FR2804884A1 - DEVICE FOR DIFFUSION OF MICROBULLS OF A GAS IN A LIQUID - Google Patents

DEVICE FOR DIFFUSION OF MICROBULLS OF A GAS IN A LIQUID Download PDF

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Abstract

The invention concerns a device for diffusing gas microbubbles in a liquid. Said device can be used for generating microbubbles required for clarification by flotation of a liquid loaded with suspended matter. It can also be used for facilitating dissolution of the gas in the liquid. The method and the device of the invention are particularly designed to replace the air dissolving device (that is, the microbubble generator) in installations for clarification by dissolved air flotation. The device consists of a rotating gas diffuser housed in a body (2) wherein the liquid circulates. The high rotational speed of the diffuser enables to generate considerable friction between the liquid and the surface of the diffuser, thereby drawing from the diffuser very fine bubbles and dispersing them in the liquid.

Description

<B>DISPOSITIF DE DIFFUSION DE</B> MICROBULLES <B>D'UN</B> GAZ<B>DANS UN</B> <B>LIQUIDE</B> <B>DOMAINE TECHNIQUE</B> L'invention concerne un dispositif de diffusion de microbulles d'un gaz dans un liquide. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour générer les microbulles nécessaires<B>à</B> la clarification par flottation d'un liquide chargé en matières en suspension.<B>Il</B> peut être utilisé également pour faciliter la dissolution du gaz dans le liquide. <B> DIFFUSION DEVICE OF </ B> MICROBULLES <B> OF A </ B> GAS <B> IN A <B> <B> LIQUID </ B> <B> TECHNICAL FIELD </ B> The invention relates to a device for diffusing microbubbles of a gas in a liquid. The device according to the invention can be used to generate the necessary microbubbles <B> to </ B> the clarification by flotation of a liquid loaded with suspended matter. <B> It </ B> can also be used to facilitate the dissolution of the gas in the liquid.

Le procédé et le dispositif selon l'invention sont particulièrement destinés<B>à</B> remplacer le dispositif de dissolution d'air (c'est<B>à</B> dire le <B> </B> générateur<B> </B> de microbulles) dans les installations de clarification par flottation <B>à</B> air dissous. The method and the device according to the invention are particularly intended to replace the air dissolution device (it is <B> to </ B> to say the <B> </ B> generator <B> </ B> microbubbles) in flotation clarification plants <B> to </ B> dissolved air.

ART ANTERIEUR La flottation est un procédé de clarification de liquides chargés en matières en suspension<B>(MES).</B> Ce procédé utilise la propriété de très fines bulles de gaz d'adhérer aux particules (les<B>MES)</B> présentes dans le liquide et de les faire remonter<B>à</B> la surface du liquide. Le liquide est ainsi clarifié. PRIOR ART Flotation is a process for clarifying suspended solids <B> (MES). </ B> This process uses the property of very fine gas bubbles to adhere to particles (the <B> MES). </ B> present in the liquid and make them rise <B> to </ B> the surface of the liquid. The liquid is thus clarified.

Chaque installation de clarification par flottation est composée de deux éléments<B>-</B> le dispositif de génération des bulles de gaz et le dispositif de séparation des<B>MES</B> (ce dernier est sans rapport direct avec l'invention et ne sera pas considéré). Le dispositif de génération des bulles de gaz peut être conçu de plusieurs manières et avoir, selon la conception, des performances assez différentes. Each flotation clarification plant is composed of two elements <B> - </ B> the device for generating gas bubbles and the device for separating the <B> MES </ B> (the latter is not directly related to the invention and will not be considered). The device for generating gas bubbles can be designed in several ways and have, depending on the design, quite different performance.

En fonction de la technique de génération des bulles utilisée on peut distinguer les types suivants <B>-</B><U>diffuseurs</U> statiq <B>-</B> ues L'élément principal de ce type de dispositifs est un corps poreux fermé et immobile dans lequel le gaz est introduit sous pression. La diffusion du gaz se fait<B>à</B> travers les pores. La tailles des bulles dépend essentiellement de la tailles des pores, de la vitesse de sortie du gaz par les pores et de certaines caractéristiques physiques du liquide (température, salinité, présences de produits tensioactifs etc.). Les bulles obtenues avec ce procédé sont assez grosses<B>-</B> plus de 2 mm de diamètre. Par conséquent leur capacité d'adhérer aux particules est faible et leur vitesse de remontée dans le liquide<B>-</B> trop élevée, provoquant des turbulences et perturbant la clarification. Ce type de dispositifs a trouvé très peu d'applications industrielles. Depending on the bubble generation technique used one can distinguish the following types <B> - </ B> <U> diffusers </ U> statiq <B> - </ B> ues The main element of this type of devices is a closed and immobile porous body in which the gas is introduced under pressure. The diffusion of the gas is <B> to </ B> through the pores. The size of the bubbles depends essentially on the size of the pores, the rate of exit of the gas by the pores and certain physical characteristics of the liquid (temperature, salinity, presence of surfactants, etc.). The bubbles obtained with this process are quite large <B> - </ B> more than 2 mm in diameter. As a result, their ability to adhere to the particles is low and their rate of rise in the liquid <B> - </ B> too high, causing turbulence and disturbing the clarification. This type of device has found very few industrial applications.

