FR3041339A1 - DEVICE AND METHOD FOR TREATING LIQUID BY CAVITATION - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur un dispositif (100) de traitement d'un liquide par cavitation comprenant : - Une chambre apte à renfermer, en utilisation, un volume de liquide (50) à traiter, - Au moins un premier piston (200) monté coulissant de façon étanche dans ladite chambre entre une première et une seconde position, - Des moyens (400) pour entraîner l'au moins un premier piston entre lesdites première et seconde positions. Le dispositif comporte avantageusement en outre au moins un second piston (300) monté coulissant de façon étanche dans ladite chambre entre une première et une seconde position. Il est conçu pour que, lorsqu'il contient du liquide en vue de son utilisation, l'un des pistons soit en permanence au contact du liquide et l'autre piston soit écarté de la surface libre (51) du liquide.The invention relates to a device (100) for treating a liquid by cavitation comprising: - a chamber adapted to contain, in use, a volume of liquid (50) to be treated, - at least one first piston (200) mounted sealingly sliding in said chamber between a first and a second position; - means (400) for driving the at least one first piston between said first and second positions. The device advantageously further comprises at least one second piston (300) slidably mounted in said chamber between a first and a second position. It is designed so that when it contains liquid for use, one of the pistons is permanently in contact with the liquid and the other piston is spaced from the free surface (51) of the liquid.
Description
L’invention se situe dans le domaine des dispositifs et procédés pour le traitement de liquide, notamment d’eau, par cavitation en vue de le purifier.
Les eaux de surface nécessitent le plus souvent des traitements de potabilisation, car elles sont très souvent polluées. Les pollutions peuvent être d’ordre bactériologique, mais également d’origine urbaine (eaux résiduaires urbaines), d’origine industrielle (polluants et micropolluants, solvants, d’origine agricole (engrais, pesticides,...).
Les polluants organiques persistants (POP) sont parmi les polluants les plus gênants. Ils regroupent des espèces chimiques présentant les quatre propriétés suivantes : - persistance : la substance se dégrade « lentement », - bioaccumulation * la substance « s’accumule » dans 1 ’ organisme.des· .êtres vivants, - toxicité ; l’exposition à la substance est susceptible de provoquer des effets nocifs, - mobilité' sur de grandes distances : on relève des, concentrations élevées loin, des· points de rejet (en Arctique par exemple).
Les POP .sont souvent halogénés et se caractérisent; par·une faible· solubilité dans l’eau et une solubilité,'élevée dans les lipides, ce.qui. entraîne leur' bioaccumulation dans les 'tissus adipeux. Les insecticides organoehlorés de la. première génération, comme la dieldrine, le DDL, le toxaphène. et. le cfalordane, ainsi que plusieurs produits ou sous-produit chimiques industriels, tels que les biphényles. polyehlorés (BPC) et certaines dioxines et furanes peuvent être cités parmi les POP.., Les: humains peuvent être exposés aux POP par" plusieurs voies : F alimentation, le· travail (exposition, accidentelle) et l’environnement. L’exposition aux POP, qu’elle· soit aiguë ou. chronique, peut être associée à de. nombreux effets: nocifs : perturbation du système endocrinien, dérèglement de la fonction de reproduction et du système immunitaire, troubles neurocomportementaux et cancers.
On connaît différents procédés pour éliminer ces polluants par oxydation : - Traitement par T Ozone, - Traitement par le Chlore, - Traitement combiné par 1 Ozone et les UV, - Traitement combiné par le Dioxyde d’Hydrogène et les UV, - Traitement combiné par le Dioxyde d’Hydrogène et FOzone, - Traitement combiné par le Dioxyde d’Hydrogène et des sels métalliques (procédé Fenton).
On connaît également des procédés de traitement par photocatalyse et des procédés électrochimiqües.
Ces procédés ont des inconvénients.
On connaît d’autres procédés faisant appel à la cavitation. La cavitation est la formation de bulles de vapeur au sein d’unJiquide, à température sensiblement constante, à la suite d’une-forte dépression .créée dans ce liquide par un'.moyen mécanique, La cavitation peut apparaître dans· plusieurs circonstances : - Ecoulement à grande vitesse autour d’une pièce provoquant une zone de dépression, par exemple les hélices de navire. - Ecoulements créant de fortes contraintes de cisaillement, - Ecoulement non permanent (alimentation de moteurs en carburant, coups de bélier dans les circuits de commandes hydrauliques),
La cavitation est le plus souvent perçue comme une source de problème. En effet, les bulles de cavitation représentent une forte concentration d’énergie, qui est libérée par l’implosion des bulles. Lorsque cette implosion a lieu à proximité d’une paroi, elle provoque l’érosion de la paroi.
La cavitation trouve cependant des applications industrielles dans lesquelles cette· concentration d'éiiergie est utilisée, par exemple : - le nettoyage de surface.par jets cavitants, - la dispersion de particules dans les liquides;»:.'.'.'.'.'.'.'.' - '.'.''fe.'destruction de cellules ou de bactéries».'·'.'.;;.'·''.'.
Env.'effet, l'implosion adiabatique dëà/''.büÎiëà''';dev'.'Gavitation provoque une forte'.;.élévation locale de température, de.''',pr'ë'S'S'i'dti' et de vitesse (nucto-jets) qui petivertt;;favoriser des processus^quimécessitentune forte énergie d’âctivatioii, Ces.;fôrtès:: températures et pressîons;sôhee'6bnües:'.pourp'rûTO des réactions chimiques, notamment d’oxÿdaiion.
Cesf.amsi;que l’on connaît. 'ifeWÔ. dispoâM " " ; ; : : ; un procédé de traitement de'l’eaü.p^ annulaires.
De '.'.'US '..:'6 ;224·;.'^2ΰ:''.';οπΛ'νοηη3Ϊΐ;.'.'également un dispositif et un procédé de traitem;èiit:.:-<îë··· ï'T:^üv.'i^àr:;.t>ndiëïS ultra sonores, ces ondes générant des '.'."bulles de cavitation.'ait·sein'dulîqüide.'' ' .·:':;;Ε;···:ν.
Ces dispositifs manquent dé reproductibilité, de contrôle du processus et sont difficiles à extrapoler pour traiter de grands volumes d’eau. 1/invention vise à apporter une solution alternative. Elle propose un dispositif de traitement d’ttn b par cavitation comprenant : à renfermer, en utilisation, un volume de liqmde à imiter, - Au moins un premier piston monté coulissant de façon étanche dans ladite chambre entre une première et une seconde position, pour entraîner Pau moins un premier piston entre lesdites première et seconde positions. dispositif comporte par exemple un seul premier piston. ''Ç^ comporte une chambre de préférence de forme cylindrique» ëtanclie pour pouvoir renfermer un liquide à traiter et ne comportant pas de cloison intérieure. En utilisation., le liquide ne remplit pas entièrement la chambré, il eonserve une surface libre. La chambre est fermée par au moins un premier pisfott qui p une course entre une première et une seconde position. Ee^ premier piston coulisse dans la chambre de façon étanche aux liquides et aux gazvll est prévu pour être entraîné dans sa course par des moyens d'entraînement, par exemple une motorisation commandée par Γutilisateurs pouvant ou non faire partie du dispositif
Le premier piston* entraîné par les moyens d’entraînement selon un cycle qui sera décrit plus Bas* est amene â prctraq dé ^ pression dans le liquide et ainsi a pdvoqüer l’apparition de bulles de cavitation au sein du liquide. Ces bulles, en implosants dégagent ires localement une forte ^ énergie sous la forme notamment de jets à haute vitesse et de hautes températures qui provoquent l’oxydation des polluants.
