FR3013697A1 - TREATMENT OF VINYL CHLORIDE IN DRINKING WATER SUPPLY NETWORKS - Google Patents
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Abstract
Une méthode et un dispositif pour réduire les teneurs en chlorure de vinyle dans les réseaux d'adduction d'eau potable sont décrits. Le dispositif comprend un dégazeur sous pression dans lequel passe de l'eau comprenant du chlorure de vinyle solubilisé. Lorsque le volume d'eau sortant du dégazeur est supérieur à un volume seuil, un gaz sous pression est injecté dans le dégazeur de manière à entrainer le chlorure de vinyle.A method and apparatus for reducing vinyl chloride levels in drinking water systems is described. The device comprises a pressure degasser in which water comprising solubilized vinyl chloride is passed. When the volume of water leaving the degasser is greater than a threshold volume, a gas under pressure is injected into the degasser so as to entrain the vinyl chloride.
Description
DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine du traitement des eaux potables, en particulier un dispositif et une méthode pour réduire les concentrations en chlorure de vinyle dans les réseaux d'adduction d'eau potable. 10 ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Depuis l'arrêté du 11 janvier 2007, les contrôles réglementaires de l'eau destinée à la consommation humaine incluent une analyse de la teneur en monomères de chlorure de 15 vinyle (CVM). Le chlorure de vinyle est un composé organochloré de synthèse, principalement utilisé dans l'élaboration, par polymérisation, du polychlorure de vinyle (PVC). C'est un gaz incolore, très volatil, inflammable, toxique et légèrement soluble dans l'eau. Sa présence dans les eaux provient soit d'une pollution industrielle soit de la lixiviation des conduites d'eau en PVC, en particulier des conduites posées avant 1980. Le relargage 20 de CVM dans les eaux peut être favorisé par de longs temps de séjour de l'eau dans les canalisations et/ou une température élevée. Les réseaux ruraux, en particulier les longues antennes en PVC avec peu de branchements, sont tout particulièrement vulnérables à une contamination des eaux par le CVM. A ce jour, peu de solutions existent pour réduire voire éliminer la présence de chlorure 25 de vinyle dans les réseaux d'adduction d'eau potable ou aux points de consommation, tels que les robinets des consommateurs. Une solution peut consister à remplacer les canalisations défectueuses en tranchée ouverte. Cependant une telle solution est extrêmement coûteuse, d'autant plus que la plupart des réseaux d'eau potable ne sont pas encore amortis financièrement. 30 Une autre solution peut consister à réhabiliter ou remplacer les canalisations sans tranchée au moyen de techniques de tubage, forage, fonçage, remplacement après éclatement ou remplacement après extraction. Cependant, de telles techniques nécessitent des ouvertures locales en tranchée pour les réductions de diamètre, les changements de 15 direction et les prises de branchement. Elles ne sont donc pas adaptées à tout type de réseau d'adduction en eau potable. Enfin, de manière à raccourcir les temps de séjour des eaux dans les canalisations, il peut être envisagé de purger les réseaux périodiquement. Cependant, une telle technique engendre de fortes pertes en eau, ce qui est très pénalisant économiquement et écologiquement. Un besoin existe donc pour la mise au point d'un dispositif et d'une méthode simple, économique et efficace permettant de réduire les teneurs en chlorure de vinyle dans les réseaux d'adduction d'eaux potables.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of drinking water treatment, in particular a device and a method for reducing vinyl chloride concentrations in drinking water supply networks. BACKGROUND OF THE INVENTION Since the January 11, 2007 order, the regulatory controls of water for human consumption include an analysis of the monomer content of vinyl chloride (VCM). Vinyl chloride is an organochlorine compound of synthesis, mainly used in the development, by polymerization, of polyvinyl chloride (PVC). It is a colorless gas, highly volatile, flammable, toxic and slightly soluble in water. Its presence in the water comes either from industrial pollution or the leaching of PVC water pipes, in particular pipes laid before 1980. The release of VCM into the water can be favored by long residence times of water. water in the pipes and / or high temperature. Rural networks, especially long PVC antennas with few connections, are particularly vulnerable to water contamination by the CVM. To date, few solutions exist to reduce or eliminate the presence of vinyl chloride in drinking water supply networks or points of consumption, such as consumer faucets. One solution may be to replace the defective pipes in an open trench. However, such a solution is extremely expensive, especially since most drinking water systems are not yet depreciated financially. Another alternative may be to rehabilitate or replace trenchless piping using casing, drilling, sinking, burst replacement, or after-run replacement techniques. However, such techniques require local trench openings for diameter reductions, directional changes, and taps. They are therefore not suitable for any type of drinking water supply network. Finally, in order to shorten the residence time of the water in the pipes, it can be envisaged to purge the networks periodically. However, such a technique generates high water losses, which is very disadvantageous economically and ecologically. A need therefore exists for the development of a device and a simple, economical and effective method for reducing the vinyl chloride content in the drinking water supply networks.