FR2947187A1 - Procede et dispositif de traitement d'un compose chimique et/ou une espece chimique et/ou transporte par un liquide et/ou un gaz - Google Patents

Abstract

Procédé et dispositif de traitement d'au moins un composé, tel qu'un composé chimique et/ou un micro-organisme, transporté par un liquide et/ou un gaz, dans lesquels le liquide circule dans un espace d'écoulement (12) dans lequel les conditions de l'écoulement du liquide sont aptes à produire des bulles ou poches de cavitation puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches, et dans lesquels le gaz est injecté (116) dans ledit espace d'écoulement de façon à se retrouver au moins en partie à l'intérieur des bulles ou poches de cavitation.

Description

LD-RI GRB08-3385FR Etablissement public à caractère scientifique, culturel et professionnel dit : INSTITUT POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE et

LECOFFRE Yves Procédé et dispositif de traitement d'un composé chimique et/ou une espèce chimique et/ou transporté par un liquide et/ou un gaz Invention de LECOFFRE Yves MAJ Guillaume REBATTET Claude Procédé et dispositif de traitement d'un composé chimique et/ou une espèce chimique et/ou transporté par un liquide et/ou un gaz

La présente invention concerne le domaine du traitement de liquide et/ou de gaz, en vue de transformer chimiquement et/ou d'éliminer au moins certains des composants et/ou espèces chimiques et/ou des micro-organismes qu'ils peuvent contenir ou transporter. Il est proposé un procédé de traitement d'au moins un composé, tel qu'un composé chimique et/ou un micro-organisme, transporté par un liquide et/ou un gaz. Selon l'invention, le liquide circule dans un espace d'écoulement dans lequel les conditions de l'écoulement du liquide sont aptes à produire des bulles ou poches de cavitation puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches, et le gaz est injecté dans ledit espace d'écoulement de façon à se retrouver au moins en partie à l'intérieur des bulles ou poches de cavitation. Ledit espace d'écoulement peut comprendre, entre deux parois, une chambre radiale présentant dans la partie centrale un orifice axial d'entrée du liquide ménagé dans l'une desdites parois et à sa périphérie une ouverture périphérique de sortie, de telle sorte que le liquide est dévié dans la partie centrale d'entrée et s'écoule dans la chambre radiale selon diverses directions radiales vers l'ouverture périphérique de sortie.

Entre l'orifice d'entrée et l'ouverture périphérique de sortie de la chambre de cavitation, les conditions de l'écoulement du liquide peuvent être aptes à produire des bulles ou poches de cavitation puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches. Le gaz peut être injecté dans ladite chambre radiale par des orifices secondaires ménagés dans au moins l'une desdites parois. Ledit espace d'écoulement peut comprendre un canal longitudinal présentant de part et d'autre d'un col un rétrécissement suivi d'un élargissement et tel que des bulles ou poches de cavitation sont produites dans la zone du col. Le gaz peut être injecté dans le liquide en amont du col en différents endroits de la section dudit canal longitudinal. Ledit espace d'écoulement peut comprendre un canal longitudinal présentant de part et d'autre d'un col un rétrécissement et un élargissement, tels que des bulles ou poches de cavitation sont produites contre la paroi du canal en aval du col. Le gaz peut être injecté en aval du col par des orifices ménagés dans la paroi dudit canal longitudinal à des endroits tels que le gaz est introduit dans des bulles ou poches de cavitation produites contre cette paroi.

Ledit espace d'écoulement peut comprendre une colonne de liquide dans un tuyau borgne à une extrémité, la colonne de liquide et le tuyau étant déplacés sous l'effet d'un impact sur le tuyau de façon à produire des bulles ou poches de cavitation dans la colonne. Le gaz peut être injecté dans la colonne de liquide.

Le liquide peut être introduit à la partie inférieure de la colonne et évacué à sa partie supérieure et le gaz peut être introduit à la partie inférieure de la colonne. Ledit tuyau peut être déplacé vers le bas puis vers le haut en étant brutalement stoppé.

Le gaz injecté peut comprendre un gaz incondensable. I1 est également proposé un dispositif de traitement d'au moins un composé, tel qu'un composé chimique et/ou un micro-organisme, transporté par un liquide et/ou un gaz, qui peut comprendre un premier élément présentant une face radiale et un orifice axial d'entrée du liquide et un second élément présentant une face radiale, dans lequel lesdites faces radiales sont disposées en vis-à-vis de façon à former entre elle une chambre radiale de cavitation présentant une ouverture périphérique de sortie et ledit orifice axial d'entrée du premier élément débouche dans une partie centrale de cette chambre de cavitation en face de ladite face du second élément, de telle sorte que le liquide est dévié dans la partie centrale d'entrée et s'écoule dans la chambre radiale de cavitation selon diverses directions radiales vers ladite ouverture périphérique de sortie, dans lequel, entre l'orifice d'entrée et l'ouverture périphérique de sortie de la chambre de cavitation, les conditions de l'écoulement du liquide sont aptes à générer des bulles ou poches de cavitation puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches, et dans lequel au moins l'un desdits éléments présente une pluralité d'orifices secondaires d'amenée du gaz, qui débouchent dans la partie de la chambre de cavitation dans laquelle se forment lesdites bulles ou poches de cavitation. Les orifices secondaires peuvent être ménagés dans le premier élément.