Avantageusement, ledispositifpëüt comporter en outre au moins un second piston monté coulissant defo£on étanche dans ladite ebambre entre une première et une seconde position. ; ; y
Le^dispositif comporte par exemple un seul second piston.
Contrairement au premier piston, le second piston est libre dans sa course entre sa première et sa seconde position. Comme il sera vu plus loin, :Oses:mouvements;SontSlereontrecoup' de ceux du premier piston et des contraintes qu’il dxerce';':attVliquide:':dans:::sés mouvements,· JLé^^ dans la cltainbrede fëçon ëtanché: aux liquides etâüX: pEC',; .·.??'. Avantageusement, le dispositif;^ lorsqu’il contient du liquide en vUë?de?S0tt utilisation:lfon.despistons:'foïten permanence au contact du liquide et Fautrepiston soit écartéde iaaürfacedibrddu liquide.
De préférence·, les pistons sont:''montes coulissants selon unef direction verticale en utilisation, la chambre possédé donc une direction verticale d’utilisation. On peut alors définir une partie.''·:"haute?'et une·''.partie basse .du?1'.'·':'.>·'??'. dispositif. 11 existe un piston dont la course est située en partie haute·:, déjà'·.'·····???'.?·:··?···;.'·':'.' chambre, dit piston haut, et un piston dont la course est située en partie bâsse'de.;??y?.?.?·?.? la chambre, dit piston bas. .Par'Conventiott. pour chacun?dës pistons, la:.:'.:pfémière position?.'.·.'; sera la position haute et la seconde position sera la position basse.,,· ;.··',Avantageusement, le premier'.piston peut êtte?:situé en.:: partie·':·;.·'·:.:'·?'.'.'.'.':?'.·'·'::;:.' hautë;de la chambre endtilisation.
Lorsque le premier piston coulisse verticalement en utilisation et qu'il est situé en partie: haute:de:;la' chambre, dans une étape de son cycle,pi.:/··//·:/··/·'· frappe avec force la surface libre: du liquide selon un cycle répétitif. En partie::y.'·;··'··;::· basse, la chambre comporte une cloison et/ou un second piston.
De fàçôh alternative, le premier piston peut être situé en partie /'basse de la chambre en utilisation.
Lorsque le premier piston coulisse verticalement en utilisation et qu’il est situé en partie basse de la chambre, il entraîne avec lui le volume de liquide dans une étape dé/son cycle et le projette avec force sur Γélément qui ferme la chambre en partie/haute, qu’il s'agisse d’une cloison ou d’un second piston.
Avantageusement, le dispositif peut comporter une cloison de façon à ménager un espace:.'intermédiaire entre ladite cloison et ledit second /piston. /.::;::y;'.;:'':/'.'.'.':Gëtte:.:éi()ison est avantageusement fixe par rapport à la chambre. L’espace /intermédiairerenferme du gaz. par exemple de l’air, qui agit comme « amortisseur Ά-du.second piston dans sa course.
Avantageuse menu le dispositif peut comporter des moyens pour prélever et/ou ajouterPü'gaz/dansl’espace inteïffiëdiaiïë;:.A :';:'/:/::/Ges:/moyenS'';'permettent d’ajuster la pression dans l’espace intermédiaire/compris· entréla: paroi fixe et le second piston. Avantageusement, la pression relative dans :cèt:espace:est positive (c'est-à-dire supérieure à la pression /atmosphérique)·,·'eo:nstitttânt''unepression de rappel pour le second piston.
Avantageusement, les mo\ ens pour entraîner chaque premier piston peuvent être prévus pour rehtràîher dans les deux sens de sa course entre •/sa première et sa seconde position. :-/0.::::::
Dans un mode de réalisation, les moyens d’entraînement sont en : permanence reliés au premier piston, en utilisation, de façon à l’entraîner dans '/L'ensemble:de: sa course entre ses positions extrêmes. Ils comportent par exemple:.'/''''.'.... '/une tige fixée âü/premier piston qui peut':!’entraîner en traç'tiôll/ôu en poussée^'
Mais avantageusement les moyens pour entraîner chaque premier piston peuvent être prévus pour l’entraîner dans un seul sens de sa course, suit entre; sà première et sa seconde position, soit entre sa seconde position et sa première position.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte des moyens pour désolidariser de façon rëvérsM d’entraînement et le premier pston, Ces moyens de dêsolidansâtion réversible sont conçus de façon à entraîner le premier piston dans une portion de sa course, au cours d’un cycle, par exemple lorsqu’il passe de sa ptosition basse à sa position haute, le premier piston étant libre dans l’autre portion de sa course.
Par exemple les moyens d’entraînement comportent une tige et la liaison entre cette tige et le premier piston peut s’interrompre et se recréer au cours d’un cycle, de façon par exemple a ce la tige n’exerce qu’une traction sur' fopistonréÎpaS''de poussée, // / - /. / ///;
Les moyeM-;()bur;';sdlidart'ser et/ou désolidarisëf;lE:'-tigé'.;et::-.'le·: '/premier piston peuvent comporter; un/élèCtroaimahf : dé", sorte: que la tige" " et'· ' ''.pistbn;;;;ne/'/sont solidariséS'y.;;'puè/'.;'l:orsqu’un eottraiit'.//électrique traverse "/'/"' ;'Pélectrôaimant/et/ que le premier/:piston est au/contact'/de Γ électroaimant. :/:-: Lorsqu’ils'he';sbht;pas soIidariSéS^lepremier piston/est/libredans sa course. "'"'/Dans un autre/;Cxèïnplè, ces môÿBttS;-:pûür./solidariser et/ou .//.:/. désolidariser peuvent'/comportër.vun/.'méCanisme à..'.'.C'amë/';qüi'/;permet à la tige /:// d’exercer seulement une traction-sur lépistott.
Dans/I'ecas où lé premier piston est lè/piSton/haut, ce mode de :/// réalisation autorise-un.;:rhode de fonctionnement dans lèqüël,; àü moment du cycle /:/'./ ôù/.':le//pi.Stôp/.;hâut ett/position.-/Mutes/'· eeluirei est//désolidarisé des moyens .//// /"d’entraînement;;-^.'.' vient;·;frapper/laz/surface libre;::à/'haüfe.-vitesse grâce à une ;/// dépression existant dans le volume compris entre/la/surface libre et le piston haut.