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente invention porte sur un dispositif pour réduire les teneurs en chlorure de vinyle dans les réseaux d'adduction d'eau potable. Le dispositif comprend : (a) un dégazeur sous pression (1) incluant une cuve (2) destinée à contenir de l'eau, une entrée d'eau (3) en partie haute de la cuve, une sortie d'eau (4) en partie basse de la cuve, un diffuseur de gaz poreux (5) positionné à l'intérieur de la cuve et un purgeur à flotteur (6) au sommet de la cuve ; (b) un compteur volumétrique (7) connecté à la sortie d'eau (4) du dégazeur ; (c) une source d'alimentation en gaz (8) reliée au diffuseur de gaz poreux (5) ; (d) une électrovanne (9) disposée entre le diffuseur de gaz poreux (5) et la source (8); (e) un automate (10) relié au compteur volumétrique (7) et à l'électrovanne (9), l'automate étant programmé pour commander l'ouverture de l'électrovanne lorsque le volume d'eau sortant mesuré par le compteur volumétrique est supérieur à un volume seuil. La présente invention porte également sur une méthode pour réduire les teneurs en chlorure de vinyle dans les réseaux d'adduction d'eau potable. La méthode comprend les étapes suivantes : (i) passage d'eau comprenant du chlorure de vinyle solubilisé au sein d'un dégazeur sous pression ; (ii) injection d'un volume de gaz sous pression dans l'eau contenue dans le dégazeur de manière à entrainer le chlorure de vinyle solubilisé.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for reducing the vinyl chloride content in drinking water supply networks. The device comprises: (a) a pressure degasser (1) including a vessel (2) for containing water, a water inlet (3) at the top of the vessel, a water outlet (4), ) in the lower part of the tank, a porous gas diffuser (5) positioned inside the tank and a float trap (6) at the top of the tank; (b) a volumetric meter (7) connected to the water outlet (4) of the degasser; (c) a gas supply source (8) connected to the porous gas diffuser (5); (d) a solenoid valve (9) disposed between the porous gas diffuser (5) and the source (8); (e) an automaton (10) connected to the volumetric meter (7) and to the solenoid valve (9), the automaton being programmed to control the opening of the solenoid valve when the volume of outgoing water measured by the volumetric meter is greater than a threshold volume. The present invention also relates to a method for reducing vinyl chloride levels in drinking water systems. The method comprises the following steps: (i) passage of water comprising solubilized vinyl chloride in a pressure degasser; (ii) injecting a volume of gas under pressure into the water contained in the degasser so as to cause the solubilized vinyl chloride.
L'injection de gaz selon l'étape (ii) est réalisée lorsque le volume d'eau sortant du dégazeur est supérieur à un volume seuil. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 représente un dispositif selon l'invention pour réduire les teneurs en chlorure de vinyle dans les réseaux d'adduction d'eau potable. La figure 2 représente un dispositif connu de dégazage présentant des colonnes à garnissage.The injection of gas according to step (ii) is carried out when the volume of water leaving the degasser is greater than a threshold volume. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 represents a device according to the invention for reducing the vinyl chloride contents in drinking water supply networks. Figure 2 shows a known degassing device having packed columns.
La figure 3 représente un dispositif connu de strippage à plateaux. La figure 4 représente un dispositif connu de strippage à aération diffuse. La figure 5 représente les rendements d'élimination du chlorure de vinyle en fonction des ratios volume de gaz/volume d'eau sortant du dégazeur.Figure 3 shows a known plate stripping device. FIG. 4 represents a known diffuse aeration stripper device. Figure 5 shows the vinyl chloride removal efficiencies as a function of the gas volume / water volume ratios emerging from the degasser.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Les inventeurs ont mis au point un dispositif et une méthode pour réduire les teneurs en chlorure de vinyle dans les réseaux d'adduction d'eau potable. Un exemple de dispositif selon la présente invention est présenté à la figure 1.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The inventors have developed a device and method for reducing vinyl chloride levels in drinking water supply systems. An example of a device according to the present invention is presented in FIG.
Le dispositif selon la présente invention comprend : (a) un dégazeur sous pression (1) incluant une cuve (2) destinée à contenir de l'eau, une entrée d'eau (3) en partie haute de la cuve, une sortie d'eau (4) en partie basse de la cuve, un diffuseur de gaz poreux (5) positionné à l'intérieur de la cuve permettant l'injection de gaz dans la cuve et un purgeur à flotteur (6) au sommet de la cuve permettant l'évacuation du gaz injecté ayant entrainé le chlorure de vinyle ; (b) un compteur volumétrique (7) connecté à la sortie d'eau (4) du dégazeur pour mesurer le volume d'eau sortant du dégazeur ; (c) une source d'alimentation en gaz (8) reliée au diffuseur de gaz poreux (5) ; (d) une électrovanne (9) disposée entre le diffuseur de gaz poreux (5) et la source (8); (e) un automate (10) relié au compteur volumétrique (7) et à l'électrovanne (9), l'automate étant programmé pour commander l'ouverture de l'électrovanne lorsque le volume d'eau sortant mesuré par le compteur volumétrique est supérieur à un volume seuil.The device according to the present invention comprises: (a) a pressure degasser (1) including a vessel (2) for containing water, a water inlet (3) at the top of the vessel, an outlet for water (4) in the lower part of the tank, a porous gas diffuser (5) positioned inside the tank for injecting gas into the tank and a float trap (6) at the top of the tank allowing the evacuation of the injected gas which has caused the vinyl chloride; (b) a volumetric meter (7) connected to the water outlet (4) of the degasser to measure the volume of water leaving the degasser; (c) a gas supply source (8) connected to the porous gas diffuser (5); (d) a solenoid valve (9) disposed between the porous gas diffuser (5) and the source (8); (e) an automaton (10) connected to the volumetric meter (7) and to the solenoid valve (9), the automaton being programmed to control the opening of the solenoid valve when the volume of outgoing water measured by the volumetric meter is greater than a threshold volume.