<B>-</B><U>diffuseurs<B>à</B> turbine</U> L'élément principal de ce type de dispositifs est une turbine centrifuge qui est le plus souvent logée dans un corps semi-fermé (comme une pompe centrifuge avec sa turbine). Le gaz est introduit sous pression<B>à</B> l'entrée de la turbine ou bien est aspiré par la dépression crée<B>à</B> l'entrée de la turbine par sa rotation. En passant par la turbine qui tourne<B>à</B> grande vitesse, le gaz est dispersé et mélangé avec le liquide. Le mélange liquide<B>/</B> bulles de gaz est propulsé par la turbine<B>à</B> l'extérieur du corps du dispositif dans le liquide. Les bulles obtenues par ce type de dispositifs sont également grosses<B>-</B> généralement plus de<B>3</B> mm de diamètre.<B>A</B> l'échelle industrielle ce type de générateurs de bulles a trouvé des applications essentiellement dans la flottation des minerais et pour la séparation grossière des graisses dans le traitement des eaux résiduaires. <B> - </ B> <U> Diffusers <B> to </ B> Turbine </ U> The main element of this type of devices is a centrifugal turbine which is most often housed in a semi-enclosed body (like a centrifugal pump with its turbine). The gas is introduced under pressure <B> to </ B> the inlet of the turbine or is sucked by the vacuum creates <B> to </ B> the inlet of the turbine by its rotation. Going through the turbine that rotates <B> to </ B> high speed, the gas is dispersed and mixed with the liquid. The liquid mixture <B> / </ B> gas bubbles is propelled by the turbine <B> to </ B> the outside of the body of the device into the liquid. The bubbles obtained by this type of devices are also large <B> - </ B> usually more than <B> 3 </ B> mm in diameter. <B> A </ B> the industrial scale this type of generators of bubbles has found applications mainly in the flotation of ores and for the coarse separation of fats in the treatment of wastewater.

<B>-</B><U>dispositifs de pressurisation</U> La solubilité d'un gaz dans un liquide dépend fortement de la pression. Ainsi, plus la pression augmente, et plus la solubilité du gaz dans le liquide augmente. Dans les dispositifs de pressurisation, le gaz est ainsi mélangé avec le liquide sous pression afin d'augmenter la quantité de gaz dissous dans le liquide. Ensuite, le liquide enrichi (voir saturé) en gaz dissous est remis<B>à</B> la pression atmosphérique. Par conséquent, le surplus de gaz dissous dans le liquide est immédiatement re-largué sous forme de bulles. La tailles des bulles dépend essentiellement de la chute de pression, de la concentration du gaz dans le liquide, de la température et des caractéristiques physiques du liquide. Les bulles obtenus par ce type de dispositifs sont beaucoup plus fines par rapport aux bulles obtenus par les dispositifs précédents<B>-</B> leur diamètre est le plus souvent compris entre 40 et 120 #t (microns). Ces bulles, appelées <B> </B> microbulles <B> </B> adhèrent très bien aux particules et leur vitesse de remontée est faible. Elles sont bien adaptées<B>à</B> la clarification fine des liquides chargés. C'est pourquoi cette technique de génération de microbulles pour la flottation est la plus utilisée dans la pratique. Elle a donné le nom de ce type de clarification qui s'appèle <B> </B> clarification par flottation <B>à</B> air dissous<B> .</B> <B> - </ B> <U> Pressurizing Devices </ U> The solubility of a gas in a liquid is highly dependent on the pressure. Thus, as the pressure increases, the more the solubility of the gas in the liquid increases. In the pressurizing devices, the gas is thus mixed with the pressurized liquid to increase the amount of dissolved gas in the liquid. Then the enriched liquid (see saturated) in dissolved gas is delivered <B> to </ B> at atmospheric pressure. As a result, the excess gas dissolved in the liquid is immediately re-released as bubbles. The size of the bubbles depends essentially on the pressure drop, the concentration of the gas in the liquid, the temperature and the physical characteristics of the liquid. The bubbles obtained by this type of device are much thinner compared to the bubbles obtained by the previous devices <B> - </ B> their diameter is most often between 40 and 120 #t (microns). These bubbles, called <B> </ B> microbubbles <B> </ B> adhere very well to the particles and their rate of ascent is low. They are well adapted <B> to </ B> fine clarification of liquids loaded. This is why this microbubble generation technique for flotation is the most used in practice. It gave the name of this type of clarification which is called <B> </ B> clarification by flotation <B> to </ B> dissolved air <B>. </ B>

Les dispositifs de pressurisation sont en général composés de deux éléments<B>:</B> la pompe de pressurisation, qui sert<B>à</B> faire monter la pression dans le liquide <B>-</B> le ballon (ou le tube) de pressurisation, assurant un certain temps de contact nécessaire<B>à</B> la dissolution du gaz dans le liquide. Pressurizing devices are generally composed of two elements: <B>: </ B> the pressurizing pump, which serves <B> to </ B> to raise the pressure in the liquid <B> - </ B> the balloon (or tube) pressurizing, ensuring a certain contact time necessary <B> to </ B> the dissolution of the gas in the liquid.