Avantageusement, la chambre peut comporter des moyens pour, en utilisation, prélever et/ou ajouter du gaz au-dessus de la surface libre du liqtlide-i '/. : :: -::.:://::^:-:/0/:.(¾ ffioyeris/permett^^ la pression:au-dessus de la///:::'.'.':'/;:;::'.;./ surftcë/libïé/dU'ïiqttide, notaniînent;:d'y:::réaliser un vide:partiel,limité toutefois à .. .Mpression saturanie-'du liquideà lafempëratured'utilisation. .:::-/:::.://
Avantageusement, le dispositif peut comporter des moyens pour, en utilisation, injecter dit gaz au sein du liquide.
Ces moyens d’injection permettent de contrôler la présence et la formation de germes de bulles de cavitation au sein du liquide et, le cas échéant, d’introduire un oxydant au sein du liquide^ /
Ils peuvent être situés surla pardi cylindrique de la chambre, sur une paroi Üë fond et/ou sur celui du premier ou du second piston qui est en permanence en: contact avec le liquide. :/:/-:/:;:/Avantageusemeftt,..le.pistori/prévu pour être écarté de la Surface libre peutéômpdrter des cavités süPS&face intérieure. " /.'."y; L’impact du premier piston sur la surface libre du liquide génère une-pfemièïë/.'vague de pression, puis chaque cavité se remplit/ayéc des jets'frês-'·'.:' /rapides*/ce':·'qui: .-génère des vagues de pression, dans le. liquider '.Ceci,· permet. /:d,exci.tèr:'danS''Îè'''liquide une très/latge gamme de fréqüënces/eh/fonctidn^deda/'/''' ftailfoetfoelaigfométric de ces càVitë'Sl '//:/'./' / /;f':/.:;/\V:':'L’invention portefogalement':Sur:':un::procëdé'.^de traitement d’un •/.liquide:foisant:"usage d’un dispositif>elon/l’:Învention,/:dispositif dans'lequel le premier piston· est prévu pour être écartée dë:la sürfoce: libre, caractérisé en ce : : : /.qu’il comporte les .'"étapes suivantes:' / a) Remplir la chambre de liquide à traiter de façon à ménager une surface, libre, b) Le cas échéant, actionner le premier piston de façon à ménager un espace entre la sürface libre et le premier piston, c) Prélever du gaz entre la surface libre et le premier piston de façon âréâîiser un vide partiel^'.';'. .';;;:.'/b):Bmramerd.eépremier piston.entré;première-' position. de;'façon:;tîU’il vienneettxontact avee'la.MrMe.liferè. ;;.é:èDâns: ce procédé, le premïë'if:'·:piiS-tbïï·^Sit'r-'iËari partie haute de la chambre. v;:>v.^···;. surdâ'':ëréatîffi.;d’:bndeS'''de pression au sëuvyy:;;:.; du liquide traiter;' en vüPvde:'. :favOtisëf:bi:appàrition; d’un phénomène dé ;; cavitation. Des:':bül!es';de cavitation'implosënt.ett;gënërânt''lû:eâlement des jets très;;t rapides et deBautes températures;; cè'qui&yoris'e'l'toxÿdaü^ polluants. .^:;-';.\'è;:Avantageusemëhtfirëtapé''d)·;·^ du premier piston peut compûrt'êftès;:ëtap'es süivantéà;;:;;'è':;\';;;\;v''é''- ;è.'t'';;.^':dlj;le:;prettt^ étant éeartë de la surface libre,actionner les ; moyens pourdésolidariser les: moyens d’actionnement et le premier piston, d2) rapprocher les moyens d’entraînement et le premier piston, piston, d4) écarter le premier piston de la surface libre, du premier piston sera celle Ou il est en position haute;, et la secondé position sera celle où 11 est en position basse, au voisinage on au contact do libre. De mêmepour le second piston, lorsqm'ii existe,sapremière position sera celle où il est en position haute, et sa seconde position sera celle où il est en position basse
Dans ce mode de réalisation du procède, On commence par placer le premier piston eh position haute grâce aux moyens d’entraînement. On réalise ensuite im videpartiel dans l’espace compris entre le premier piston et la sürfàeé libre, cette pression ne pouvant descendre en tout état de cause en ; dëssoüs dé la pression de vapeur saturante du liquide, caf celüitoi se met à boùiiifc À êâuse de ce vide partiel, le premier piston et le volume de liquide sont 'soumis à des'forces tendant à les rapprocher;:;' j piston subit une force dirigée vers la surface libre, ^'lorsqu’il existe un second piston en partie basse de la chambre, celui-ci est rappelé en position haute par la dépression existant dans la chambre. //'';;/;.'--/-'/:'///';/'f-Îi>^ on désolidarise le premier piston et les moyens d’entrainement, de sorte que le premier piston vient frapper avec force la sürfôce libre du liquide, Pardésolidariser, on entend que le premier piston devient libre dé sa course dans la chambre de sa position haute vers sa position basse j il peut rester relié aux moyens d5entraînement pour autant qu’il soit libre dans sa coursej par exemple/si les moyens d’entraînement comportent un mécanisme deeame^ Vütem^ être entièrement détaché des mbyens d’^ parexemplesi les moyens -^ d’entralnemëm unélectrOâîmant susceptible d’agir sur le premier ^ du premier piston sur la surface libre provoqué uneonde de pression qui se propage dans le liquide. Lorsqu’il existe un second piston en partie basse de la Chambre, ronde dé pression l’éloigne du premier piston^ par exemple le projette vers le bas, ce qui créé une dépression aü sein du liquide, ce qui favorise Γapparition de bulles de cavitation,
Dans une étape·/suivante, on solidarise'·a nouveau le premier ' " piStott'jét les moyens d’entraînement: par exemple·'niais;· pas exclusivement en /rapprochant les moyens d'entraînement du premier pistern.
Dans une étape'suivante, les moyens·d’entraînement entraînent :ie 'premier piston vers sa position'haute· et le cycle recommence. Le piston n’est donc entraîné par les moyens d’entraînement que dans un seul sens de sa course. L’invention porte également sur un procédé de traitement d’un liquide faisant usage d’un .dispositif selon'.:!’ invention, dispositif dans'.·· lequel·.le. premier piston est en permanence en contact avec le liquide, caractérisé en ce qu’iléomporte les étapes suivantes : a) Remplir'la'Chambre deliquide: à traiter de;&çOU'/à''mënager;/;./. une surface libre, b) Le cas échéant, actionner le premier piston de façon à ménager un espace au-dessus de la surface libre, c) Prélever du gaz au-dessus de la surface libre de façon à réaliser un vide partiel, d) Entraîner le premier piston entre sa première et sa seconde position.
Ce mode de réalisation le procédé vise le cas où le premier piston est le piston bas. Dans l’étape d) du procédé, le liquide est propulsé par le premier piston entre en contact avec le second piston ou avec la cloison qui ferme la chambre en partie haute.