La méthode selon la présente invention comprend les étapes suivantes : (i) passage d'eau comprenant du chlorure de vinyle solubilisé au sein d'un dégazeur sous pression ; (ii) injection d'un volume de gaz sous pression dans l'eau contenue dans le dégazeur de manière à entrainer le chlorure de vinyle solubilisé dans l'eau. Dans la méthode de la présente invention, l'injection de gaz selon l'étape (ii) est réalisée lorsque le volume d'eau sortant du dégazeur est supérieur à un volume seuil. Le terme « passage » tel qu'utilisé dans la présente description indique que l'eau entre, puis sort du dégazeur. Le gaz injecté comprenant le chlorure de vinyle entrainé est évacué du dégazeur. L'eau sortant du dégazeur présente une teneur réduite voire nulle en chlorure de vinyle. La méthode selon la présente invention peut être mise en oeuvre au moyen du dispositif de la présente invention. L'eau comprenant du chlorure de vinyle solubilisé est introduite dans la cuve du dégazeur sous pression. L'élimination du chlorure de vinyle s'effectue à l'intérieur de cette cuve par injection de gaz sous pression dans l'eau contenue dans la cuve par le diffuseur de gaz poreux. Le chlorure de vinyle solubilisé dans les eaux potables est ainsi entrainé par le gaz injecté. Le gaz injecté ayant entrainé le chlorure de vinyle est évacué en partie haute de la cuve par le purgeur à flotteur. L'injection de gaz est réalisée lorsque le volume d'eau sortant du dégazeur mesuré par le compteur volumétrique est supérieur à un volume seuil. La méthode de la présente invention tire avantage de la volatilité du chlorure de vinyle.The method according to the present invention comprises the following steps: (i) passage of water comprising solubilized vinyl chloride in a pressure degasser; (ii) injecting a volume of pressurized gas into the water contained in the degasser so as to entrain the solubilized vinyl chloride in the water. In the method of the present invention, the injection of gas according to step (ii) is carried out when the volume of water leaving the degasser is greater than a threshold volume. The term "passage" as used in this specification indicates that the water enters and then exits the degasser. The injected gas comprising the entrained vinyl chloride is removed from the degasser. The water leaving the degasser has a reduced or no content of vinyl chloride. The method according to the present invention can be implemented by means of the device of the present invention. The water comprising solubilized vinyl chloride is introduced into the pressure vessel of the degasser. The elimination of vinyl chloride is carried out inside this tank by injection of gas under pressure into the water contained in the tank by the porous gas diffuser. Vinyl chloride solubilized in drinking water is thus driven by the injected gas. The injected gas which has caused the vinyl chloride is evacuated in the upper part of the tank by the float trap. The gas injection is performed when the volume of water leaving the degasser measured by the volumetric meter is greater than a threshold volume. The method of the present invention takes advantage of the volatility of vinyl chloride.
La constante de Henry et la pression de vapeur du chlorure de vinyle valent respectivement 0.04 mol.L-1.atm-1 et 3330 hPa à 20°C. Ces paramètres sont favorables à la volatilisation du chlorure de vinyle qui a plus d'affinité à être présent dans un gaz que dans l'eau. Le chlorure de vinyle peut donc être entrainé par un gaz, par exemple de l'air. L'entrainement à l'air est un procédé courant dans l'industrie pour le transfert de molécules volatiles de l'eau vers l'air. Différents systèmes de dégazage sont connus tels que les colonnes à garnissage (figure 2), le strippage à plateaux (figure 3) ou le strippage à aération diffuse (figure 4). Dans les colonnes à garnissage (figure 2), l'eau contaminée est introduite et dispersée en haut de colonne (11). Le gaz d'entrainement (air en général) est introduit en pied de colonne (12), à contre-courant. Le contact entre l'eau et le gaz est assuré par le garnissage (13) qui remplit la colonne. Ces installations fonctionnent à pression atmosphérique, voire sous vide, pour améliorer le transfert de matière. Les dispositifs de strippage à plateaux (figure 3) fonctionnent à contre-courant où l'eau (14) circule sur des plateaux perforés (15) permettant à l'air (16) de traverser la lame d'eau. Ce type d'installation est dimensionné pour des débits d'eau et d'air précis, car les perforations des plateaux doivent laisser passer l'air mais pas l'eau. Enfin dans les procédés de strippage à aération diffuse (figure 4), l'air (17) est injecté en fines bulles dans l'eau (18). Ce système est simple à mettre en oeuvre mais présente une efficacité d'élimination limitée et est beaucoup moins compact que les deux dispositifs précédents. Les dispositifs de dégazage tels que décrits ci-dessus (colonnes à garnissage, strippage à plateaux, strippage à aération diffuse) sont dimensionnés pour des débits d'eau et