Les orifices secondaires peuvent être ménagés à des endroits tels que le gaz est introduit dans des bulles ou poches de cavitation produites contre le premier élément. I1 est également proposé un dispositif de traitement d'au moins un composé, tel qu'un composé chimique et/ou un micro-organisme, transporté par un liquide et/ou un gaz, qui peut comprendre un conduit longitudinal formant un canal longitudinal d'écoulement du liquide et présentant de part et d'autre d'un col un rétrécissement et un élargissement, les conditions de l'écoulement du liquide étant aptes à générer des bulles ou poches de cavitation contre la paroi du conduit en aval du col puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches, le conduit présentant une pluralité d'orifices d'entrée du gaz dans le canal d'écoulement, ces orifices étant disposés en aval du col à des endroits tels que le gaz est introduit dans les bulles ou poches de cavitation.

I1 est également proposé un dispositif de traitement d'au moins un composé, tel qu'un composé chimique et/ou un micro-organisme, transporté par un liquide et/ou un gaz, qui peut comprendre un conduit longitudinal formant un canal longitudinal d'écoulement du liquide et présentant de part et d'autre d'un col un rétrécissement suivi d'un élargissement, les conditions de l'écoulement du liquide étant aptes à générer des bulles ou poches de cavitation dans le canal d'écoulement dans la zone du col puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches, et des moyens d'injection du gaz dans le liquide, disposés en amont du col pour injecter le gaz en différents endroits de la section dudit canal longitudinal. I1 est également proposé un dispositif de traitement d'au moins un composé, tel qu'un composé chimique et/ou un micro-organisme, transporté par un liquide et/ou un gaz, qui peut comprendre un conduit fermé à une extrémité inférieure pour former une colonne du liquide, des moyens pour introduire le liquide dans la partie inférieure de la colonne, des moyens pour introduire le gaz dans la partie inférieure de la colonne, des moyens de déplacement pour déplacer le conduit vers le bas puis vers le haut, et des moyens d'arrêt pour stopper brutalement le mouvement vers le haut du conduit. Les moyens de déplacement peuvent comprendre un vérin sollicitant le conduit vers les moyens d'arrêt. Sont également proposés des moyens d'alimentation du canal d'écoulement, ces moyens d'alimentation comprenant une boucle de recirculation du liquide entre la sortie et l'entrée du canal d'écoulement, des moyens de séparation et de redissolution dans le liquide de bulles de gaz sortant du canal d'écoulement et des moyens de dégazage du liquide, d'extraction du gaz et d'introduction du gaz obtenu dans les bulles ou poches de cavitation. Des dispositifs de traitement et leurs modes de fonctionnement vont maintenant être décrits de façon non limitative en référence au dessin dans lequel : - la figure 1 représente une coupe axiale d'un dispositif de traitement ; - la figure 2 représente une coupe radiale selon II du dispositif de traitement de la figure 1 ; - la figure 3 représente une coupe radiale selon III du dispositif de traitement de la figure 1 ; - la figure 4 représente une coupe longitudinale d'un autre dispositif de traitement ; - la figure 5 représente une coupe radiale selon V-V du dispositif de traitement de la figure 4 ; - la figure 6 représente une coupe longitudinale d'un autre dispositif de traitement ; - la figure 7 représente une coupe radiale selon VII-VII du dispositif de traitement de la figure 6 ; - la figure 8 représente une coupe longitudinale d'une variante du dispositif de traitement de la figure 6 ; - la figure 9 représente une coupe verticale d'un autre dispositif de traitement, dans une position ; - la figure 10 représente une coupe verticale du dispositif de traitement de la figure 9, dans une autre position ; - la figure 11 représente un schéma d'un dispositif d'alimentation d'un dispositif de traitement. - et la figure 12 représente un autre schéma d'un dispositif d'alimentation d'un dispositif de traitement.

Un dispositif de traitement 1 représenté sur les figures 1 à 3, qui présente un axe géométrique 2, comprend un premier élément cylindrique 3 qui présente une face radiale 4 et un second élément 5 en forme de disque cylindrique qui présente une face radiale 6 située en vis-à-vis et à distance de la face radiale 4. Entre le bord périphérique de la face radiale 4 et le bord périphérique de la face radiale 6 est disposée une entretoise 7 qui fixe la distance entre les faces 4 et 6. Un manchon cylindrique de fixation 8 est vissé sur le premier élément 3 et présente un épaulement 9 en appui sur le bord périphérique de la face radiale opposée 10 du second élément 5. Le manchon 8 présente une paroi radiale 11 située à distance de la face radiale 10 du second élément 5. Ainsi, la face radiale 4 du premier élément 3 et la face radiale 6 du second élément 5 délimitent entre elles une chambre radiale 12, dite de cavitation, et la face radiale 10 du second élément 5 et la paroi 11 du manchon 8 délimitent entre elles une chambre collectrice 13. Comme le montrent les figures 1 et 2, le premier élément 3 présente un passage axial 14 qui d'une part débouche dans la partie centrale de la chambre de cavitation 12 par un orifice central d'entrée 15 et qui d'autre part est relié à une source SL d'un liquide par tous moyens connus tel qu'un conduit. Comme le montrent les figures 1 et 3, le second élément 5 présente à sa périphérie une pluralité de passages traversants 16 de communication entre la chambre de cavitation 12 et la chambre collectrice 13, formant une ouverture périphérique de sortie de la chambre de cavitation 12. Dans l'exemple, ces passages traversants 16 sont répartis à égales distantes. La paroi 11 du manchon 8 présente un passage axial 17 formant une sortie PL de la chambre collectrice 13. Ainsi, le liquide, délivré par la source SL et amené par le passage 14, est introduit dans la partie centrale de la chambre radiale de cavitation 12 par l'orifice central 15 du premier élément 3, puis est dévié radialement dans cette partie centrale, puis s'écoule dans la chambre radiale de cavitation 12, entre les faces radiales 4 et 6 des premier et second éléments 3 et 5, selon diverses directions radiales vers l'ouverture périphérique de sortie constituée par les passages traversants 16. Puis, le liquide issu des passages traversants 16 est collecté dans la chambre collectrice 13 et est évacué par le passage de sortie 17 qui constitue une sortie de liquide PL. Les conditions de l'écoulement radial du liquide dans la chambre radiale de cavitation 12, depuis l'orifice central d'entrée 15 jusqu'aux passages traversants 16, sont telles que cet écoulement est hydrodynamique, que des bulles ou poches de cavitation 18 apparaissent dans la première partie de cet écoulement, autour de l'orifice central d'entrée 15, puis se collapsent ou implosent immédiatement, avant, de préférence bien avant, que ces bulles de cavitation 18 n'atteignent les passages traversants périphériques de sortie 16.

