement (12),
sélectionner la hauteur de la porte d'entrée en tant que valeur standard,
obtenir un vecteur vitesse, par comparaison, en examinant si la hauteur de la porte de sortie (5C) est égale à la valeur standard, ou est inférieure à la valeur standard,
diviser la colonne de contact en plusieurs mailles dans une direction X et dans une direction Y,
afficher le vecteur vitesse dans chaque maille à l'aide d'une flèche,
sélectionner une couleur classifiée correspondante sur la base de la vitesse d'écoulement obtenue dans la maille en utilisant une table de couleurs classifiées, et
afficher la vitesse d'écoulement dans chaque maille à l'aide de la couleur correspondante sélectionnée.
2. Procédé pour traiter un liquide dans une colonne de contact comportant une porte d'entrée et une porte de sortie, et le détecter, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à
détecter une vitesse d'écoulement du liquide au-dessus de la porte d'entrée (5A) à l'aide d'un détecteur de vitesse d'écoulement (12),
sélectionner la hauteur de la porte d'entrée en tant que valeur standard,
obtenir un vecteur vitesse, par comparaison, en examinant si la hauteur de la porte de sortie est égale à la valeur standard, ou inférieure à la valeur standard,
diviser la colonne de contact en plusieurs mailles dans une direction X et une direction Y,
afficher le vecteur vitesse dans chaque maille à l'aide d'une flèche,
déterminer le nombre de bulles par maille et par unité de temps en calculant par calcul différentiel la vitesse ascensionnelle des bulles de gaz lorsque le gaz est injecté au niveau d'une partie inférieure de la colonne de contact et le vecteur vitesse dans chaque maille de la colonne de contact,
sélectionner une couleur correspondante sur la base du nombre de bulles obtenu dans chaque maille en utilisant une table de couleurs classifiées, et
afficher le nombre de bulles dans chaque maille à l'aide de la couleur correspondante sélectionnée.
3. Procédé pour traiter un liquide et le détecter selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que
les valeurs observées par un détecteur de vitesse d'écoulement (12), qui détecte la vitesse d'écoulement du liquide s'écoulant au-dessus de la porte d'entrée (5A) de la colonne de contact, par un dispositif de mesure de niveau d'eau (13) qui détecte le vecteur vitesse et par un dispositif de mesure de débit gazeux (9) qui détecte le nombre de bulles sont entrées sur un processeur de commande (22),
le processeur de commande calcule la vitesse d'écoulement, des flèches et le nombre de bulles qui sont convertis à partir du vecteur vitesse, à partir desdites valeurs observées,
le processeur de commande prépare en outre une table de couleurs classifiées correspondant à la vitesse d'écoulement et au nombre de bulles, et
un dispositif d'affichage (23) affiche graphiquement la vitesse d'écoulement, le nombre de bulles, et les flèches en correspondance avec ladite table de couleurs classifiées.
4. Procédé pour traiter un liquide et le détecter, caractérisé en ce que
une vitesse d'écoulement et un vecteur vitesse sont obtenus conformément aux étapes consistant à
ajuster la hauteur d'une porte d'entrée (5A), dans une colonne de contact, à une valeur supérieure à la hauteur d'une porte de sortie (5C),
mesurer la vitesse d'écoulement du liquide s'écoulant au-dessus de la porte d'entrée à l'aide d'un détecteur de vitesse d'écoulement,
sélectionner la hauteur de la porte d'entrée en tant que valeur standard, et
obtenir le vecteur vitesse, par comparaison, en examinant si la hauteur de la porté de sortie est identique ou est inférieure à la valeur standard.
5. Procédé pour traiter un liquide et le détecter selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que
la vitesse d'écoulement et le vecteur vitesse sont uniformisés dans chacune d'entre plusieurs colonnes de contact en commandant des vannes de commande (3A, 3B) agencées à l'entrée de chacune des plusieurs colonnes de contact.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24443996A JPH1085719A (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 液体処理方法または検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2753443A1 true FR2753443A1 (fr) | 1998-03-20 |
Family
ID=17118678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9711497A Withdrawn FR2753443A1 (fr) | 1996-09-17 | 1997-09-16 | Procede pour traiter et detecter un liquide |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1085719A (fr) |
| FR (1) | FR2753443A1 (fr) |
Families Citing this family (2)
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| CN104310512B (zh) * | 2014-11-13 | 2015-09-23 | 安徽工业大学 | 水流量波动发生器及使用方法 |
| JP2023087203A (ja) * | 2021-12-13 | 2023-06-23 | 三機工業株式会社 | 水処理プラントの運転管理支援システム及び運転管理支援方法 |
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-
1996
- 1996-09-17 JP JP24443996A patent/JPH1085719A/ja active Pending
-
1997
- 1997-09-16 FR FR9711497A patent/FR2753443A1/fr not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1085719A (ja) | 1998-04-07 |
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