de gaz déterminés. De plus, ces dispositifs fonctionnent à débit d'eau constant et à pression constante. Typiquement, dans de tels systèmes, le débit d'air entrant est proportionnel au débit d'eau entrant selon un ratio de débit de gaz par débit de liquide constant (G/L). Dans les réseaux d'adduction d'eau potable, la pression et le débit peuvent augmenter ou diminuer à tout instant selon les consommations d'eau. Ainsi, de tels systèmes ne sont pas adaptés au traitement des eaux dans les réseaux d'adduction d'eau potable. Le maintien d'un ratio G/L constant dans les réseaux d'adduction nécessiterait de mesurer à tout instant le débit d'eau traversant le dispositif de dégazage et en parallèle de réguler 1"introduction d'air au moyen d'une vanne proportionnelle. Mesurer le débit d'eau dans un réseau d'eau potable n'est pas aisé car le débit varie selon la consommation d'eau en aval. L'emploi d'un débitmètre eau avec une large gamme de mesure serait donc nécessaire mais il n'écarterait pas le risque que les débits d'eau les plus faibles ne puissent pas être mesurés, et que par voie de conséquence, l'eau ne subisse alors aucun traitement. Par ailleurs, il n'est pas possible d'agir sur le débit d'eau sortant d'un dispositif de dégazage sans risquer de rompre l'alimentation en eau en aval. Un réservoir de stockage d'eau traitée serait donc nécessaire pour que le dispositif puisse fonctionner à débit constant, par phases de marche et arrêt permettant de s'adapter aux variations de débit du réseau d'eau potable en aval. Ce mode de fonctionnement nécessiterait le suivi du niveau dans le réservoir ainsi qu'une pompe de circulation / pressurisation, ce qui complique notablement le fonctionnement du réseau d'adduction.The Henry's constant and the vapor pressure of vinyl chloride are respectively 0.04 mol.L-1.atm-1 and 3330 hPa at 20 ° C. These parameters are favorable for the volatilization of vinyl chloride, which has more affinity to be present in a gas than in water. Vinyl chloride can therefore be entrained by a gas, for example air. Air entrainment is a common process in the industry for the transfer of volatile molecules from water to air. Various degassing systems are known such as packed columns (Figure 2), plate stripping (Figure 3) or diffuse aeration stripping (Figure 4). In packed columns (Figure 2), the contaminated water is introduced and dispersed at the top of the column (11). The entrainment gas (air in general) is introduced at the bottom of the column (12), against the current. The contact between the water and the gas is provided by the lining (13) which fills the column. These installations operate at atmospheric pressure, or even under vacuum, to improve the transfer of material. The plate stripping devices (Figure 3) operate countercurrently where water (14) flows on perforated trays (15) allowing air (16) to pass through the water plate. This type of installation is designed for precise water and air flow rates, because the perforations of the trays must let the air pass but not the water. Finally, in stripping processes with diffuse aeration (FIG. 4), the air (17) is injected in fine bubbles into the water (18). This system is simple to implement but has a limited elimination efficiency and is much less compact than the two previous devices. The degassing devices as described above (packed columns, plate stripping, diffuse aeration stripping) are sized for specific water and gas flow rates. In addition, these devices operate at constant water flow and constant pressure. Typically, in such systems, the incoming air flow rate is proportional to the incoming water flow rate at a ratio of gas flow rate to constant liquid flow rate (G / L). In drinking water supply networks, pressure and flow can increase or decrease at any time depending on water consumption. Thus, such systems are not suitable for treating water in drinking water supply networks. Maintaining a constant G / L ratio in the supply networks would require measuring at any moment the flow of water passing through the degassing device and in parallel regulating the introduction of air by means of a proportional valve. Measuring the flow of water in a drinking water system is not easy because the flow rate varies according to downstream water consumption.The use of a water flow meter with a wide range of measurement would therefore be necessary but it would not preclude the risk that the lowest water flow rates can not be measured and that, consequently, the water will not undergo any treatment. on the flow of water leaving a degassing device without the risk of breaking the water supply downstream, a treated water storage tank would therefore be necessary for the device to operate at constant flow, in phases of operation and stop to adapt to the variations of d bit of the drinking water system downstream. This mode of operation would require monitoring of the level in the tank and a circulation pump / pressurization, which significantly complicates the operation of the adduction network.