En général, le gaz est injecté dans le circuit entre la pompe de pressurisation et le ballon, ou bien directement dans le ballon. Certains constructeurs utilisent des pompes centrifuge particulières et injectent le gaz directement dans le corps de la pompe pour améliorer le mélange. In general, the gas is injected into the circuit between the pressurization pump and the balloon, or directly into the balloon. Some manufacturers use special centrifugal pumps and inject gas directly into the pump body to improve mixing.

Les dispositifs de pressurisation sont bien connus et utilisés depuis plusieurs décennies. Ils fonctionnent bien et donnent entièrement satisfaction sur le plan technique. Néanmoins, sur le plan économique, le fonctionnement de ces dispositifs est assez onéreux. En effet, la pression utilisée pour la dissolution est comprise entre<B>3 à 8</B> bar, étant le plus souvent de l'ordre de<B>5 -</B> <B>6</B> bar. Pressurization devices have been well known and used for several decades. They work well and give full technical satisfaction. Nevertheless, economically, the operation of these devices is quite expensive. Indeed, the pressure used for the dissolution is between <B> 3 to 8 </ B> bar, being most often of the order of <B> 5 - </ B> <B> 6 </ B> bar.

Cette pression relativement élevée entreine une consommation d'énergie considérable qui est perdue entièrement au moment de la détente. Le coût de fonctionnement entraîné par ce gaspillage d'énergie a toujours limité les applications industrielles de la clarification par flottation <B>à</B> air dissous. This relatively high pressure interweaves a considerable energy consumption which is lost entirely at the moment of relaxation. The cost of operation caused by this waste of energy has always limited the industrial applications of clarifying by flotation to dissolved air.

Le dispositif selon l'invention apporte une solution moins coûteuse sur le plan énergétique qui permet toutefois d'obtenir des microbulles d'une taille suffisamment petite pour être utilisées pour la clarification par flottation. The device according to the invention provides a less expensive solution on the energy plan which however allows to obtain microbubbles of a sufficiently small size to be used for clarification by flotation.

Le dispositif selon l'invention utilise un élément<B>déjà</B> connu qui a fait l'objet d'une demandes de brevet Français<B>N' 95 08574</B> (DISPOSITIF<B>DE</B> <B>DISSOLUTION D'UN</B> GAZ<B>DANS UN</B> LIQUIDE). Ce dispositif connu est constitué d'un diffuseur de gaz tournant immergé dans le liquide. Il est conçu pour diffuser le gaz en tournant<B>à</B> très grande vitesse. Cette grande vitesse a pour but de créer un frottement important entre le liquide et la surface du diffuseur diffusant le gaz, le but étant de provoquer l'absorption et la dissolution directe du gaz dans le liquide sans passer par la formation de bulles de gaz. En réalité, le fonctionnement de ce dispositif connu s'est avéré peu satisfaisant. Ce dispositif est en effet très sensible<B>à</B> la pression et au débit<B>du</B> gaz et son fonctionnement est assez instable<B>-</B> la couche de liquide située<B>à</B> proximité du diffuseur est vite saturée en gaz, ce qui provoque l'apparition brutale de grosses bulles de gaz. The device according to the invention uses a known <B> element </ B> which was the subject of a French patent application <B> N '95 08574 </ B> (DEVICE <B> DE </ B> <B> DISSOLVING A </ B> GAS <B> IN A </ B> LIQUID). This known device consists of a rotating gas diffuser immersed in the liquid. It is designed to diffuse the gas by turning <B> at </ b> very high speed. This high speed is intended to create a significant friction between the liquid and the surface of the diffuser diffusing the gas, the purpose being to cause the absorption and the direct dissolution of the gas in the liquid without passing through the formation of gas bubbles. In fact, the operation of this known device has proved unsatisfactory. This device is indeed very sensitive <B> to </ B> the pressure and the flow <B> of the </ B> gas and its operation is quite unstable <B> - </ B> the layer of liquid located <B > to </ B> proximity of the diffuser is quickly saturated with gas, which causes the sudden appearance of large gas bubbles.

Le dispositif selon l'invention comprend (entre autre) un diffuseur tournant similaire audit dispositif connu, mais il est utilisé dans une configuration différente et dans des conditions de fonctionnement différentes, l'ensemble étant conçu pour obtenir un résultat globalement différent (justement la formation de bulles de gaz). The device according to the invention comprises (among other things) a rotating diffuser similar to said known device, but it is used in a different configuration and in different operating conditions, the assembly being designed to obtain a result that is globally different (training gas bubbles).

La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemple de réalisation qui suivent, donnés<B>à</B> titre indicatif et non limitatif,<B>à</B> l'appui des figures annexées. The manner in which the invention can be realized and the advantages which derive from it will emerge more clearly from the exemplary embodiments which follow, given <B> to </ B> as indicative and nonlimiting, <B> to </ B>. support of the annexed figures.