Le phénomène de création et de collapse des bulles ou poches de cavitation 18 résulte des effets de dépressions suivies immédiatement de surpressions. Lors de la création des bulles, des gaz dissous dans le liquide tendent à se libérer dans ces bulles. Lors du collapse, il se produit une compression très rapide du gaz et des vapeurs contenues dans les bulles ou poches de cavitation. Cette compression engendre des températures très élevées et des pressions très élevées dans les bulles ou poches qui implosent. La cavitation produite dans la chambre radiale 12 est une cavitation hydrodynamique qui résulte de l'accélération de l'écoulement en raison d'une diminution de sa section de passage suivie d'une augmentation progressive de ladite section de passage selon une distribution quasi radiale, provoquant une remontée en pression très brutale dans la zone de condensation ou collapse.

Les poches ou bulles de cavitation 18 se développent sous la forme d'une poche ou bulle principale annulaire très voisine de l'orifice d'entrée 15 et collée à ou située contre la face radiale 4 du premier élément 3. Cette poche ou bulle principale résulte de et est entretenue par l'évaporation du liquide et/ou la libération sous forme gazeuse d'espèces volatiles dissoutes dans le liquide qui s'écoule. Puis, cette poche ou bulle principale annulaire se divise en poches ou bulles de tailles plus petites qui s'éloignent du centre de la chambre radiale 12 et qui se condensent, collapsent ou implosent. Le dispositif de traitement 1 comprend en outre des moyens 19 d'introduction d'un gaz dans la chambre radiale de cavitation 12. Pour cela, un élément annulaire auxiliaire 20 et accouplé au premier élément 5 et délimite avec ce dernier une chambre annulaire d'admission 21 dans laquelle débouche un passage 22 relié à une source de gaz SG par tous moyens connus tel qu'un conduit. La chambre annulaire d'admission 21 communique avec la chambre de cavitation 12 par l'intermédiaire d'une pluralité d'orifices secondaires d'entrée ou d'injection 23 ménagés dans le premier élément 3. Les orifices secondaires d'entrée 23 sont disposés dans des positions telles qu'ils débouchent dans la chambre de cavitation 12 en des endroits où se situent les poches ou bulles de cavitation 18, de préférence là où se situe la poche ou bulle principale annulaire indiquée précédemment. Ainsi, le gaz provenant de la source SG est injecté directement dans la poche ou bulle principale annulaire de cavitation. Les orifices secondaires d'entrée 23 peuvent être disposés à la périphérie et à distance de l'orifice central d'entrée 15 du liquide, par exemple sur un cercle et à égales distances les uns des autres sur ce cercle centré sur l'axe 2. Un autre dispositif de traitement 101 représenté sur les figures 4 et 5, qui présente un axe géométrique longitudinal 102, comprend un conduit longitudinal 103 formant un canal longitudinal 104, de sections circulaires, d'écoulement d'un liquide issu d'une source de liquide SL, ce liquide entrant dans le canal 104 par une partie d'extrémité cylindrique d'entrée 105 et en ressortant par une partie d'extrémité cylindrique de sortie 106 qui forme une sortie de liquide PL. Le conduit longitudinal 103 est formé de façon que le canal longitudinal 104 présente, entre sa partie d'entrée 105 et sa partie de sortie 106, un rétrécissement progressif 107 jusqu'à un col arrondi 108, puis, à partir de ce col 108, un élargissement progressif 109. Les conditions de l'écoulement du liquide dans le canal longitudinal 104 sont aptes à générer des bulles ou poches de cavitation 110 en aval du col 108, contre l'élargissement progressif 109, puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches de cavitation, de façon équivalente à la production des bulles ou poches de cavitation 18 du dispositif de traitement 1 décrit précédemment. Pour améliorer la formation des bulles ou poches de cavitation 110, il est avantageux que le col 108 et l'élargissement progressif 109 se rejoignent par un épaulement annulaire 111, par exemple radiale, tourné vers la partie de sortie 106 du canal 104 et produisant un élargissement brutal de la section du canal 104. Le dispositif de traitement 101 comprend en outre des moyens 112 d'introduction d'un gaz dans le canal longitudinal 104.