Trois contraintes principales doivent être prises en compte lors de la mise en oeuvre d'un dispositif de dégazage en ligne sur un réseau d'eau potable : - la pression du réseau (minimum 3 bar) et sa variabilité ; - le débit d'eau ; et - la nécessité d'assurer une continuité de l'adduction. Le dispositif de la présente invention tient compte de ces contraintes puisque celui-ci permet l'injection de gaz dans l'eau de manière à entrainer le chlorure de vinyle solubilisé lorsque le volume d'eau sortant du dégazeur sous pression est supérieur à un volume seuil. La régulation est donc basée sur un ratio de volume : à un volume d'eau sortant du dégazeur sous pression correspond un volume d'air injecté dans un ratio donné (ratio « volume de gaz injecté/volume d'eau sortant »). Le dégazeur sous pression (1), le compteur volumétrique (7), la source d'alimentation en gaz (8), l'électrovanne (9), l'automate (10) et des aspects de la méthode sont tels que décrits de manière détaillée ci-dessous. Dégazeur sous pression La cuve (2) du dégazeur sous pression (1) est configurée pour résister à la pression maximale du réseau (>8 bar).Three main constraints must be taken into account when implementing an on-line degassing device on a drinking water network: - the network pressure (minimum 3 bar) and its variability; - the flow of water; and - the need to ensure continuity of adduction. The device of the present invention takes into account these constraints since it allows the injection of gas into the water so as to cause solubilized vinyl chloride when the volume of water leaving the degasser under pressure is greater than a volume. threshold. The regulation is therefore based on a volume ratio: to a volume of water leaving the degasser under pressure corresponds a volume of air injected into a given ratio (ratio "volume of injected gas / volume of outgoing water"). The pressure degasser (1), the volumetric meter (7), the gas supply source (8), the solenoid valve (9), the automaton (10) and aspects of the method are as described in detailed manner below. Pressure degasser The pressure vessel (2) of the pressure degasser (1) is designed to withstand the maximum network pressure (> 8 bar).
Le diffuseur de gaz poreux (5) est généralement positionné dans la partie basse de la cuve. Il permet l'injection de gaz sous pression dans la cuve. Les bulles formées par le diffuseur de gaz peuvent avoir une taille voisine de 2 mm. Les bulles ont un mouvement ascendant. Le purgeur à flotteur (6), encore appelé ventouse, est positionné au sommet de la cuve. Il permet l'évacuation du gaz ayant entrainé le chlorure de vinyle. Quand la cuve est remplie d'eau, le flotteur du purgeur obture l'orifice de dégazage. Quand l'air commence à s'accumuler en partie haute de la cuve, le flotteur du purgeur baisse avec le niveau d'eau et libère ainsi l'orifice de dégazage permettant l'évacuation du gaz. Un tel purgeur présente l'avantage de fonctionner à n'importe quelle pression, même variable. Il est donc particulièrement adapté à un fonctionnement dans un réseau d'adduction d'eau potable où la pression peut varier à tout instant. Par ailleurs, il présente l'avantage de maintenir la cuve en permanence remplie d'eau. Il évite ainsi l'utilisation d'un dispositif pour réguler un niveau d'eau dans la cuve.The porous gas diffuser (5) is generally positioned in the lower part of the tank. It allows the injection of pressurized gas into the tank. The bubbles formed by the gas diffuser may have a size close to 2 mm. Bubbles have an upward movement. The float trap (6), also called suction cup, is positioned at the top of the tank. It allows the evacuation of the gas that caused the vinyl chloride. When the tank is filled with water, the float of the trap closes the degassing port. When the air begins to accumulate in the upper part of the tank, the float of the trap decreases with the water level and thus releases the degassing orifice allowing the evacuation of the gas. Such a trap has the advantage of operating at any pressure, even variable. It is therefore particularly suitable for operation in a drinking water supply network where the pressure can vary at any time. Moreover, it has the advantage of keeping the tank permanently filled with water. It thus avoids the use of a device for regulating a level of water in the tank.
L'efficacité du transfert du chlorure de vinyle de l'eau vers le gaz étant liée à la taille des bulles (imposée par le diffuseur de gaz poreux et la pression) mais également liée au temps de contact entre les bulles et l'eau, la hauteur du dégazeur est choisie de manière à ce que la hauteur entre le diffuseur de gaz et le sommet du dégazeur permette un temps de contact suffisant. De manière générale, les dimensions du dégazeur sous pression sont compactes par rapport à celles des colonnes à garnissage (hauteur 3 - 4 m) ou des installations de strippage à plateaux. Ainsi, le dégazeur sous pression de la présente invention présente généralement une hauteur inférieure à 1.5 m, voire inférieure à 1 m. Le dégazeur peut donc être implanté dans un regard de taille réaliste au sein d'un réseau d'eau potable.The efficiency of transfer of vinyl chloride from water to gas is related to the size of the bubbles (imposed by the porous gas diffuser and the pressure) but also related to the time of contact between the bubbles and the water, the height of the degasser is chosen so that the height between the gas diffuser and the top of the degasser allows a sufficient contact time. In general, the dimensions of the pressure degasser are compact compared to packed columns (height 3 - 4 m) or plate stripping systems. Thus, the pressure degasser of the present invention generally has a height less than 1.5 m, or even less than 1 m. The degasser can therefore be implanted in a look realistic size within a network of drinking water.