BREVE <B>DESCRIPTION DES FIGURES</B> La figure<B>1</B> représente schématiquement une coupe verticale du dispositif selon l'invention.  BRIEF <B> DESCRIPTION OF THE FIGURES </ B> The figure <B> 1 </ B> schematically represents a vertical section of the device according to the invention.

La figure 2 représente schématiquement une coupe horizontale A-A du dispositif selon l'invention montré sur la figure<B>1.</B> Figure 2 schematically shows a horizontal section A-A of the device according to the invention shown in Figure <B> 1. </ B>

La figure<B>3</B> représente schématiquement une coupe verticale d'une variante du dispositif selon l'invention. Figure <B> 3 </ B> schematically represents a vertical section of a variant of the device according to the invention.

La figure 4 représente schématiquement une coupe horizontale B-B du dispositif selon l'invention montré sur la figure<B>3.</B> Figure 4 schematically shows a horizontal section B-B of the device according to the invention shown in Figure <B> 3. </ B>

<B>DESCRIPTION</B> DETAILLEE <B>DU DISPOSITIF SELON L'INVENTION</B> Le dispositif selon l'invention permet de diffuser des microbulles de gaz dans le liquide et en même temps d'évacuer immédiatement et en permanence le mélange microbulles <B>/</B> liquide. L'évacuation immédiate et permanente du mélange microbulles <B>/</B> liquide a pour but d'éviter la saturation en gaz des couches du liquide proches du diffuseur qui se traduit par une coalescence des microbulles et donc, par l'apparition de grosses bulles de gaz. DETAILED DESCRIPTION OF THE DEVICE ACCORDING TO THE INVENTION The device according to the invention makes it possible to diffuse microbubbles of gas into the liquid and at the same time to evacuate immediately and permanently the microbubble mix <B> / </ B> liquid. The immediate and permanent evacuation of the microbubble mixture <B> / </ B> liquid is intended to avoid gas saturation of the layers of the liquid near the diffuser which results in a coalescence of the microbubbles and therefore, by the appearance big bubbles of gas.

Avant de décrire la construction et le fonctionnement du dispositif selon l'invention, il conviendrait de préciser que la taille des bulles diffusées par un diffuseur poreux immobile dépend de la taille des pores, de la vitesse de sortie du gaz<B>à</B> travers les pores et des caractéristiques physique du liquide et du gaz, notamment la tension superficielle entre les deux phases. Le gaz passant par une pore forme dans le liquide une bulle qui grandit progressivement jusqu'à ce que son volume, et par conséquent la force de flottation, devienne supérieure<B>à</B> la force d'adhésion (provoquée par la tension superficielle entre le gaz et le liquide) reliant la bulle<B>à</B> la surface poreuse.<B>A</B> ce moment la bulle se détache de la surface poreuse et part vers la surface du liquide. <B>(</B> C'est a cause de cette force d'adhésion entre la bulle et la surface poreuse que les bulles diffusées par des pores très fines (quelques microns) arrivent parfois <B>à</B> un diamètre de quelque millimètres avant de se détacher de la surface poreuse.) Si le liquide se déplace par rapport<B>à</B> la surface poreuse, la bulle sera détaché non seulement par la force de flottation, mais aussi par le frottement entre le liquide et la surface poreuse. Dans ce cas la bulle sera<B> </B> arrachée<B> à</B> une taille plus faible que dans le cas d'absence de frottement entre le liquide et la surface de diffusion du gaz, d'où l'intérêt du diffuseur tournant. Before describing the construction and operation of the device according to the invention, it should be made clear that the size of the bubbles diffused by a stationary porous diffuser depends on the size of the pores, the exit velocity of the gas <B> to </ Through the pores and physical characteristics of the liquid and gas, especially the surface tension between the two phases. The gas passing through a pore forms in the liquid a bubble which grows gradually until its volume, and consequently the flotation force, becomes greater than the adhesion force (caused by the surface tension between the gas and the liquid) connecting the bubble <B> to </ B> the porous surface. <B> A </ B> this moment the bubble is detached from the porous surface and goes towards the surface of the liquid. <B> (</ B>) Because of this adhesion force between the bubble and the porous surface, the bubbles diffused by very small pores (a few microns) sometimes arrive at <B> at </ B>. diameter of some millimeters before coming off the porous surface.) If the liquid moves relative to the porous surface, the bubble will be detached not only by the flotation force, but also by the friction between the liquid and the porous surface. In this case the bubble will be <B> </ B> torn <B> at </ B> a smaller size than in the case of no friction between the liquid and the gas diffusion surface, hence the interest of the rotating diffuser.

Le dispositif selon l'invention peut être réalisé de plusieurs façons différentes. Deux variantes<B>A</B> et B sont montrées<B>à</B> titre indicatif et non limitatif<B>-</B> la première sur les figures<B>1</B> et 2 et la deuxième<B>-</B> sur les figures<B>3</B> et 4. La différence entre les deux variantes du dispositif selon l'invention se trouve au niveau du sens de passage du liquide par rapport<B>à</B> la planéité de rotation du diffuseur. The device according to the invention can be realized in several different ways. Two variants <B> A </ B> and B are shown <B> to </ B> indicative and non-limiting title <B> - </ B> the first in the figures <B> 1 </ B> and 2 and the second <B> - </ B> in FIGS. <B> 3 </ B> and 4. The difference between the two variants of the device according to the invention lies in the direction of passage of the liquid with respect to < B> at </ B> the flatness of rotation of the diffuser.