Avantageusement, on injecte du gaz dans le liquide au cours d’au moins une des étapes de l’un ou Fautre des procédés.
Des modes de réalisation et des variantes seront décrite ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 représente schématiquement en coupe verticale un premier mode de réalisation du dispositif, - Les figures 2A et 2B représentent schématiquement en coupe verticale deux variantes d’un deuxième mode de réalisation du dispositif, - La figure 3 représente schématiquement en coupe verticale un troisième mode de réalisation du dispositif, - La figure 4 représente un détail de réalisation du premier piston, - La figure 5 représente schématiquement en coupe verticale un quatrième mode de réalisation du dispositif.
La figure 1 représente un mode de réalisation du dispositif 100 au repos, c'est-à-dire dans un état préliminaire à sa mise en fonctionnement en tant que dispositif de traitement d’un liquide. Le dispositif comporte une chambre de forme cylindrique comportant une paroi 110 qui s’étend selon un axe X-X? vertical en utilisation. S’agissant de créer des phénomènes de cavitation à l’intérieur de cette chambre, le matériau constitutif de la paroi doit posséder une grande résistance aux agressions, par exemple de l’acier inox.
Tel que représentée, la chambre renferme un volume de liquide 50 à traiter, comportant une surface libre 51. La chambre est fermée par un premier piston 200 en partie haute, monté coulissant de façon étanche entre une première position (position haute) et une seconde position (position basse), et par un fond fixe 120.
Le premier piston 200 est solidaire de moyens d’entraînement schématisés sous la forme d’une tige 400, cette tige 400 étant elle-même reliée à une motorisation, par exemple un moteur électrique, non représentée. Ces moyens d’entraînement permettent d’entraîner le premier piston 200 dans sa course au sein de la chambre. Dans ce mode de réalisation, la course du premier piston 200 est donc déterminée par les moyens d’entraînement.
Le liquide possède une surface libre 51, il existe donc un espace 210 entre la surface libre et le premier piston 200, Cet espace libre 210 comporte donc un mélange de vapeur du liquide à la pression de vapeur saturante et de gaz, par exemple de l’air. Le premier piston 200 est représenté écarté de la surface libre 51.
La paroi 110 de la chambre comporte une ouverture traversante 111 permettant de retirer ou d’ajouter du gaz dans Fespaee compris entre la surface libre 210 et le premier piston 200. Elle comporte également une ouverture traversante 112 permettant d’injecter du gaz au sein du liquide 50. L’injection d’un gaz permet de créer des germes de bulles de cavitation au sein du liquide ; si ce gaz est oxydant (02 par exemple), il permet de plus de favoriser l’oxydation des polluants.
Dans le deuxième mode de réalisation illustré en figures 2A et 2B, le dispositif comporte un second piston 300 en partie basse, également monté coulissant de façon étanche entre une première position haute et une seconde position basse. Ce second piston est entraîné par la pression qu’exerce sur lui le liquide 50, il n’est directement relié à aucun mécanisme d’entraînement.
Dans la variante illustrée en figure 2¾ la chambre cdmpoiteWvffèÿAf è" partie basse des bïiteës hautes 310 qui déterminent la position haute du second piston 300 et des butées basses 320 qui déterminent sa position basse. La course du second piston 300 est donc limitée par ce jeu de butées haute et basse* Dans; cette variante, les ouvertures traversantes 112 pourraient être disposées sur '-je Sëcühdpiston 300 sous la forme d’un diffuseur de gaz (non représenté).
Dans la variante illustrée en ligure 2B, la chambre comporte une cloison de fond 120 sous le second piston, de sorte à ménager un espace intermédiaire 130 entre ce fond et le second piston 300. La paroi de la chambre comporte alors des ouvertures 113 débouchant dans cetespace intermédiairede façon à retirer ou ajouter du gaz et la pression régnant dans cet espace intermédiaîre.lSO.
Le troisième mode de réalisation représenté en figure 3 est illustré avec la variante de la figure 2A. mais il pourrait s’appliquer au mode de :;LéàlisatÎôh::dëila::fi'gureil^liëÎ;àlâ.:'Vi^iMtë';de la figure 2A. Dans ce troisième mode l:de/:rëalisatiOtt,;3e:idiSpositi'f'éoffipdite\deS''moyem pour désolidariser de façon -réversible la tige 400: etrlé premier pisfon 200. Tel que représenté en figure 3, ces moyens comportent une partie ferromagnétique 220 du piston 200 et un électroaimant 410 a l’éîdféffiitë dé la Tige 400,Μ1ΐΐρ:;400.ίβίΤ6 premier piston ne sont solidaire que lorsque· rëlectroaiiïiarit est alimenté; en courant et que ces deux éléments sont au contact. A partir d’un état initial (illustréen figure 3j dans lequel : -lèifeidâld'un vide partiel dans l’espace libre 210 entre la Surface 1 ibre 51 et le premier piston 200, grâce auquel le second piston 300 est en position hautey :v.;v;y;y:;::;-yy ;-y:è^;.:le-piEem^ 200 est en position haute et au contact de l’ëlecUoaimant 410 alimenté j ce mode de réalisation permet par exemple le cycle suivant, - coupure de falimentation de Tëleetrôaiman 410 ; - l'espace libre 210 étant en dépression, le premier piston 200' se déplace à grande; vitesse vers la surface libre 51..»:PdiSjpriîïladt les gaz compris: entre la surface libre et la face inférieure du piston, provoquant la condensation de la vapeur de liquide qui se trouve dans cet espace ; - le piston vient frapper la surface libre 51. créant une onde de pression dans le liquide 50 ; les fréquences générées lors de l’impact dépendent delà masse du piston, qui joue sur l’amplitude de la vague de pression, et de sa rigidité,pui joue sur sa firëquence de pression atteint le second piston 300 et le projette en position basse, en direction de ses butées basses 320, créant par inertie une dépression et Γ apparition d’un phénomène de cavitation au sein du liquide ; - lés bulles de cavitation collapscnt très rapidement avec le rééquilibrage de la pression au sein du liquide ; - remise de la tige 400 au contact du premier piston, et feïnisë del’alimentation électrique de l’ëlêciroaimant.4!O';v::: ;::-::--;;;-::;;:::.;-'::.remise en position haute du premier piston 200 au contact de : rélectfdaimant Î lO alimenté. ::::;:::::::::G:é::cÿclë;èstTéalÎsé à une fréquence f, :///:;'/: ''\:-jjOn:mtreexeffîple'demoyen dé désolidMsefla^tige;:êt:le'premier '.piston est une came:Montée;rotative et agissant sur/Iè/premier.pistonj/e^ étantguidé verticalement
Dans le cas où il existe un espace interMédiaifë: 130^ ce fond : et le;second piston 300 (figurè;.2B), l’ouverture traversante: 11:3 permet/de régler:/:·· la pression régnant dans cet espace intermédiaire 130': et ."donc; là/farce-de rappel:::: du de compression qui s'exerce sur le second piston. ^:::;;//:/Ββ: liquide:^ au coüfs/du procédé car sa surface libre est soumise à une: dépression, iiest/donc avantageux de:continuer de prélever du gaz au cours du procédé/par Γ intermédiaire de Γouverture 111, Üa figure 4/illustre' un détail de réalisation du premier piston, en fpartiettlier de la face':in:ferieure/ètt:utilisation.::GeM-'faee:!h:férieure comporte dés':/ cavités 201 non traversantes, qui peuvent être réalisées soit directement dans le ''.'matériau du premier piston,.'soit dans uné.'COüche, d'un matériau différent .'.'.'appliqué sur la face inférieure' du premier pistôti'fpàf exemple une feuille de matériau plastique perforée. Lors de l'impact du piétiner piston sur la surface f libre, des jets de liquide pénètrent à grande \itesse, jusqu’à 50 m/s, dans Cés yeavités, ce qui génère une''excitation du liquidé'.&.tiaotè''':M^
La figuré'.'.'.5:'.'.'.illustre un quatrième'.'' mode'.èdép^ dispositif. Dans ce mode de réalisation, la Côursev;;dé^ verticale mais le premier piston 200 est situé en partie basse de la chambre et le second piston 300 en partie Mute. L'espace intermédiaire 210 sé;situe entre la surface libre 51 et le second piston 300 et le premier piston est toujours au contact du liquide 50.