Un exemple de réalisation sur une antenne de réseau d'eau potable consommant environ 3000 L par jour : - Volume du dégazeur : 120 L - Hauteur du dégazeur : 800 mm - Diamètre du dégazeur : 500 mm - Diffuseur poreux de gaz : diamètre 180 mm et épaisseur 90 mm placé à une hauteur de 150 mm par rapport au fond de la cuve. De manière avantageuse, le dégazeur du dispositif de la présente invention ne nécessite aucun moyen mécanique de circulation d'eau, ce qui fiabilise l'adduction et évite la consommation électrique liée à une pompe de circulation / pressurisation. Compteur volumétrique Le compteur volumétrique (7) est connecté à la sortie d'eau du dégazeur (en aval du dégazeur). Il mesure le volume d'eau sortant du dégazeur.An example of realization on a drinking water network antenna consuming approximately 3000 L per day: - Volume of the degasser: 120 L - Height of the degasser: 800 mm - Diameter of the degasser: 500 mm - Porous diffuser of gas: diameter 180 mm and thickness 90 mm placed at a height of 150 mm with respect to the bottom of the tank. Advantageously, the degasser of the device of the present invention does not require any mechanical means for circulating water, which makes the supply more reliable and avoids the electrical consumption associated with a circulation / pressurization pump. Volumetric meter The volumetric meter (7) is connected to the water outlet of the degasser (downstream of the degasser). It measures the volume of water coming out of the degasser.
Le compteur volumétrique peut avantageusement être équipé d'un générateur d'impulsions. A chaque volume d'eau (prédéfini) sortant du dégazeur, le compteur envoie une impulsion vers l'automate (10) du dispositif qui compte le nombre d'impulsions pour connaître le volume d'eau passé dans le dégazeur.The volumetric meter may advantageously be equipped with a pulse generator. With each volume of water (predefined) leaving the degasser, the meter sends a pulse to the controller (10) of the device which counts the number of pulses to know the volume of water passed through the degasser.
Source d'alimentation en gaz La source d'alimentation en gaz (8) peut être un compresseur générant de l'air comprimé. Le compresseur peut être alimenté par le réseau électrique. De manière avantageuse, le compresseur peut être alimenté au moyen de panneaux solaires, rendant le système indépendant énergétiquement. La pression de l'air comprimé est choisie de manière à permettre l'introduction de l'air dans le dégazeur. Elle est généralement supérieure de 0,5 bar à la pression maximale observée au point du réseau considéré. De manière alternative, la source d'alimentation en gaz peut être une ou plusieurs bouteilles de gaz sous pression reliée(s) au diffuseur de gaz (5). Le gaz est généralement de l'air. Cependant pour limiter la formation d'eau blanche, un gaz moins soluble que l'air dans l'eau peut être utilisé, tel que par exemple l'azote. Electrovanne L'électrovanne (9) est disposée entre le diffuseur de gaz poreux (5) et la source d'alimentation en gaz (8). Elle présente une position ouverte et une position fermée. En position ouverte, l'électrovanne permet l'injection de gaz dans le dégazeur (1) via le diffuseur de gaz poreux (5). La durée d'injection de gaz sous pression (ce qui correspond au temps d'ouverture de l'électrovanne) conditionne le volume de gaz introduit dans le 15 dégazeur. Automate L'automate (10) est relié au compteur volumétrique (7) et à l'électrovanne (9). Il permet l'échange de données entre l'électrovanne (9) et le compteur volumétrique (7). L'automate 20 est programmé pour commander l'ouverture de l'électrovanne lorsque le volume d'eau sortant mesuré par le compteur volumétrique est supérieur à un volume seuil. La régulation se base donc sur un ratio de volume. Le volume seuil est préalablement déterminé. Lorsque que le compteur volumétrique (7) est équipé d'un générateur d'impulsions, le 25 compteur volumétrique envoie une impulsion à l'automate à chaque volume d'eau (prédéfini) sortant du réacteur. Une fois le nombre programmé d'impulsions atteint, l'automate déclenche l'ouverture de l'électrovanne d'injection de gaz. L'ouverture de l'électrovanne est maintenue pendant un temps programmé dans l'automate. Ce temps d'ouverture est défini par des essais préalables, afin qu'il corresponde à un volume 30 d'air précis. De la sorte, à un volume d'eau entré dans le système correspond un volume d'air injecté. Simultanément à l'ouverture de l'électrovanne, un compteur de temps est initialisé et enclenché. Lorsque le temps d'ouverture programmé est atteint, l'automate ferme l'électrovanne. Typiquement, le comptage des impulsions se poursuit pendant que l'électrovanne d'introduction de gaz reste ouverte. Ainsi, si le nombre programmé d'impulsions est atteint avant que celle-ci ne soit fermée, le compteur de temps se réinitialise. Ceci permet d'injecter un volume d'air élevé au sein du dégazeur pendant les pointes de débit dans le réseau d'eau potable.Gas supply source The gas supply source (8) may be a compressor generating compressed air. The compressor can be powered by the power grid. Advantageously, the compressor can be powered by means of solar panels, making the system energy independent. The pressure of the compressed air is chosen so as to allow the introduction of air into the degasser. It is generally 0.5 bar higher than the maximum pressure observed at the point of the considered network. Alternatively, the gas supply source may be one or more pressurized gas cylinders connected to the gas diffuser (5). The gas is usually air. However, to limit the formation of white water, a gas that is less soluble than air in water can be used, such as, for example, nitrogen. Solenoid valve The solenoid valve (9) is arranged between the porous gas diffuser (5) and the gas supply source (8). It has an open position and a closed position. In the open position, the solenoid valve allows the injection of gas into the degasser (1) via the porous gas diffuser (5). The duration of gas injection under pressure (which corresponds to the opening time of the solenoid valve) conditions the volume of gas introduced into the degasser. PLC The PLC (10) is connected to the volumetric meter (7) and the solenoid valve (9). It allows the exchange of data between the solenoid valve (9) and the volumetric meter (7). The controller 20 is programmed to control the opening of the solenoid valve when the volume of outgoing water measured by the volumetric meter is greater than a threshold volume. Regulation is therefore based on a volume ratio. The threshold volume is predetermined. When the volumetric meter (7) is equipped with a pulse generator, the volumetric meter sends a pulse to the controller at each volume of water (predefined) leaving the reactor. Once the programmed number of pulses has been reached, the PLC triggers the opening of the gas injection solenoid valve. The opening of the solenoid valve is maintained for a programmed time in the PLC. This opening time is defined by preliminary tests, so that it corresponds to a specific volume of air. In this way, a volume of water entering the system corresponds to a volume of air injected. Simultaneously with the opening of the solenoid valve, a timer is initialized and switched on. When the programmed opening time is reached, the controller closes the solenoid valve. Typically, pulse counting continues while the gas introduction solenoid valve remains open. Thus, if the programmed number of pulses is reached before it is closed, the time counter is reset. This makes it possible to inject a high volume of air into the degasser during flow peaks in the drinking water system.