<U>Variante<B>A</B></U> (fig. <U>1,2)</U> Selon une première caractéristique, le dispositif selon l'invention comporte un diffuseur tournant de gaz<B>1</B> logé dans une enceinte 2 (voir fig. <B>1</B> et fig.2). Le gaz est introduit sous pression<B>à</B> l'intérieur du diffuseur par l'intermédiaire de l'espace<B>3</B> et le canal 4. L'étanchéité de l'espace<B>3</B> est assurée par la garniture mécaniques gaz double cartouche<B>5</B> et<B>6.</B> La cartouche <B>5</B> assure l'étanchéité entre l'espace<B>3</B> et l'extérieur, et la cartouche<B>6 -</B> entre l'espace<B>3</B> et l'espace interne de l'enceinte 2. Le gaz passe<B>à</B> l'intérieur de la garniture mécanique par un passage<B>16</B> prévu<B>à</B> cet effet. Le diffuseur est monté sur un axe<B>7</B> supporté par les roulements<B>8</B> et<B>9.</B> La rotation du diffuseur est assurée par un moteur (non montré) par l'intermédiaire de la courroie<B>10.</B> <U> Variant <B> A </ U> </ U> (fig. <U> 1,2) </ U> According to a first characteristic, the device according to the invention comprises a rotating gas diffuser <B> 1 </ B> housed in an enclosure 2 (see fig. <B> 1 </ B> and fig.2). The gas is introduced under pressure <B> to </ B> inside the diffuser through space <B> 3 </ B> and channel 4. The tightness of the space <B> 3 </ B> is provided by mechanical gas seal cartridge <B> 5 </ B> and <B> 6. </ B> The cartridge <B> 5 </ B> seals between space <B> 3 </ B> and the outside, and the <B> 6 - </ B> cartridge between the space <B> 3 </ B> and the internal space of the enclosure 2. The gas pass <B> to </ B> the inside of the mechanical seal by a passage <B> 16 </ B> expected <B> to </ B> this effect. The diffuser is mounted on an axis <B> 7 </ B> supported by bearings <B> 8 </ B> and <B> 9. </ B> The rotation of the diffuser is provided by a motor (not shown) through the belt <B> 10. </ B>

Le diffuseur<B>1</B> est composé de deux disques<B>11</B> et 12 et d'une virole poreuse<B>13</B> fermant l'espace entre les deux disques. The diffuser <B> 1 </ B> consists of two disks <B> 11 </ B> and 12 and a porous shell <B> 13 </ B> closing the space between the two disks.

Le corps 2 dans lequel est logé le diffuseur<B>1</B> comporte une entrée 14 et une sortie<B>15.</B> The body 2 in which the diffuser <B> 1 </ B> is housed has an input 14 and an output <B> 15. </ B>

Le dispositif selon l'invention fonctionne de la manière suivante<B>:</B> Le liquide est introduit sous pression dans l'espace<B>17.</B> Poussé par la pression, il passe entre la paroi interne de l'enceinte 2 et la virole poreuse<B>13.</B> The device according to the invention operates as follows: <B>: </ B> The liquid is introduced under pressure into the space <B> 17. </ B> Pushed by the pressure, it passes between the internal wall of the chamber 2 and the porous shell <B> 13. </ B>

Le diffuseur<B>1</B> est alimenté en gaz sous pression (cette pression est supérieure<B>à</B> la pression du liquide) et tourne<B>à</B> grande vitesse<B>à</B> l'intérieur de l'enceinte 2. La vitesse de rotation du diffuseur<B>1</B> et la taille des pores de la virole poreuse <B>13</B> sont choisies de façon<B>à</B> ce que les bulles de gaz diffusées par le diffuseur<B>1</B> soient<B> </B> arrachées<B> </B> de la surface de la virole poreuse<B>13</B> lorsque leur taille est suffisamment petite. D'une manière générale, pour une taille des pores donnée, plus le diffuseur tourne vites, et plus le diamètre des bulles<B> </B> arrachées<B> </B> sera faible. La distance entre le corps<B>1</B> et la virole poreuse<B>13</B> du diffuseur<B>1</B> est calculée par rapport au débit du liquide de façon<B>à</B> ce que la vitesse de passage du liquide entre les deux soit suffisamment élevée pour que les bulles formées soient évacuée suffisamment rapidement pour éviter la saturation dans les couches du liquide proches de la surface poreuse<B>13,</B> la coalescence des bulles et, par conséquent, la formation de grosses bulles de gaz. Le liquide, comportant les microbulles diffusées par le diffuseur<B>1,</B> est collecté dans l'espace<B>18,</B> situé au-dessus du diffuseur<B>1</B> et est ensuite évacué par la sortie <B>15.</B> The diffuser <B> 1 </ B> is supplied with pressurized gas (this pressure is greater <B> than </ B> the pressure of the liquid) and rotates <B> to </ B> high speed <B> to </ B> inside the enclosure 2. The rotation speed of the diffuser <B> 1 </ B> and the pore size of the porous ferrule <B> 13 </ B> are chosen <B > <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> <B> </ B> 13 </ B> when their size is small enough. In general, for a given pore size, the faster the diffuser rotates, and the smaller the diameter of the bubbles <B> </ B> torn off <B> </ B>. The distance between the body <B> 1 </ B> and the porous shell <B> 13 </ B> of the diffuser <B> 1 </ B> is calculated in relation to the flow of the liquid so <B> to < That the velocity of passage of the liquid between the two is sufficiently high that the formed bubbles are evacuated sufficiently rapidly to avoid saturation in the layers of the liquid near the porous surface <B> 13, </ b> the coalescence of bubbles and, consequently, the formation of large gas bubbles. The liquid, containing the microbubbles diffused by the diffuser <B> 1, </ B> is collected in the space <B> 18, </ B> located above the diffuser <B> 1 </ B> and is then evacuated by the exit <B> 15. </ B>