La figure 5 représente ce quatrième mode de réalisation avec un Second piston 300 dont la coursé est limitée par des butées basses 310 et hautes 320, mais;,.comme.'dansdesimodes de réalisation précédents : f·xilpouriait tic pas y avoir de second piston mais seulement un v.V/.;;\'-vêlëtïi:eiit .'tiÎë---;^âurôi-:.fîxe fermant la chambre, comme en figure 1, de butées hautes 320 mais un élément de paroi fixe, comme en figuré SB. Dé même, la figure 5 représente ce quatrième mode de réalisation avëè unë tige 400 sôlidairë du premier piston 200, mais comme dans le troisième mode de réalisation illustré en figure 3, le dispositif pourrait comporter des moyens pour désolidariser de façon réversible la fige 400 et le . premier piston,
Bien entendür dans tous ses modes de réalisation, le dispositif comporte des moyens pour remplir la chambré dé liquide à traiter et la vider de liquide traitëfnon représentés,;'·;:;;
Un avantage du dispositif et du procédé de traitement associé est le grand nombre de variables qui pein ent ajustées pour optimiser le traitement : - jréssioninitiale au-dessus de la surface libre,: : - hauteur initiale entre la surface libre et la face inférieure du premier du du second piston, qui détermine la course de ce piston, yy;;L masse du premier piston et le cas échéant,'du second piston, - pression de rappel dans l’espace intermediaire, - fréquence f des impacts, - préséhcë'Ou.'àbsén'Cë des cavités, forme. - mjeCtionde gaz au sein du liquide,
La fréquence Lest comprise entre 0,1 et 0,15 kl-Iz, soit; environ 'lÛÜ impacts parsecondeyelle estajüstable. L’épaissëüf des pistons est comprise entre 5 et 30 mm, ' yLvfyEëS cavités, lorsqu’elles sont cylindriques, ont un y diamètre·· compris entre·lètlO mm, et uûeprdfëndeur comprise entre 1 et 10 mm.·: '.•'.y;'Exemple, résultats
Une expérimentation a etc conduite avec une solution de phénol dans reatt. Le phénol ëst un compose très toxique et résistant à la biodégradation. Il s’en produit 6 millions de tonnes par an dans ïè monde. La solution comportait 13 mg/1 de phénol. Cette solutiom a été traitée par un dispositif tel qué celui de la iîgure 2B dont les caractéristiques étaient les suivantes :
Masse du premier piston (2ÛÜ) : 490 g L:'.::-'-;'-:-;:;;;:--:'Massë:du second piston (300) : 25Ô g
Diamètre de là chambre ; 15 dméyyyÿv. ^ Absence de cavités mrfe inférieure du pistom ^
Dans les conditions de Γexpérimentation, la pression de vapeur saturaHtëcfPvaplétaitd’em'iron 25 mbar. '.".ydn a fait varier les paramètres suivants , ; hauteur de liquide, * : H hauteur de tir, c'est-à-dire hauteur entre la surface libre et '.'là···face ittièrieuredu premier piston en position haute, - PI : pression absolue initiale dans l'espace entre la surface libre et la face inférieure du premier piston en position haute, - P2 : pression de rappel initiale dans l'espace intermédiaire 130, - Débit d’02 : de 0 à 1 ml/min.
Dans les conditions suivantes : H = 25 mm, h = 25 mm, PI = 25 mbars et P2 = 25 mbars, les résultats obtenus sont illustrés dans la figure ci-dessous.
:.Üh observé: que la concentration en phénol a: baissé de 13 à 8,5 mg/1 au bout'.seulement;tiê' :l60;tirs,. soit en un: terhps très bref, de l’ordre de 1 s. : ; v d’invention n’est pas limitée par la description qui précède.
Ainsi : - la COursé dés pistons pourrait nepas être verticale en utilisation,;;: ^ - la course du second piston pourrait ne pâs être alignée ; ni même parallèleà celle du prenuér pistofopar exemple orthogonale, lê dispositif pourrait comporter un second piston fixe, - la chambré pourrait ne pas avoir une forme epindrique mais par exemple une forme de L (réunion d’un premier et d’un second cylindres, un piston étant monté coulissant dans chaque élément de cylindre)1*····;··-······'·' : :: v;~ Le dispositif Selon l’invention n’est pas limité par le nombre dés premiers et - le cas échéant “ Seconds pistons, ni leur forme ni leur disposition relativement à la chambre ou l’un par rapport a l’autre ; par exemple les directions de coulissement peuvent être angulairement décalées, mais avantageusement les directions de coulissement des premier et second pistons sont parallèles.
The invention lies in the field of devices and processes for the treatment of liquid, in particular water, by cavitation with a view to purifying it.
Surface water most often requires water purification treatments because they are very often polluted. Pollution can be bacteriological, but also of urban origin (urban waste water), industrial origin (pollutants and micropollutants, solvents, of agricultural origin (fertilizers, pesticides, ...).
Persistent organic pollutants (POPs) are among the most troublesome pollutants. They include chemical species with the following four properties: - persistence: the substance degrades "slowly", - bioaccumulates * the substance "accumulates" in the living organism, - toxicity; exposure to the substance is likely to cause adverse effects, - mobility over long distances: high concentrations are far away from discharge points (in the Arctic, for example).
POPs are often halogenated and characterized; by a low solubility in water and a high solubility in lipids, which. causes them to bioaccumulate in adipose tissue. Organohydrochloride insecticides. first generation, such as dieldrin, DDL, toxaphene. and. cfalordane, as well as several industrial chemicals or by-products, such as biphenyls. Polyphenols (PCBs) and some dioxins and furans may be listed among POPs., Humans may be exposed to POPs through "several routes: food, work (exposure, accidental) and the environment. POPs, whether acute or chronic, can be associated with many harmful effects: endocrine disruption, reproductive and immune system dysfunction, neurobehavioral disorders, and cancers.