Pour cela, le conduit longitudinal 103 est entouré de façon étanche par un manchon 113 de façon à délimiter entre eux une chambre secondaire annulaire 114. Cette chambre secondaire 114 est reliée, d'une part, à une source de gaz SG au travers d'un passage radial 115 ménagé dans le manchon 113 et, d'autre part, au canal longitudinal 104 au travers d'une pluralité d'orifices radiaux 116 d'entrée ou d'injection du gaz dans le canal longitudinal 104. Ces orifices d'entrée 116 sont disposés en aval du sommet du col 108, à des endroits tels que le gaz est introduit dans les bulles ou poches de cavitation 110. De façon équivalente à l'exemple précédent, les poches ou bulles de cavitation 110 peuvent de développer sous la forme d'une poche ou bulle principale annulaire démarrant à l'épaulement 111 et collée à ou située contre l'élargissement progressif 109. Cette poche ou bulle principale annulaire se divise en poches ou bulles de tailles plus petites qui s'éloignent dans l'élargissement progressif 109 et qui se condensent, collapsent ou implosent. Les orifices d'entrée 116 peuvent être situés dans un plan radial, à égales distances les uns des autres. Ce plan est de préférence situé en aval de l'épaulement annulaire 111 et est placé de telle sorte que le gaz issu de la source SG soit injecté directement dans la poche ou bulle principale annulaire. Un autre dispositif de traitement 201 représenté sur les figures 6 et 7, qui présente un axe géométrique longitudinal 202, comprend un conduit longitudinal 203 formant un canal longitudinal 204, de sections circulaires, d'écoulement d'un liquide issu d'une source de liquide SL, ce liquide entrant dans le canal 204 par une partie d'extrémité cylindrique d'entrée 205 et en ressortant par une partie d'extrémité cylindrique 206 de sortie PL du liquide.

Le conduit longitudinal 203 est formé de façon que le canal longitudinal 204 présente, entre sa partie d'entrée 205 et sa partie de sortie 106, un rétrécissement progressif 207 jusqu'à un col arrondi 208, puis, à partir de ce col 208, un élargissement progressif 209. Les conditions de l'écoulement du liquide dans le canal longitudinal 204 sont aptes à générer des bulles ou poches de cavitation 210 en aval du col 208, réparties dans la section du canal longitudinal 204, puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches de cavitation 210, conformément aux effets de dépressions suivies immédiatement de surpressions décrits précédemment. Le dispositif de traitement 201 comprend en outre des moyens 211 d'introduction d'un gaz dans le canal longitudinal 204.

Ces moyens 211 peuvent comprendre un conduit radial 212 relié à une source de gaz SG et s'étendant radialement de façon étanche au travers du conduit longitudinal 203 et du canal longitudinal 204, ce conduit radial 212 étant muni d'une pluralité d'injecteurs tubulaires longitudinaux 214 orientés vers l'aval pour injecter des microbulles 215 de gaz dans le canal d'écoulement 204, en amont du col 208. Les injecteurs 214 traversent un conduit radial 216 d'amenée complémentaire du liquide, présentant des orifices aval 217 pour provoquer des jets de liquide vers l'aval. Ces jets de liquide provoquent des turbulences qui permettent de hacher les microbulles 215 injectées. Dans l'exemple, les injecteurs 214 traversent avec un jeu les orifices aval 217. Les microbulles 215 contenant le gaz injecté constituent des germes pour la formation des bulles ou poches de cavitation 210 mentionnées précédemment. Un autre dispositif de traitement 301 représenté sur la figure 8 reprend le dispositif de traitement 201 décrit ci-dessus, les parties équivalentes ayant les mêmes références. Le dispositif de traitement 301 se différencie du dispositif de traitement 201 par le fait qu'il comprend en outre un noyau longitudinal 302 s'étendant dans la partie aval située en aval du col 208. Ce noyau 302, qui présente un bout amont arrondi, délimite un canal annulaire 303 d'écoulement du liquide dans l'élargissement progressif 209 et dans la partie cylindrique 206 de sortie PL du liquide, ce canal annulaire 303 étant d'épaisseur approximativement constante. La présence du noyau permet de stabiliser l'écoulement du liquide dans cette zone de ralentissement et de prévenir la formation de décollements intempestifs du fluide de la paroi 209. On privilégie ainsi la création d'un écoulement cavitant dit "à bulles séparées" 210 dont l'efficacité est supérieure à celle des poches de vapeur issues d'un décollement fluide. Un autre dispositif de traitement 401, représenté sur les figures 9 et 10, comprend un conduit vertical d'écoulement 402 fermé à son extrémité inférieure par une paroi radiale 403 et ouvert à son extrémité supérieure, de façon à former une colonne 402a d'un liquide. L'extrémité inférieure du conduit vertical 402 est munie d'une collerette périphérique supérieure 404 apte à venir en contact, par au- dessous, contre une butée supérieure d'arrêt 405 et d'une collerette inférieure 406 apte à venir en contact, par au-dessus, contre une butée inférieure d'arrêt 407, de telle sorte que le conduit 402 est mobile sur une course délimitée par les butées 405 et 407. Un ressort de rappel 408 sollicite vers le bas le conduit 402, vers la butée inférieure d'arrêt 407. L'extrémité inférieure du conduit vertical 402 est reliée à un piston vertical 409a d'un vérin pneumatique 409 dont la chambre 410 est reliée à un générateur rotatif 411 d'air comprimé apte, de façon cyclique, à comprimer de l'air dans la chambre 410 pour pousser le piston 409a puis à libérer l'air comprimé pour libérer le piston 409a. Dans la position représentée sur la figure 9, le conduit vertical 402 est en position basse sous l'effet de son poids et de l'action du ressort 408. Sous l'effet du vérin 409 actionné par la compression délivrée par le générateur 411, le conduit vertical 402 est entraîné vers le haut à l'encontre du ressort 408. Atteignant la butée supérieure d'arrêt 405, le conduit vertical 402 est brutalement stoppé. Cette position haute est illustrée sur la figure 10. Le générateur 411 libérant le vérin 409 par décompression de l'air de la chambre. 410, le conduit vertical 402 descend jusqu'à sa position basse. Ce cycle peut être renouvelé à volonté. L'arrêt brutal du mouvement vers le haut du conduit vertical 402 provoque un coup de bélier dans la colonne de liquide 402a, tel que des bulles ou poches de cavitation 412 sont générées dans la partie inférieure de la colonne de liquide 402a, ces bulles ou poches de cavitation collapsant ou implosant dans un laps de temps très court après leur formation, conformément aux effets de dépressions suivies immédiatement de surpressions décrits précédemment.

