Brevet FR2008076A1 — publié le 19700116

i 2008076 la présente invention concerne un appareil' de*traitement des eaux, dans lequel les impuretés sont agglomérées par* : coagulation et sont séparées de la suspension, en deux phases, dans un lit de boue parfaitement fluidisé à l'aide d'un filtre 5 rapide. Cet appareil convient particulièrement dans les cas où. les débits d'eau à traiter sont élevés. Dans le développement des appareils de traitement des eaux, on peut remarquer une tendance à grouper tous les processus du traitement chimique des eaux dans une unité compacte. De 10 tels appareils existent déjà en fonctionnement pour des débits plus petits» Ces petites installations utilisent des réacteurs présentant un lit de boue parfaitement fluidisé, disposé verticalement autour d'une chambre de coagulation centrale. 15 Avec une telle conception de chambre de coagulation centrale on obtient facilement line communication hydraulique convenable entre la chambre de coagulation et la chambre à lit de boue, par une fente circulaire. Dans cet appareil,l'eau bonite est amenée avec des coa-20 gulants dans la partie supérieure de la chambre de coagulation,où elle entre en rotation,descend dans la partie inférieure eir pénètre régulièrement dans la chambre du lit de boue, la position centrale de la chambre de coagulation permet un aménagement 'facile de cette chambre,pour homogénéisation de la suspension nais-25 santé résultant de la coagulation, à l'aide de la prolongation de la durée de rétention dans cette chambre, et à l'aide à*un mélangeur mécanique vertical créant la turbulence nécessaire. l'inconvénient des appareils de traitement des eaux de ce type connus à ce jour, qui groupent la coagulation, l'ho- • 30 mogénéisation et la séparation dans une seule unité, résulte de la conception verticale et concentrique du réacteur à lit de boue, l'application de ces appareils est ainsi limitée à de petits débits, parce que pour une installation de débit plus important,les dimensions et la hauteur du réacteur n'augmentent 35 pas proportionnellement. Au point de vue de construction également, la conception verticale et concentrique du réacteur complique considérablement l'emplacement optimal des différentes chambres de travail dans un même récipient. A part les appareils à lit de boue parfaitement flui-40 disé à conception verticale et concentrique et à fente unique, 6.9 14748 2 2008076 on connaît aussi des appareils dé conception horizontale à fentes multiples, où des chambres de travail sont placées parallèlement les unes à côté des autres, et ceci de telle façon qu'à chaque chambre à lit de boue soient directement "li£es"une cham-5 bre de coagulation et line chambre de concentration'des boues. Avec cette solution on obtient une économie importante sur la hauteur de l'appareil et on peut construire par ce système des réacteurs de grands débits. Les inconvénients de ce type d'appareils à fentes mul-10 tiples, sont l'absence de l'homogénéisation de la suspension créée par la coagulation, et l'absence d'une conception compacte permettant d'incorporer aussi des filtres rapides dans le même récipient. Les obstacles pour obtenir une bonne homogénéisation dans les appareils à fentes multiples connus sont l'absence d'une 15 source mécanique de turbulence dans la chambre de co.agulation, le volume relativement petit de cette chambre,rla forme prismatique de celle-ci, et un système non convenable de la distribution de l'eau brute dans cette chambre de coagulation. Le volume restreint de la chambre de coagulation, est dans les appa-20 reils à fentes multiples, imposé par la conception géométrique générale de l'appareil, parce qu'il est défini par les parois en forme V du fond de la chambre à lit de boue, ce qu'on ne peut pas trop changer sans toucher au bon fonctionnement de l'appareil. l'absence d'homogénéisation ne permet pas d'obtenir le 25 même effet que celui obtenu avec les appareils à chambre d'homogénéisation convenable, et on obtient une diminution de rendement de l'appareil allant jusqu'à 40$, surtout quand les températures de l'eau brute sont basses# La présente invention a pour objet un appareil de 30 traitement de l'eau à fentes multiples, exempt des inconvénients ci-dessus. l'appareil de traitement de l'eau selon l'invention, qui est du genre comportant un réacteur à fentes multiples et à lit de boue parfaitement fluidisé situé dans des chambres, en 55 forme Y qui sont formées par des parois convergeant vers une.„ fente d'entrée dans la chambre.