Various processes are known for eliminating these pollutants by oxidation: - Treatment with T Ozone, - Treatment with chlorine, - Combination treatment with 1 Ozone and UV, - Combined treatment with Hydrogen Dioxide and UV, - Combined treatment with Hydrogen Dioxide and FOzone, - Combined treatment with Hydrogen Dioxide and metal salts (Fenton process).
Photocatalysis processing methods and electrochemical processes are also known.
These methods have disadvantages.
Other methods using cavitation are known. Cavitation is the formation of vapor bubbles within a liquid, at a substantially constant temperature, following a strong depression created in this liquid by a mechanical mechanism. Cavitation can appear in several circumstances: - High speed flow around a room causing a depression zone, for example ship propellers. - Flows creating strong shear stresses, - Non-permanent flow (supply of engines with fuel, water hammers in the hydraulic control circuits),
Cavitation is most often perceived as a source of problem. Indeed, cavitation bubbles represent a high concentration of energy, which is released by the implosion of bubbles. When this implosion takes place near a wall, it causes erosion of the wall.
Cavitation, however, finds industrial applications in which this concentration of heat is used, for example: surface cleaning by cavity jets, dispersion of particles in liquids; . '.'. '.' the destruction of cells or bacteria ".
As an effect, the adiabatic implosion due to the disturbance provokes a strong local temperature rise, which is almost the same. and of velocity (nucto-jets) which favor the development of processes which require a great deal of energy, such as temperature and pressure, and of chemical reactions, especially of oxidation. .
Cesf.amsi, which we know. 'IfeWÔ. available "";;:; a method of treating annular cells.
There is also a device and a process for the treatment of this invention. These waves generating cavitation bubbles were, in fact, extremely sonic, and these waves produced cavitation bubbles. : ': ;; Ε; ···: ν.
These devices lack reproducibility, process control and are difficult to extrapolate to handle large volumes of water. 1 / invention aims to provide an alternative solution. It proposes a device for treatment of ttn b by cavitation comprising: to contain, in use, a volume of liqmde to imitate, - At least a first piston slidably mounted in said chamber between a first and a second position, for driving Pau less a first piston between said first and second positions. device comprises for example a single first piston. It comprises a chamber preferably of cylindrical shape which is capable of enclosing a liquid to be treated and having no internal partition. In use, the liquid does not completely fill the chamber, it preserves a free surface. The chamber is closed by at least a first pisfott which p a race between a first and a second position. The first piston slides in the chamber in a liquid-tight and gas-tight manner and is intended to be driven in its path by drive means, for example a motor driven by users which may or may not be part of the device.
The first piston * driven by the drive means in a cycle which will be described below * is brought to pre ~ pression de pression in the liquid and thus pdvoqüer the appearance of cavitation bubbles within the liquid. These imploding bubbles give off locally high energy in the form of high velocity jets and high temperatures which cause the oxidation of pollutants.
Advantageously, the device may further comprise at least one second piston mounted slidably sealing in said chamber between a first and a second position. ; ; there
The device comprises for example a single second piston.
Unlike the first piston, the second piston is free in its race between its first and second positions. As will be seen later,: Oses: movements, AreSlereontrecoup 'of those of the first piston and stresses it exerts': ': VLiquide:': in ::: its movements, · JLé ^^ in the tcletbrede fëçon : to liquids and liquids: pEC ',; . ·. ??. Advantageously, the device, when it contains liquid, is used for the purpose of permanently maintaining contact with the liquid and the other piston is separated from the fluid of the liquid.
Preferably, the pistons are: sliding in a vertical direction in use, the chamber thus having a vertical direction of use. We can then define a part "": "high?" And a "" bottom part of the device. "There is a piston whose race is located in the upper part · :, already '·.' ····· ??? '.? ·: ··? ···;.' · ':'. ' a chamber, called a high piston, and a piston, the course of which is situated partly in the chamber, called the piston, which is low for each one of the pistons. The first position will be the high position and the second position will be the lower position. Advantageously, the first position can be achieved. : located in. :: part · ': ·; ·':.: '·?'. '.'. '.':? '.''''::;:.' high of the room endtilisation.
When the first piston slides vertically in use and is located partly: high: from: the chamber, in a step of its cycle, pi: / ·· // ·: / ·· / · '· strikes the free surface with force: liquid in a repetitive cycle. In part, the chamber has a partition and / or a second piston.
Alternatively, the first piston may be located in the lower part of the chamber in use.
When the first piston slides vertically in use and is located in the lower part of the chamber, it carries with it the volume of liquid in a step dé / its cycle and projects it forcefully Γelement that closes the room in part / high, be it a partition or a second piston.
Advantageously, the device may comprise a partition so as to provide a space between said partition and said second piston. /.:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: The space / intermediate contains gas. for example air, which acts as a "shock absorber" of the second piston in its stroke.
Advantageously, the device may comprise means for sampling and / or adding Pügaz / in the effective space: /:: / :: / :: / Ges: / meansS "; in the intermediate space / included · entrela: fixed wall and the second piston. Advantageously, the relative pressure in: c: space: is positive (that is greater than the pressure / atmospheric) ·, · eo: nstitttânt''a return pressure for the second piston.
Advantageously, the moons to drive each first piston may be provided to rechther in both directions of its stroke between • / its first and second position. : - / 0 ::::::.
In one embodiment, the drive means are permanently connected to the first piston, in use, so as to drive it in the assembly of its stroke between its extreme positions. For example, they comprise: a rod fixed to a first piston which can drive in a tractive manner;
But advantageously the means for driving each first piston can be provided to drive it in one direction of its race, follows between; first and second position, between its second position and its first position.
In this embodiment, the device comprises means for detaching in a reverberation manner and the first pston, These reversible de-soliding means are designed to drive the first piston in a portion of its stroke, during a cycle, for example when it moves from its low position to its high position, the first piston being free in the other portion of its course.
For example, the drive means comprise a rod and the connection between this rod and the first piston can be interrupted and recreated during a cycle, so for example that the rod only exerts traction on '''''''''''''''''of thrust, // / - /. / ///;
The means (1) and (2) may be separated and / or disengaged, and the first piston may comprise; a / élèCtroaimahf: die ", so: that the rod""and'''.pistbn;;;; / / / are solidariséS'y. ;; The electromagnet traverses the electromagnet and / that the first piston is in contact with the electromagnet: /: -: When they are not seated The first piston is released in its course. "In another, these elements may be disconnected from each other and / or. This mechanism allows the rod to exert only traction on the epistle.
In the case where the first piston is moved upwards, this mode of operation permits a method of operation in the system. at the moment of the cycle /:/'./ ôù /. ': the // pi.Stôp /. hut ett / position .- / Mutes /' · eeluirei is // disassociated from the means .//// / "d ';; training -. ^'. ' comes to hit / laz / free surface; to increase speed by means of a depression existing in the volume between the free surface and the high piston.