La méthode et le dispositif de la présente invention permettent un traitement optimal des eaux même lorsque le débit d'eau est très faible puisque le volume d'eau transitant dans le dégazeur est compté.The method and the device of the present invention allow an optimal water treatment even when the flow of water is very low since the volume of water passing through the degasser is counted.
Volume seuil Le volume seuil déclenchant l'ouverture de l'électrovanne est à rapporter au volume du dégazeur. Quand l'électrovanne d'introduction de gaz est fermée, la concentration en chlorure de vinyle de l'eau contenue dans la cuve augmente au fur et à mesure du passage de l'eau dans le dégazeur. En effet, chaque volume d'eau sortant du dégazeur (4) est remplacé par le même volume d'eau en entrée (3) car la cuve (2) reste remplie d'eau. Comme l'eau provenant de l'amont du réseau d'eau potable est plus concentrée en chlorure de vinyle, la concentration moyenne dans la cuve augmente. Il s'ensuit que la concentration en chlorure de vinyle dans l'eau en sortie de dégazeur augmente également. C'est l'injection de gaz dans le dégazeur qui permet de réduire la concentration en chlorure de vinyle dans l'eau contenue dans la cuve et par voie de conséquence de celle sortant du dégazeur. Or, l'injection de gaz est déclenchée par l'ouverture de l'électrovanne, elle-même déclenchée par l'atteinte du volume seuil. Pour limiter les variations de concentration en chlorure de vinyle dans l'eau en sortie de dégazeur, le volume seuil représente avantageusement de 20% à 50% du volume du dégazeur. En dessous de 20%, l'ouverture de l'électrovanne risque d'être trop fréquente. Plus particulièrement, le volume seuil peut être de 50 L lorsque que le dégazeur à un volume de 120 L. Ratio « volume de gaz injecté/ volume d'eau sortant » La volatilité d'une molécule est liée à l'équilibre de ses concentrations entre la phase gazeuse et la solution aqueuse. Cette propriété peut être évaluée par la constante de Henry. Les molécules les plus volatiles ont une affinité forte pour le gaz et faible pour la solution aqueuse. Ceci signifie qu'une faible quantité de gaz suffit à entrainer une quantité importante de ce composé initialement en solution. En l'occurrence, le chlorure de vinyle est une molécule très volatile. Un très faible ratio « volume de gaz injecté/ volume d'eau sortant » (G'/L') permet ainsi d'obtenir un rendement d'élimination important. Typiquement, le ratio « volume de gaz injecté/ volume d'eau sortant » (G'/L') varie de 0,1 à 1. Plus particulièrement, le ratio G'/L' peut être de 0,4, 0,5 ou 0,6. A titre de comparaison, dans les colonnes de stripping, un ratio de débit G/L de 10 est souvent rencontré pour la plupart des composés organochlorés.Threshold volume The threshold volume triggering the opening of the solenoid valve must be related to the volume of the degasser. When the gas introduction solenoid valve is closed, the vinyl chloride concentration of the water contained in the tank increases as the water passes through the degasser. Indeed, each volume of water leaving the degasser (4) is replaced by the same volume of water inlet (3) because the tank (2) remains filled with water. Since water from upstream of the drinking water system is more concentrated in vinyl chloride, the average concentration in the tank increases. It follows that the concentration of vinyl chloride in the water at the outlet of the degasser also increases. It is the injection of gas into the degasser which makes it possible to reduce the concentration of vinyl chloride in the water contained in the tank and consequently of that coming out of the degasser. However, the gas injection is triggered by the opening of the solenoid valve, itself triggered by reaching the threshold volume. In order to limit the variations in the concentration of vinyl chloride in the water leaving the degasser, the threshold volume advantageously represents from 20% to 50% of the volume of the degasser. Below 20%, the opening of the solenoid valve may be too frequent. More particularly, the threshold volume can be 50 L when the degasser has a volume of 120 L. Ratio "volume of gas injected / volume of water leaving" The volatility of a molecule is related to the balance of its concentrations between the gaseous phase and the aqueous solution. This property can be evaluated by Henry's constant. The most volatile molecules have a strong affinity for gas and low for the aqueous solution. This means that a small amount of gas is sufficient to cause a significant amount of this compound initially in solution. In this case, vinyl chloride is a very volatile molecule. A very low ratio "volume of injected gas / volume of outgoing water" (G '/ L') thus makes it possible to obtain a significant removal efficiency. Typically, the ratio "volume of injected gas / volume of outgoing water" (G '/ L') varies from 0.1 to 1. More particularly, the ratio G '/ L' can be 0.4, 0, 5 or 0.6. For comparison, in the stripping columns, a G / L flow ratio of 10 is often encountered for most organochlorine compounds.