Dans cette version du dispositif selon l'invention le liquide s'écoule parallèlement<B>à</B> l'axe de rotation du diffuseur<B>1.</B> In this version of the device according to the invention the liquid runs parallel <B> to </ B> the axis of rotation of the diffuser <B> 1. </ B>

Cette version du dispositif selon l'invention peut être réalisée de plusieurs façons<B>:</B> Ainsi, l'entrée 14 et la sortie<B>15</B> du corps peuvent être inversées<B>-</B> entrée en haut et sortie en bas. L'essentielle reste le sens d'écoulement du liquide<B>-</B> parallèlement<B>à</B> l'axe<B>7.</B> This version of the device according to the invention can be realized in several ways: Thus, the input 14 and the output of the body can be inverted <B> - </ B> entrance at the top and exit at the bottom. The essential remains the direction of flow of the liquid <B> - </ B> parallel <B> to </ B> the axis <B> 7. </ B>

La virole poreuse<B>13</B> du diffuseur<B>1</B> peut être constituée d'un seul élément ou bien de plusieurs éléments de construction et de fonction différentes. The porous shell <B> 13 </ B> of the diffuser <B> 1 </ B> may consist of a single element or of several elements of different construction and function.

L'angle (x peut être inférieur<B>à 90 '</B> de façon<B>à</B> ce qu'il<B>y</B> ait un angle d'attaque entre<B>à</B> la virole poreuse<B>13</B> et se sens d'écoulement du liquide, ceci dans le but d'augmenter le frottement exercé par le liquide sur la virole<B>13.</B> The angle (x can be <B> to 90 '<B> to </ B> so that <B> y </ B> has an angle of attack between <B> to </ B> the porous ferrule <B> 13 </ B> and sense of liquid flow, this in order to increase the friction exerted by the liquid on the ferrule <B> 13. </ B>

Le disque 12 peut être muni d'une ou plusieurs palles<B>19</B> telle la turbine d'une pompe centrifuge. Les palles permettraient de créer la circulation du liquide par le diffuseur même et d'éviter ainsi la nécessité d'avoir une source de pression extérieure. <U>Variante B</U> (fig.3,4) Cette variante du dispositif selon l'invention est construite globalement de la même façon que la Variante<B>A.</B> La différence réside dans le sens <B>d 1</B> écoulement du liquide par rapport au diffuseur<B>1.</B> Dans ce cas le liquide circule perpendiculairement<B>à</B> l'axe<B>7</B> de rotation du diffuseur<B>1.</B> Ainsi l'entrée 20 et la sortie 21 ne sont pas situées au-dessus et respectivement au-dessous du diffuseur, mais sensiblement<B>à</B> la même hauteur. La distance entre les disques supérieur et inférieur<B>(11</B> et 12) du diffuseur et les parois de l'enceinte 2 est faible, ce qui oblige le liquide<B>à</B> circuler dans l'espace<B>23</B> et de suivre la surface de la virole poreuse<B>13</B> sur presque toute sa circonférence. Le temps de contact entre le liquide et la virole poreuse du diffuseur est dans ce cas plus long par rapport<B>à</B> la Variante<B>A.</B> The disk 12 may be provided with one or more blades <B> 19 </ B> such as the turbine of a centrifugal pump. The blades would create the circulation of the liquid by the diffuser itself and thus avoid the need to have a source of external pressure. <U> Variant B </ U> (FIG. 3, 4) This variant of the device according to the invention is constructed globally in the same way as the variant <B> A. </ B> The difference lies in the direction < B> d 1 </ B> liquid flow with respect to the diffuser <B> 1. </ B> In this case the liquid flows perpendicularly <B> to </ B> the axis <B> 7 </ B> Thus, the inlet 20 and the outlet 21 are not located above and respectively below the diffuser, but substantially <B> at </ B> the same height. . The distance between the upper and lower disks <B> (11 </ B> and 12) of the diffuser and the walls of the chamber 2 is small, forcing the liquid <B> to </ B> circulate in the space <B> 23 </ B> and follow the surface of the porous shell <B> 13 </ B> over most of its circumference. The contact time between the liquid and the porous ferrule of the diffuser is in this case longer compared with <B> to </ B> the Variant <B> A. </ B>