Le mouvement vertical cyclique du conduit vertical 402 permet de renouveler, de façon cyclique, ce phénomène de coup de bélier et de production de bulles ou poches de cavitation suivie de leur collapse. Le dispositif de traitement 401 comprend en outre un tube vertical 413 d'amenée de liquide depuis une source de liquide SL dans la partie inférieure de la colonne de liquide 402a, le liquide ainsi introduit remontant dans le conduit 402 et étant évacué à son extrémité supérieure qui constitue une sortie PL de liquide. Le liquide se déverse alors autour de l'extrémité supérieure du conduit 402, dans un réservoir annulaire 415. Dans l'exemple représenté, le tube vertical 413 s'étend verticalement dans le conduit vertical 402. L'extrémité inférieure du tube 413 débouche dans la partie inférieure de la colonne de liquide 402a. Son autre extrémité est reliée via une pompe 414 au réservoir 415 qui forme une source de liquide SL Dans une variante, une pluralité de tubes 413 d'amenée de liquide SL débouchant vers la partie inférieure de la colonne de liquide 402a pourrait être prévue pour assurer l'introduction du liquide provenant du réservoir 415 via une ou plusieurs pompes 414.

Le dispositif de traitement 401 comprend également un réservoir de liquide 415 de forme annulaire, situé autour du conduit vertical et relié à la pompe 414. Lorsque la pompe 414 est activée, le liquide est extrait du réservoir 415 et est amené dans la partie inférieure du conduit 402 par le tube 413 qui constitue une source de liquide SL. Le liquide circule alors de bas en haut dans le conduit vertical 402 et est évacué périphériquement à l'extrémité du conduit vertical 402, selon une sortie PL de liquide, vers le réservoir 415. I1 peut se produire alors un écoulement continu du liquide qui ainsi se renouvelle dans la colonne 402a. Le dispositif de traitement 401 comprend en outre un tube vertical 416 qui s'étend verticalement dans le conduit vertical 402, dont l'extrémité inférieure débouche dans la partie inférieure de la colonne de liquide 402a et dont l'autre extrémité est reliée à une pompe reliée à une source de gaz SG. Le tube vertical 416 permet d'injecter des microbulles 417 de gaz dans la partie inférieure de la colonne de liquide 402a. Ces microbulles 417 contenant le gaz injecté constituent des germes pour la formation des bulles ou poches de cavitation 412 sous l'effet du coup de bélier généré comme décrit précédemment, le gaz issu de la source SG se retrouvant au moins en partie dans les bulles ou poches 412 produite par les coups de bélier.

Dans une variante, le tube vertical 416 pourrait présenter plusieurs orifices d'injection du gaz. Dans une autre variante, plusieurs tubes verticaux 416 pourraient être utilisés en parallèles pour injecter le gaz. Dans une autre variante, le gaz pourrait être mélangé avec le liquide et amené par le tube 413. Dans une autre variante, un moyen générateur de microbulles pourrait être installé dans la partie inférieure de la colonne de liquide 402a. Les dispositifs de traitement qui viennent d'être décrits sont aptes à traiter au moins un composé, tel qu'un composé ou une espèce chimiques et/ou un micro-organisme, transporté par le liquide issu d'une source de liquide SL et/ou transporté par le gaz issus de la source SG, le traitement résultant des effets des températures très élevées et/ou des pressions très élevées générées dans les bulles ou poches de cavitation mentionnées et/ou des ondes de pression intense émises et/ou des rayonnements émis.

Dans le cas où le liquide tel que de l'eau transporte un ou des composés ou espèces chimiques à traiter, il peut se former des espèces chimiques spécifiques (molécules, ions ou radicaux) dans les bulles ou poches de cavitation produites et se collapsant, les espèces chimiques spécifiques étant aptes à réagir avec les composés ou espèces chimiques à traiter et produire d'autres composés. Les espèces chimiques spécifiques produites dans les bulles ou poches de cavitation peuvent engendrer la destruction de composés présents dans les bulles, tels que des composés volatiles initialement dissous dans le liquide, et/ou peuvent migrer dans le liquide et agir sur des composés dissous dans le liquide. Parmi les actions possibles, par exemple, des radicaux OH° produits permettent par oxydation de détruire des molécules dissoutes difficiles à éliminer.