EXEMPLES Un dispositif selon la présente invention a été testé sur une antenne de réseau d'eau potable comportant majoritairement des conduites en PVC posées avant 1980. Sur cette antenne, la consommation quotidienne est de l'ordre de 3000 L et la concentration moyenne en chlorure de vinyle varie autour de 0,7 pg/L. Sur le point du réseau où a été installé le dégazeur, la pression d'eau est de l'ordre de 4 bar relatifs, à une température de 10°C ; l'air est injecté à une pression de 5,5 bar. Le dispositif comprend un dégazeur de 120 L présentant les caractéristiques suivantes : - Hauteur du dégazeur : 800 mm - Diamètre du dégazeur : 500 mm - Diffuseur poreux de gaz : diamètre 180 mm épaisseur 90 mm placé à une hauteur de 150 mm du fond Comme le chlorure de vinyle est très volatil et que sa pression de vapeur est très élevée, le ratio de volume d'air injecté par volume de liquide peut être très faible. Pour ordre de grandeur, des ratios inférieurs à 1 permettent d'obtenir des rendements d'élimination d'environ 60%, alors qu'en comparaison les colonnes à garnissage utilisent des ratios de l'ordre de 10 pour l'élimination de la majorité des molécules volatiles. Ceci tient au fait que, bien que le système de dégazage par bullage soit théoriquement moins performant, le chlorure de vinyle est un composé très volatil.EXAMPLES A device according to the present invention was tested on a drinking water network antenna comprising mainly PVC pipes laid before 1980. On this antenna, the daily consumption is of the order of 3000 L and the average concentration of chloride vinyl varies around 0.7 pg / L. On the point of the network where the degasser was installed, the water pressure is of the order of 4 bar relative, at a temperature of 10 ° C; the air is injected at a pressure of 5.5 bar. The device comprises a degasser of 120 L having the following characteristics: - Height of the degasser: 800 mm - Diameter of the degasser: 500 mm - Porous diffuser of gas: diameter 180 mm thickness 90 mm placed at a height of 150 mm of the bottom As the Vinyl chloride is very volatile and its vapor pressure is very high, the ratio of volume of air injected per volume of liquid can be very low. For orders of magnitude, ratios of less than 1 provide elimination efficiencies of about 60%, whereas in comparison packed columns use ratios of the order of 10 for the elimination of the majority. volatile molecules. This is because although the bubbling degassing system is theoretically less efficient, vinyl chloride is a very volatile compound.
Les ratios « volume de gaz injecté/ volume d'eau sortant » (G'/L') de 0,2, 0,4 et 0,6 ont été testés avec un volume d'eau déclenchant l'ouverture de l'électrovanne de 50 L. Le ratio de 0,5 a été testé avec un volume d'eau programmé de 20 L. Les résultats sont présentés à la figure 5.The ratios "volume of gas injected / volume of outgoing water" (G '/ L') of 0.2, 0.4 and 0.6 were tested with a volume of water triggering the opening of the solenoid valve The ratio of 0.5 was tested with a programmed water volume of 20 L. The results are shown in Figure 5.
Le rendement d'élimination du chlorure de vinyle est calculé par rapport aux concentrations dans l'eau, entre l'entrée et la sortie du dégazeur. L'analyse du chlorure de vinyle est réalisée par purge, piégeage et désorption thermique suivis d'une chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectromètre de masse. Le rendement d'élimination est compris entre 30% et 80% pour des ratios G'/L' compris entre 0,2 et 0,6.The removal efficiency of vinyl chloride is calculated in relation to the concentrations in water, between the inlet and the outlet of the degasser. The analysis of the vinyl chloride is carried out by purge, trapping and thermal desorption followed by a gas chromatography coupled to a mass spectrometer. The elimination yield is between 30% and 80% for ratios G '/ L' of between 0.2 and 0.6.
Ces faibles ratios G'/L' présentent un avantage certain pour le fonctionnement des réseaux d'eau potable : - Le chlore résiduel, nécessaire au maintien de la désinfection de l'eau, n'est pas volatilisé en quantité importante. - L'équilibre calco-carbonique est peu modifié par la volatilisation du dioxyde de carbone. - La solubilisation de l'air est modérée. La formation d'eau blanche au niveau des robinets des consommateurs est donc limitée.These low G '/ L' ratios have a certain advantage for the operation of drinking water networks: - Residual chlorine, which is necessary to maintain water disinfection, is not volatilized in significant quantities. - Calco-carbonic equilibrium is little modified by the volatilization of carbon dioxide. - The solubilization of the air is moderate. The formation of white water at the faucets of consumers is therefore limited.
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