Le sens de rotation du diffuseur peut être le même que le sens <B>d</B> écoulement du liquide. Par conséquent le frottement entre le liquide et le diffuseur va<B> </B> accélérer<B> </B> le liquide. Le diffuseur peut tourner également<B>à</B> contresens par rapport au sens d'écoulement du liquide. Dans ce cas le frottement<B> </B> freinera<B> </B> la circulation du liquide. The direction of rotation of the diffuser may be the same as the direction of flow of the liquid. Therefore the friction between the liquid and the diffuser will <B> </ B> accelerate <B> </ B> the liquid. The diffuser can also turn <B> to </ B> against the flow direction of the liquid. In this case the friction <B> </ B> will slow <B> </ B> the circulation of the liquid.

Outre les Variantes de réalisation<B>A</B> et B, décrites ci-dessus, du dispositif selon l'invention, il est possible de réaliser d'autre modes d'entrée et de sortie du liquide dans le corps du dispositif afin d'obtenir un parcours différent<B>du</B> liquide.<B>Il</B> est par exemple possible de réaliser une combinaison entre les Variantes<B>A</B> et B, c'est<B>à</B> dire d'introduire le liquide au-dessus (ou au-dessous) du diffuseur comme dans la Variante<B>A</B> et de le faire circuler et ressortir du corps comme dans la Variante B et vice versa.<B>Il</B> est également possible de faire plusieurs points d'entrée et/ou plusieurs points de sortie du liquide de l'enceinte 2 du dispositif. In addition to the variants of embodiment <B> A </ B> and B, described above, of the device according to the invention, it is possible to realize other modes of entry and exit of the liquid in the body of the device in order to obtain a different <B> path of the </ B> liquid. <B> It </ B> is for example possible to realize a combination between the Variants <B> A </ B> and B, it is <B> to </ B> say to introduce the liquid above (or below) the diffuser as in Variant <B> A </ B> and to circulate it and come out of the body as in the Variant B and vice versa. <B> It </ B> is also possible to make several points of entry and / or several liquid exit points of the chamber 2 of the device.

<B>A</B> titre indicatif et non limitatif, les caractéristiques du dispositif selon l'invention peuvent avoir des valeurs de l'ordre de grandeur suivant<B>:</B> <B>-</B> le diamètre du diffuseur<B>1</B> peut être de quelque centaines de millimètres<B>(300 -</B> 400), <B>-</B> la taille des pores de la virole poreuse peut être de quelques microns, <B>-</B> la vitesse de rotation du diffuseur<B>1 -</B> de<B>3000</B> trs/min, <B>-</B> la vitesse de passage du liquide entre la paroi interne de l'enceinte 2 et la virole poreuse<B>13</B> du diffuseur<B>-</B> de quelques mètres par seconde.<B> A </ B> indicative and not limiting, the characteristics of the device according to the invention can have values of the order of magnitude according to <B>: </ B> <B> - </ B> diameter of the diffuser <B> 1 </ B> may be some hundreds of millimeters <B> (300 - </ B> 400), <B> - </ B> the pore size of the porous ferrule may be a few microns, <B> - </ B> the speed of the diffuser <B> 1 - </ B> of <B> 3000 </ B> trs / min, <B> - </ B> the speed of passage of the liquid between the inner wall of the chamber 2 and the porous shell <B> 13 </ B> of the diffuser <B> - </ B> of a few meters per second.

On conçoit dès lors tout l'intérêt du dispositif conforme<B>à</B> l'invention, dans le cadre de la clarification par flottation <B>à</B> air dissous. En effet, l'énergie consommée pour la rotation du diffuseur dépendra essentiellement du frottement entre le liquide et le diffuseur et sera plusieurs fois inférieure<B>à</B> <B>1 -)</B> énergie nécessaire pour faire monter la pression du liquide<B>à 5-6</B> bar. It is therefore conceivable that the device complies with the invention in the context of the clarification by flotation to dissolved air. Indeed, the energy consumed for the rotation of the diffuser will depend essentially on the friction between the liquid and the diffuser and will be several times smaller <B> to </ B> <B> 1 -) </ B> energy necessary to raise the liquid pressure <B> at 5-6 </ B> bar.