Dans le cas où le liquide tel que de l'eau transporte un ou des micro-organismes, les bulles ou poches de cavitation produites et/ou les gaz qu'elles contiennent peuvent permettre d'attaquer ces micro-organismes et/ou des films ou amas de ces derniers, pour les détruire, les disperser ou les disloquer par effets chimiques, mécaniques ou par des ondes de pression intense. Le gaz injecté dans les bulles ou poches de cavitation mentionnées peut permettre de modifier les conditions de températures et/ou de pressions dans ces bulles ou poches de cavitation. Dans le cas de l'injection d'un gaz incondensable, tel que de l'argon, seul ou en combinaison avec un autre gaz, éventuellement à traiter, un tel gaz peut permettre de limiter les transferts thermiques à la paroi des bulles ou poches de cavitation et donc de maintenir une plus grande quantité de vapeur et à moindre coût énergétique des hautes températures dans les bulles ou poches de cavitation lors de leur collapse. En se reportant à la figure 11, on va maintenant décrire un dispositif 500 d'alimentation d'un dispositif de traitement 501, pris parmi ceux qui viennent d'être décrits et qui comprend une entrée SL de liquide et une sortie PL de liquide, ainsi qu'une entrée SG de gaz, dans le but de traiter un liquide tel que de l'eau contenant des substances ou composés dissous, par exemple des polluants, que l'on cherche à éliminer pour obtenir une eau substantiellement dépolluée. Le dispositif d'alimentation 500 comprend une tuyauterie de recirculation 502 qui relie la sortie PL de liquide et l'entrée SL de liquide via un séparateur cyclonique liquide/gaz 503 et une pompe 504, formant ainsi une boucle de liquide 505, la tuyauterie 502 étant reliée à un ballon pressuriseur 506. Le dispositif d'alimentation 500 comprend en outre une boucle de dégazage 507 comprenant une tuyauterie 508 qui relie la sortie et l'entrée de liquide d'un réservoir de dégazage 509 via une pompe 510. Entre le séparateur cyclonique 503 et la pompe 504 d'une part, et entre la sortie de liquide du dégazeur 509 et la pompe 510 d'autre part, la tuyauterie 508 est reliée à la tuyauterie 502 par une tuyauterie 511 munie d'une pompe 512 et la tuyauterie 502 est reliée à la tuyauterie 508 par une tuyauterie 513 munie d'une vanne 514. La sortie de gaz du dégazeur 509 est reliée à l'entrée de gaz SG du dispositif de traitement 501 par une tuyauterie 515. La boucle de dégazage 507 a pour but de libérer des gaz dissous dans l'eau pour les envoyer dans les bulles ou poches de cavitation du dispositif de traitement 501. Le dispositif d'alimentation 500 comprend en outre une boucle de redissolution 516 comprenant une tuyauterie 517 qui relie la sortie et l'entrée de liquide d'un réservoir d'engazage 518 via une pompe 519. Entre la sortie de la pompe 504 et l'entrée SL du dispositif de traitement 501, d'une part, et la sortie du réservoir d'engazage 518 et la pompe 519, d'autre part, la tuyauterie 517 est reliée à la tuyauterie 502 par une tuyauterie 520 munie d'une vanne 521.

La sortie de gaz mélangé à de l'eau du séparateur cyclonique 503 est reliée à l'entrée de gaz du réservoir d'engazage 518 par une tuyauterie 522 munie d'une pompe 523. La boucle de redissolution 516 a pour but de redissoudre dans l'eau les bulles de gaz s'échappant du dispositif de traitement 501 avec l'eau et séparée par le séparateur cyclonique 503. La régulation des différentes pompes et vannes du dispositif d'alimentation 500 a pour but de réguler les débits d'entrées de gaz SG et de liquide SL dans le dispositif de traitement 501, de réinjecter les bulles résiduelles dans la boucle de dissolution 518 et de libérer dans la boucle 507, sous forme gazeuse, les espèces volatiles dissoutes dans le liquide. Les gaz libérés se retrouvent dans l'atmosphère du dégazeur 509 qui contient de la vapeur du liquide et une concentration desdits gaz libérés dans des proportions qui dépendent de la volatilité des espèces et de leur concentration dans le liquide. En injectant ce mélange de gaz dans les poches ou bulles de cavitation du dispositif de traitement 501, on peut augmenter notablement l'efficacité par rapport à ce qu'elle serait si on laissait lesdites poches ou bulles se remplir des composés volatils sous le seul effet de leur libération naturelle dans l'écoulement. En effet, la concentration des espèces volatiles dans les bulles ou poches de cavitation peut être bien supérieure à ce qu'elle serait si elles étaient simplement libérées dans l'écoulement. Dans certains cas, il peut être souhaitable d'injecter un très faible débit d'un gaz incondensable dans l'atmosphère du dégazeur en complément des gaz provenant de la libération des espèces volatiles. A la sortie du dispositif de traitement 501, il peut subsister quelques bulles de gaz non condensées. Ces bulles peuvent perturber le fonctionnement de la boucle de traitement 505. I1 est donc nécessaire de les redissoudre. Pour ce faire, on met en oeuvre le séparateur cyclonique 503 dont une des sorties souvent appelée "underflow" est en liquide pur et l'autre, souvent appelée "overflow" contient un mélange de gaz et de liquide. On pompe ce mélange au moyen de la pompe 523 pour l'injecter dans la boucle de dissolution 516. La dissolution de ces gaz se fait dans la cuve d'engazage 518 qui est munie d'une pompe de circulation 519 et de moyens permettant de créer une surface d'échange dans le réservoir d'engazage 518. Le liquide ainsi débarrassé des gaz qu'il contenait sous forme libre est ensuite réinjecté dans la boucle 505 au travers de la vanne 521.

Le dispositif d'alimentation 500 peut être adapté pour contenir une quantité de liquide à traiter, par exemple comprise entre 0,05 et 5 mètres cubes. Ainsi, selon le mode opératoire, on peut procéder au remplissage du dispositif d'alimentation 500 en liquide à traiter, puis traiter le liquide, puis, quand le liquide est traité, vider le dispositif d'alimentation 500. Ensuite, on peut recommencer ces opérations séquentielles pour traiter de nouvelles quantités de liquide.