Advantageously, the chamber may comprise means for, in use, to take and / or add gas above the free surface of the liquid. : :: - ::. :: // :: ^: -: / 0 / :. (¾ ffioyeris / allow ^^ the pressure: above the /// ::: '.'. ':'/;:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: . ::: - / :::: //.
Advantageously, the device may comprise means for, in use, injecting said gas into the liquid.
These injection means make it possible to control the presence and formation of bubbles of cavitation bubbles in the liquid and, where appropriate, to introduce an oxidant into the liquid.
They may be located on the cylindrical surface of the chamber, on a wall and / or on that of the first or second piston which is permanently in contact with the liquid. : /: / -: /:;: / Avantageusemeftt, .. the.pistori / planned to be spaced from the Free Surface caneemputer süPS cavities & inner side. "/.'."y; The impact of the first piston on the free surface of the liquid generates a pressure wave, and then each cavity fills up with throwing jets. which: - generates pressure waves, in the. liquidate '.This, · allows. /: d, excel: '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''.'//;f':/.:;/\V:':'Inventionfetishly': On: ':: a :: process of treatment of a • / liquid: slime: "use of a device in which the first piston is intended to be discarded from the free position, characterized in that it comprises the steps; (a) Fill the chamber with liquid to be treated so as to provide a free surface. b) If necessary, actuate the first piston so as to provide a space between the free surface and the first piston. gas between the free surface and the first piston so as to create a partial vacuum. (b) First thrust piston in the first position. so that it comes into contact with the .MrMe.liferè. In this process, the first part of the chamber is situated in the upper part of the chamber. v;:> v ^ ;. ···. overloading of pressure in the water; treating liquid; in view of: '. : FavOtisëf: bi: appearance; a phenomenon of; cavitation. Cavitation and cavitation are very rapid and have high temperatures; This is why there are pollutants. . ^:; - ';.''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''. Since the pretreatment is free of the free surface, actuate them; means for dissociating the: actuating means and the first piston, d2) bringing the drive means and the first piston, piston, d4) away from the first piston of the free surface, the first piston will be that Or it is in the up position , and the second position will be the one where 11 is in a low position, in the neighborhood of the free contact. Likewise for the second piston, when it exists, its first position will be that in which it is in the up position, and its second position will be that in which it is in the low position.
In this embodiment of the process, it begins by placing the first piston eh high position through the drive means. Partitioning is then carried out in the space between the first piston and the free valve, this pressure not being able to descend in any event; As soon as the saturation vapor pressure of the liquid is reached, it begins to boil. At this partial vacuum, the first piston and the volume of liquid are subjected to forces tending to bring them closer together. The piston undergoes a force directed towards the free surface, when there is a second piston in the lower part of the chamber, the latter is raised upwards by the depression existing in the chamber. // '';;;;'--/-'/:'///';/'f-ii> the first piston and the drive means are detached, so that the first piston hits With force the free sürfce of the liquid, Pardésolidariser, it is understood that the first piston becomes free of its stroke in the chamber from its upper position to its low position j it can remain connected to the drive means provided it is free in its coursej for example, if the drive means comprise a mechanism of movement so as to be entirely detached from the means for example by the means for driving an electromagnetically capable of acting on the first of the first piston on the free surface caused by a wave. pressure that spreads in the liquid. When there is a second piston in the lower part of the Chamber, the pressurized section moves it away from the first piston, for example projects it downwards, which creates a depression within the liquid, which favors the appearance of cavitation bubbles. ,
In a next step, the first drive is again secured to the drive means: for example, but not exclusively by bringing the drive means closer to the first pistern.
In a subsequent step, the drive means causes the first piston toward its high position and the cycle begins again. The piston is therefore driven by the drive means only in one direction of its travel. The invention also relates to a method of treating a liquid using a device according to the invention. invention, device in which the. The first piston is in constant contact with the liquid, characterized in that it comprises the following steps: a) Filling the liquid chamber: to be treated with and / or to store. a free surface, (b) Where appropriate, actuate the first piston so as to provide a space above the free surface, (c) Take gas above the free surface to achieve a partial vacuum, (d) Train the first piston between its first and second positions.
This embodiment of the method is aimed at the case where the first piston is the low piston. In step d) of the method, the liquid is propelled by the first piston into contact with the second piston or with the partition which closes the chamber at the top.
Advantageously, gas is injected into the liquid during at least one of the steps of one or the other of the processes.
Embodiments and variants will be described hereinafter, by way of non-limiting examples, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows schematically in vertical section a first embodiment of the device, - Figures 2A and 2B show schematically in vertical section two variants of a second embodiment of the device, - Figure 3 shows schematically in vertical section a third embodiment of the device, - Figure 4 shows a detail of embodiment of the first piston, - Figure 5 shows schematically in vertical section a fourth embodiment of the device.
Figure 1 shows an embodiment of the device 100 at rest, that is to say in a state preliminary to its operation as a device for treating a liquid. The device comprises a cylindrical chamber having a wall 110 which extends along an axis XX. vertical in use. With regard to creating cavitation phenomena inside this chamber, the material constituting the wall must have a high resistance to attack, for example stainless steel.
As shown, the chamber contains a volume of liquid 50 to be treated, having a free surface 51. The chamber is closed by a first piston 200 in the upper part, mounted to slide sealingly between a first position (up position) and a second position (low position), and by a fixed base 120.
The first piston 200 is integral with drive means schematically in the form of a rod 400, the rod 400 is itself connected to a motor, for example an electric motor, not shown. These drive means allow to drive the first piston 200 in its race within the chamber. In this embodiment, the stroke of the first piston 200 is thus determined by the drive means.
The liquid has a free surface 51, so there is a space 210 between the free surface and the first piston 200. This free space 210 thus comprises a mixture of vapor of the liquid at the saturation vapor pressure and gas, for example 'air. The first piston 200 is shown spaced from the free surface 51.
The wall 110 of the chamber has a through opening 111 for removing or adding gas into the space between the free surface 210 and the first piston 200. It also has a through opening 112 for injecting gas into the chamber. liquid 50. The injection of a gas makes it possible to create bubbles of cavitation bubbles within the liquid; if this gas is oxidizing (02 for example), it also promotes the oxidation of pollutants.
In the second embodiment illustrated in Figures 2A and 2B, the device comprises a second piston 300 in the lower part, also mounted sealingly sliding between a first high position and a second low position. This second piston is driven by the pressure exerted on it the liquid 50, it is not directly connected to any drive mechanism.
In the variant illustrated in FIG. 2, the chamber defines the lower part of the upper boitites 310 which determine the high position of the second piston 300 and the lower stops 320 which determine its low position, the stroke of the second piston 300 is therefore limited by this game. In this variant, the through apertures 112 could be disposed on the piston 300 in the form of a gas diffuser (not shown).