Claims (1)

TREVENDICATIONS <B>I/</B> Dispositif de diffusion de microbulles de gaz dans un liquide, comportant un diffuseur de gaz<B>(1)</B> fermé, alimenté en gaz sous pression, et tournant<B>à</B> grande vitesse au sein d'une enceinte (2) contenant ledit liquide, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une entrée (14, 20) du liquide, et une sortie<B>(15,</B> 21) dudit liquide, respectivement dans et hors de l'enceinte (2), et en ce que ledit liquide est introduit sous pression au sein de l'enceinte, de telle sorte<B>à</B> lui imposer une circulation au niveau de la zone de diffusion du gaz au voisinage du diffuseur. 2/ Dispositif de diffusion de microbulles de gaz dans un liquide selon la revendication<B>1,</B> caractérisé en ce que la pression de diffusion du gaz est supérieure<B>à</B> la pression d'introduction du liquide dans l'enceinte (2). <B>Y</B> Dispositif de diffusion de microbulles de gaz dans un liquide selon l'une des revendications<B>1</B> et<B>2,</B> caractérisé en ce que la circulation du liquide au sein de l'enceinte (2) est assuré par une source de pression extérieure. 4/ Dispositif de diffusion de microbulles de gaz dans un liquide selon l'une des revendications<B>1 à 3.</B> caractérisé en ce que la zone de circulation ou <B>d</B> écoulement du liquide au niveau de la zone de diffusion du gaz est de largeur réduite, et est définie par la face latérale poreuse<B>(13)</B> de diffusion du gaz au sein du diffuseur et par la paroi latérale interne de l'enceinte (2). <B>51</B> Dispositif de diffusion de microbulles de gaz dans un liquide selon la revendication<B>1,</B> caractérisé en ce que la circulation du liquide<B>à</B> l'intérieur de l'enceinte (2) est assurée au moyen d'une ou plusieurs pales<B>(19),</B> solidarisées au diffuseur<B>(1),</B> de façon<B>à</B> propulser le liquide de par la rotation de ce dernier <B>à</B> l'instar d'une turbine centrifuge. <B>6/</B> Dispositif de diffusion de microbulles de gaz dans un liquide selon l'une des revendications<B>1 à</B> 4, caractérisé en ce que le liquide circule au sein de l'enceinte (2) parallèlement<B>à</B> l'axe de rotation<B>(7)</B> du diffuseur<B>(1).</B> <B>V</B> Dispositif de diffusion de microbulles de gaz dans un liquide selon l'une des. revendications<B>1 à</B> 4, caractérisé en ce que le liquide circule au sein de l'enceinte (2) perpendiculairement par rapport<B>à</B> l'axe de rotation<B>(7)</B> du diffuseur<B>(1),</B> dans le même sens ou<B>à</B> contresens du sens de rotation de ce dernier. <B>8/</B> Dispositif de diffusion de microbulles de gaz dans un liquide selon la revendication<B>7,</B> caractérisé en ce que la hauteur de l'enceinte (2) est légèrement supérieure<B>à</B> la hauteur de la face latérale poreuse<B>(13)</B> de diffusion de gaz du diffuseur<B>(1).</B> TREVENDICATIONS <B> I / </ B> Device for the diffusion of microbubbles of gas into a liquid, comprising a gas diffuser <B> (1) </ B> closed, supplied with gas under pressure, and rotating <B> at </ B> high speed within an enclosure (2) containing said liquid, characterized in that it comprises at least one inlet (14, 20) of the liquid, and an outlet <B> (15, </ B > 21) of said liquid, respectively in and out of the enclosure (2), and in that said liquid is introduced under pressure within the enclosure, so that <B> to </ B> impose a circulation at the gas diffusion zone in the vicinity of the diffuser. 2 / Apparatus for diffusing microbubbles of gas in a liquid according to claim 1, characterized in that the gas diffusion pressure is greater than the introduction pressure of the liquid in the enclosure (2). <B> Y </ B> Device for diffusing microbubbles of gas in a liquid according to one of claims <B> 1 </ B> and <B> 2, </ B> characterized in that the circulation of the liquid within the enclosure (2) is provided by an external pressure source. 4 / Device for diffusing microbubbles of gas in a liquid according to one of claims <B> 1 to 3. </ B> characterized in that the circulation zone or <B> d </ B> flow of the liquid at the level of the gas diffusion zone is of reduced width, and is defined by the porous lateral surface <B> (13) </ B> of diffusion of the gas within the diffuser and by the internal lateral wall of the enclosure ( 2). <B> 51 </ B> Device for diffusion of microbubbles of gas into a liquid according to claim 1, characterized in that the circulation of the liquid <B> to </ B> inside the the enclosure (2) is provided by means of one or more blades <B> (19), </ B> secured to the diffuser <B> (1), <B> to </ B > propel the liquid by rotating it <B> to </ B> like a centrifugal turbine. <B> 6 / </ B> Device for diffusing microbubbles of gas in a liquid according to one of claims <B> 1 to </ B> 4, characterized in that the liquid circulates within the chamber ( 2) parallel <B> to </ B> the axis of rotation <B> (7) </ B> of the broadcaster <B> (1). </ B> <B> V </ B> Broadcast device microbubbles of gas in a liquid according to one of. Claims <B> 1 to </ B> 4, characterized in that the liquid flows within the enclosure (2) perpendicularly to the <B> at </ B> the axis of rotation <B> (7) </ B> of the diffuser <B> (1), </ B> in the same direction or <B> to </ B> against the direction of rotation of the latter. <B> 8 / </ B> Device for diffusing microbubbles of gas in a liquid according to claim 7, characterized in that the height of the enclosure (2) is slightly greater <B> at </ B> the height of the porous <B> (13) </ B> gas diffusion side of the diffuser <B> (1). </ B>
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