Le remplissage du dispositif d'alimentation 500 en liquide peut se faire au travers d'une tuyauterie 524 munie d'une vanne 525. Lors de ce remplissage, l'évacuation du gaz contenu dans le dispositif d'alimentation 500 peut se faire au travers d'une tuyauterie 526 munie d'une vanne 527. La vidange du dispositif d'alimentation 500 après traitement se fait en utilisant ces mêmes tuyauteries et ces mêmes vannes. Par ailleurs, un gaz neutre, tel que de l'argon, peut éventuellement être injecté, par exemple de façon intermittente pendant le traitement, par exemple dans le dégazeur 509 via une tuyauterie 528 munie d'une vanne 529. En se reportant à la figure 12, on va maintenant décrire un autre dispositif 600 d'alimentation d'un dispositif de traitement 601, pris parmi ceux qui viennent d'être décrits et qui comprend une entrée SL de liquide et une sortie PL de liquide, ainsi qu'une entrée SG de gaz, dans le but de traiter un liquide tel que de l'eau contenant des substances ou composés dissous, par exemple des polluants, que l'on cherche à éliminer pour obtenir une eau substantiellement dépolluée. Le dispositif d'alimentation 600 comprend un circuit de liquide 602 qui comprend, en série entre la sortie de liquide PL et l'entrée de liquide SL du dispositif de traitement 601, un dispositif d'engazage 603, une vanne 604, un dispositif de dégazage 605 et une pompe 606. Pour cela, la sortie de liquide PL du dispositif de traitement 601 est reliée à une entrée de liquide du dispositif d'engazage 603 par une tuyauterie 607, une sortie du réservoir du dispositif d'engazage 603 est reliée à une entrée de liquide du dispositif de dégazage 605 par une tuyauterie 608 sur laquelle est montée la vanne 604, et une sortie du réservoir du dispositif de dégazage 605 est reliée à l'entrée SL de liquide du dispositif de traitement 601 par une tuyauterie 609 sur laquelle est montée la pompe 606.

Une tuyauterie 610, sur laquelle est montée une vanne 609, relie la tuyauterie 608, en amont de la vanne 604, à la tuyauterie 609, en amont de la pompe 606. Cette tuyauterie 610 forme un by-pass en parallèle au dispositif de dégazage 605.

Une tuyauterie 612 reliée une sortie de gaz du dispositif de dégazage 605 à l'entrée de gaz SG du dispositif de traitement 601. Le dispositif de dégazage 605 est placé en hauteur par rapport à la pompe 606 d'une valeur au moins égale à la pression minimale à l'aspiration de ladite pompe 606.

Le liquide à traiter est pompé par la pompe 606 à partir du réservoir du dispositif de dégazage 605. I1 est ensuite introduit par l'entrée SL dans le dispositif de traitement 601 où est produite la cavitation. Le liquide est ensuite introduit dans le dispositif d'engazage 603 de façon à dissoudre les quelques bulles de gaz qui pourraient subsister à la sortie du dispositif de traitement 601. Le liquide issu du dispositif d'engazage 603 est dirigé vers dispositif de dégazage 605 via la vanne 604 et/ou vers la pompe 606 via la vanne 611, les vannes 604 et 611 formant des moyens de réglage du débit. Le dispositif de dégazage 605 comporte une atmosphère gazeuse 603 dont la pression totale absolue est légèrement supérieure à la pression de vapeur du liquide. Une partie des espèces dissoutes dans le liquide est libérée dans ce dispositif de dégazage 605. Le débit de ces gaz dissous est réglé par la vanne 604. Le liquide provenant du dispositif de dégazage 605, mélangé avec celui provenant de la tuyauterie 610 formant by-pass est ensuite dirigé vers la pompe 606, pour être introduit dans le dispositif de traitement 601 par son entrée de liquide SL comme indiqué plus haut. En même temps, le gaz issu du dispositif de dégazage 605 est dirigé vers l'entrée de gaz SG du dispositif de traitement 601.