In the variant illustrated in FIG. 2B, the chamber comprises a bottom wall 120 under the second piston, so as to provide an intermediate space 130 between this bottom and the second piston 300. The wall of the chamber then comprises openings 113 opening into this intermediate space so as to remove or add gas and the pressure prevailing in this intermediate space.
The third embodiment shown in Figure 3 is illustrated with the variant of Figure 2A. but it could be applied to the mode of: -,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,. In this third mode 1: de /: réëalisatiOtt,; 3e: idiSpositi'f'offoffddite \ deS''moyem to detach-reversibly the rod 400: etrlé first pisfon 200. As shown in Figure 3, these means comprise a ferromagnetic portion 220 of the piston 200 and an electromagnet 410 has the éfidfèffëitë of the rod 400, Μ1ΐΐρ: 400.ίβίΤ6 first piston are only integral when · électroaiiiaritit is fed; running and that these two elements are in contact. From an initial state (illustrated in Figure 3j in which: -lèifeidâld'une partial vacuum in the free space 210 between the surface 1 iber 51 and the first piston 200, with which the second piston 300 is in position hautey: v ..;; y; y:; ::; yy; -y: è ^;.: the-piEem 200 is in the high position and in contact with the élémuomagnet 410 powered this embodiment allows for example the next cycle, - Tehertramaiman 410 cleavage cleavage, - the free space 210 being in depression, the first piston 200 'moves at great speed towards the free surface 51 .. »: PdiSjpriîlad gases included: between the free surface and the lower face of the piston, causing the condensation of the liquid vapor which is in this space - the piston strikes the free surface 51. creating a pressure wave in the liquid 50, the frequencies generated during the impact depend on the mass of the piston, which plays on the amplitude of the pressure wave, and its rigidity , Pui plays its pressure firëquence reaches the second piston 300 and projects it into place in the direction of its lower stops 320, thus creating a depression inertia and Γ appearance of a phenomenon of cavitation within the liquid; the cavitation bubbles collapse very rapidly with the rebalancing of the pressure within the liquid; - Delivery of the rod 400 in contact with the first piston, and feinisë the power supply of the éléccaimaimant.4! O '; v ::: :: :: - :: - ;;; - ::; :: The first piston 200 is brought into high position in contact with the power supply 10. ::::; ::::::::: G: é :: cÿclë; èstÉrealized at a frequency f,: ///:; '/:''\: - jjOn: mtreexeffîple'demoyen de désolidoßfla ^ stem The first piston is a cam: mounted, rotating and acting on / first / first piston / e being vertically guided
In the case where there is an intermedia space: 130 ^ this bottom: and the second piston 300 (figured; .2B), the through opening: 11: 3 allows / to adjust: /: ·· the pressure prevailing in this intermediate space 130 ': and. "therefore; there / joke-recoil :::: of the compression which is exerted on the second piston. ^ ::: ;; //: / Ββ: liquid: ^ to the coüfs / of the process because its free surface is subjected to a depression, it is / therefore advantageous to: continue to take gas during the process / through the opening 111, FIG 4 / illustrates a detail of embodiment of the first piston, In the case of the face: in: iron: / use: :: GeM-'faee:! h: bottom includes: '/ cavities 201 not through, which can be realized either directly in the''.'material of the the first piston, either in a case of a different material, applied on the underside of the first piston, for example a sheet of perforated plastic material. The impact of the piston tread on the free surface, jets of liquid penetrate very high, up to 50 m / s, in these cities, which generates a "excitation of the liquid". ': M ^
Figure 5 illustrates a fourth mode of the device. In this embodiment, the neck is vertical, but the first piston 200 is located in the lower part of the chamber and the second piston 300 in part Mute. The intermediate space 210 is located between the free surface 51 and the second piston 300 and the first piston is always in contact with the liquid 50.
FIG. 5 shows this fourth embodiment with a second piston 300, the course of which is limited by low and high stops 320 and 320, but, as in previous embodiments, there is no need for a second piston. However, only one of the upper stops 320, but a fixed wall element, as shown in Fig. 1, is used to close the chamber, as in Fig. 1. SB. Similarly, FIG. 5 shows this fourth embodiment with a spring rod 400 of the first piston 200, but as in the third embodiment illustrated in FIG. 3, the device could comprise means for reversibly separating the rod 400 and the . first piston,
Naturally, in all its embodiments, the device comprises means for filling the chamber of liquid to be treated and emptying liquid treated not shown, ;;;;;;;
An advantage of the device and of the associated treatment method is the large number of variables which are adjusted to optimize the treatment: - initial formation above the free surface: -: initial height between the free surface and the lower face of the first of the second piston, which determines the stroke of this piston, yy ;; L mass of the first piston and if necessary, 'the second piston, - restoring pressure in the intermediate space, - frequency f impacts, - préhcë' Or, with the cavities, form. - mixing of gases within the liquid,
The frequency Lest is between 0.1 and 0.15 kl-Iz, ie; The impact of the earthquake is reasonable. The thickness of the pistons is between 5 and 30 mm, while the cavities, when cylindrical, have a diameter of between 10 mm and a depth of between 1 and 10 mm. .y; 'Example, results
An experiment was conducted with a phenol solution in reatt. Phenol is a very toxic compound and resistant to biodegradation. There are 6 million tons a year in the world. The solution contained 13 mg / l of phenol. This solution was treated by a device such as that of FIG. 2B, the characteristics of which were as follows:
Mass of the first piston (20,000): 490 grams: Massive: of the second piston (300): 25,000 g
Diameter of the room; 15 dmyyyÿv. ^ Absence of lower mrfe cavities of the pistom ^
Under the conditions of the experiment, the saturation pressure was about 25 mbar. Ydn has varied the following parameters, liquid height, *: H firing height, ie height between the free surface and '.'là ··· faceIterrieure of the first piston in position high, - PI: initial absolute pressure in the space between the free surface and the lower face of the first piston in the high position, - P2: initial return pressure in the intermediate space 130, - Flow rate of 02: from 0 to 1 ml / min.
Under the following conditions: H = 25 mm, h = 25 mm, PI = 25 mbar and P2 = 25 mbar, the results obtained are illustrated in the figure below.
It has been observed that the concentration of phenol has decreased from 13 to 8.5 mg / l at the end of the day only. either in one: very short terhps, of the order of 1 s. : The invention is not limited by the foregoing description.
Thus: - The distance of the pistons might not be vertical in use, the stroke of the second piston could not be aligned; or even parallel to that of the pistofopar preheater orthogonal example, the device could comprise a second fixed piston, - the chamber could not have an epindrical shape but for example a form of L (meeting a first and a second cylinders, a piston being slidably mounted in each cylinder element) 1 * ····; ·· - ······ '·': :: v; ~ The device according to the invention is not limited by the number of dice first and - where appropriate "Second pistons, neither their shape nor their disposition relative to the chamber or to each other; for example, the sliding directions may be angularly offset, but advantageously the sliding directions of the first and second pistons are parallel.
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