Le remplissage du dispositif d'alimentation 600 en liquide peut se faire au travers d'une tuyauterie 614 reliée au réservoir du dispositif d'engazage 603 et munie d'une vanne 615. Lors de ce remplissage, l'évacuation du gaz contenu dans le dispositif d'alimentation 600 peut se faire au travers d'une tuyauterie 616 reliée à la partie haute du dispositif de dégazage 605 et munie d'une vanne 617. La vidange du dispositif d'alimentation 500 après traitement se fait en utilisant ces mêmes tuyauteries et ces mêmes vannes. Un gaz peut être introduit par la tuyauterie 616, par exemple un gaz neutre tel que de l'argon et/ou un gaz à traiter. De tels dispositifs d'alimentation 500 et 600 peuvent permettre de traiter des liquides tels que l'eau dans laquelle sont dissous des corps volatils, comme par exemple le trichloréthylène ou des composés benzéniques.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'au moins un composé, tel qu'un composé chimique et/ou un micro-organisme, transporté par un liquide et/ou un gaz, dans lequel le liquide circule dans un espace d'écoulement (12 ; 104 ; 204 ; 402a) dans lequel les conditions de l'écoulement du liquide sont aptes à produire des bulles ou poches de cavitation puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches, et dans lequel le gaz est injecté dans ledit espace d'écoulement de façon à se retrouver au moins en partie à l'intérieur des bulles ou poches de cavitation.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit espace d'écoulement comprend, entre deux parois, une chambre radiale (12) présentant dans la partie centrale un orifice axial (15) d'entrée du liquide ménagé dans l'une desdites parois et à sa périphérie une ouverture périphérique de sortie (16), de telle sorte que le liquide est dévié dans la partie centrale d'entrée et s'écoule dans la chambre radiale selon diverses directions radiales vers l'ouverture périphérique de sortie, dans lequel, entre l'orifice d'entrée et l'ouverture périphérique de sortie de la chambre de cavitation, les conditions de l'écoulement du liquide sont aptes à produire des bulles ou poches de cavitation puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches, et dans lequel le gaz est injecté dans ladite chambre radiale par des orifices secondaires (23) ménagés dans au moins l'une desdites parois.
3. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit espace d'écoulement comprend un canal longitudinal présentant de part et d'autre d'un col (108) un rétrécissement (107) et un élargissement (109), tels que des bulles ou poches de cavitation sont produites contre la paroi du canal en aval du col, et dans lequel le gaz est injecté en aval du col par des orifices (116) ménagés dans la paroi dudit canal longitudinal à des endroitstels que le gaz est introduit dans des bulles ou poches de cavitation produites contre cette paroi.
4. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit espace d'écoulement comprend un canal longitudinal (204) présentant de part et d'autre d'un col (208) un rétrécissement (207) suivi d'un élargissement (209) et tel que des bulles ou poches de cavitation sont produites dans la zone du col, et dans lequel le gaz est injecté dans le liquide en amont du col en différents endroits (214) de la section dudit canal longitudinal.
5. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit espace d'écoulement comprend une colonne de liquide (402a) dans un tuyau fermé à une extrémité (403), la colonne de liquide et le tuyau étant déplacés sous l'effet d'un impact sur le tuyau de façon à produire des bulles ou poches de cavitation dans la colonne, et dans lequel le gaz est injecté dans la colonne de liquide.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le liquide est introduit à la partie inférieure de la colonne et évacué à sa partie supérieure et le gaz est introduit à la partie inférieure de la colonne.
7. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel le tuyau (402) est déplacé vers le bas puis vers le haut en étant brutalement stoppé.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le gaz injecté comprend un gaz incondensable.
9. 9. Dispositif de traitement d'au moins un composé, tel qu'un composé chimique et/ou un micro-organisme, transporté par un liquide et/ou un gaz, comprenant : un premier élément (3) présentant une face radiale (4) et un orifice axial (15) d'entrée du liquide et un second élément (5) présentant une face radiale (6), dans lequel lesdites faces radiales sont disposées en vis-à-vis de façon à former entre elle une chambre radiale de cavitation (12) présentant une ouverture périphérique de sortie (16) et ledit orifice axial d'entrée (15) du premier élément débouche dans une partiecentrale de cette chambre de cavitation (12) en face de ladite face (6) du second élément, de telle sorte que le liquide est dévié dans la partie centrale d'entrée et s'écoule dans la chambre radiale de cavitation (12) selon diverses directions radiales vers ladite ouverture périphérique de sortie (16), dans lequel, entre l'orifice d'entrée et l'ouverture périphérique de sortie de la chambre de cavitation, les conditions de l'écoulement du liquide sont aptes à générer des bulles ou poches de cavitation puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches, et dans lequel au moins l'un desdits éléments présente une pluralité d'orifices secondaires (23) d'amenée du gaz, qui débouchent dans la partie de la chambre de cavitation dans laquelle se forment lesdites bulles ou poches de cavitation.
10. 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel les orifices secondaires (23) sont ménagés dans le premier élément (3).
11. 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, dans lequel les orifices secondaires (23) sont ménagés à des endroits tels que le gaz est introduit dans des bulles ou poches de cavitation produites contre le premier élément.
12. 12. Dispositif de traitement d'au moins un composé, tel qu'un composé chimique et/ou un micro-organisme, transporté par un liquide et/ou un gaz, comprenant : un conduit longitudinal (103) formant un canal longitudinal (104) d'écoulement du liquide et présentant de part et d'autre d'un col (108) un rétrécissement (107) et un élargissement (109), les conditions de l'écoulement du liquide étant aptes à générer des bulles ou poches de cavitation contre la paroi du conduit en aval du col puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches, le conduit (103) présentant une pluralité d'orifices (116) d'entrée du gaz dans le canal d'écoulement, ces orifices étant disposés en aval du col à des endroits tels que le gaz est introduit dans les bulles ou poches de cavitation.
13. 13. Dispositif de traitement d'au moins un composé, tel qu'un composé chimique et/ou un micro-organisme, transporté par un liquide et/ou un gaz, comprenant : un conduit longitudinal (203) formant un canal longitudinal (204) d'écoulement du liquide et présentant de part et d'autre d'un col (208) un rétrécissement (207) et un élargissement (209), les conditions de l'écoulement du liquide étant aptes à générer des bulles ou poches de cavitation dans le canal d'écoulement dans la zone du col puis à provoquer le collapse ou l'implosion de ces bulles ou poches, et des moyens (211) d'injection du gaz dans le liquide, disposés en amont du col (208) pour injecter le gaz en différents endroits de la section dudit canal longitudinal.
14. 14. Dispositif de traitement d'au moins un composé, tel qu'un composé chimique et/ou un micro-organisme, transporté par un liquide et/ou un gaz, comprenant un conduit (402) fermé à une extrémité inférieure pour former une colonne du liquide, des moyens (413) pour introduire le liquide dans la partie inférieure de la colonne, des moyens (416) pour introduire le gaz dans la partie inférieure de la colonne, des moyens de déplacement (408, 409) pour déplacer le conduit vers le bas puis vers le haut, et des moyens d'arrêt (404, 405) pour stopper brutalement le mouvement vers le haut du conduit.
15. 15. Dispositif selon la revendication 14, dans lequel les moyens de déplacement comprennent un vérin (409) sollicitant le conduit vers les moyens d'arrêt.
16. 16. Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, comprenant des moyens d'alimentation du canal d'écoulement, ces moyens d'alimentation comprenant une boucle de recirculation du liquide entre la sortie et l'entrée du canal d'écoulement, des moyens de séparation et de redissolution dans le liquide de bulles de gaz sortant du canal d'écoulement et des moyensde dégazage du liquide, d'extraction du gaz et d'introduction du gaz obtenu dans les bulles ou poches de cavitation.