à lit de boue et qui délimitent chacune d'un côté une chambre de coagulation et d'homogénéisation et de l'autre côté une, chambre dë concentration des, 'boues, est caractérisé eh ce que une chambre à filtre rapide est si-40 tuée au-dessous de chaque chambre de. concentration des boues. , 69 14748 3 2008076 et en est séparée par xm plafond horizontal, en ce que une chambre de coagulation et d'homogénéisation communique directement et longitudinalement avec la chambre à lit de boue par des fentes d'entrée dans le lit de boue, et en ce que chaque chambre de coa-5 gulation et d'homogénéisation est munie d'un agitateur mécanique. Les caractéristiques et avantages de l'invention res-sortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels î La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un appareil 10 selon l'invention; La figure 2 est une vue axonométrique de ce même appareil* Conformément à la forme de réalisation représentée,la totalité de l'appareil selon l'invention est disposée dans un ré-15 cipient rectangulaire 1, dans lequel, à l'aide des parois 2, 3 sont formées des chambres de coagulation et d'homogénéisation A, des chambres à lit de boue parfaitement fluidisé B, et des chambres de concentration des boues C« Chaque paire de parois 2 forme un toit au-dessous d'une chambre A, en ménageant à leur partie inférieure, longitudinalement, des fentes d'entrée 4, 4*, qui re-20 lient cette chambre A aux chambres B adjacentes. Les parois 3 forment Tin toit au-dessus d'une chambre de concentration des boues C, en ménageant à leur partie supérieure des fentes de dé-s versement 5 qui relient les chambres B avec les chambres C. Des parois de guidage 6 guident l'eau aspirée par une fente 5 dans 25 la chambre C. Les parois 3 sont prolongées à leurs extrémités inférieures par des parois 7» qui séparent les chambres A des chambres à filtres rapides F. Dans la chambre A est placé horizontalement un arbre creux tournant 8 qui est muni tout au long d'orifices 9 et qui 30 est actionné par un moteur 1, à une vitesse de rotation de quelques tours par minute. L'arbre creux communique avec une conduite 24 amenant de l'eau brute. Sur l'arbre 8 sont placés des bras 10 qui portent des barres horizontales 11. L'élimination de l'influence du mouvement rotationnel provoqué par l'agitateur 35 8, 10, 11, sur l'écoulement dans les fentes 4, 41 est obtenu par la création des pertes de charge supplémentaires, à l'aide, dans l'exemple représenté, de déflecteurs 12, lesquels équilibrent le débit dans les deux fentes 4 et 4* qui relient une chambre A aux chambres B adjacentes* 40 69 14748 4 2Ô08076 Dans la partie supérieure d'une chambre de concentration des "boues C, au-dessous des parois 6 qui séparent la fente 5.,, se trouve une conduite 13 par laquelle se fait le prélèvement de l'eau clarifiée qui décante dans cette chambre de concentration 5 des boues C. A proximité des fentes 4» 4* dans la partie inférieure de la chambre B, se trouvent des conduites de lavage 14 munies d'orifices, qui habituellement sont hors de fonctionnement et servent seulement pour le nettoyage du réacteur. Dans la partie supérieure de la chambre B se trouvent, à une distance 10 déterminée au-dessus des fentes 5» des eanaux collecteurs 15 pour envoi de l'eau clarifiée dans les filtres rapides F. La chambre de concentration des boues 0 est séparée de la cham-» bre de filtration F par un plafond creux 16 qui consiste, dans l'exemple représenté, en des"poutres profilées 17 formant des 15 canaux collecteurs 18 et 18'. Les canaux collecteurs 18 relient par des orifices 19 la chambre C avec des égouts, pour l'enlèvement des boues denses décantées, et les canaux collecteurs voisins 18* relient par des orifices 20 la chambre F avec les collecteurs d'eau clarifiée 15» 20 Dans la vue axonométrique de la figure 2, on voit 1*emplacement des moteurs 22 assuragat 1'entraînement des arbres creux 8, ainsi que le canal de distribution 23 de l'eau brute, laquelle est amenée par les conduites 24 dans les arbres creux 8, et ensuite dans les chambres de coagulation et d'homogénéisa-25 tion A» Le mode de fonctionnement de l'installation décrite ci-dessus est le suivant : L'eau, additionnée de coagulants est distribuée par le canal 23 et est amenée par les conduites 24 dans les. arbres 30 creux 8 d'où elle est distribuée uniformément par les orifices 9 tout le long des chambres de coagulation et d'homogénéisation A. Lss arbres 8 sont entraînés par les moteurs 22 à une vitesse qui est de l'ordre de quelques tours/minute ët la suspension résultant de la coagulation est homogénéisée à l'aide des mélan-35 geurs 8, 10, 11. La suspension est amenée progressivement vers l'extrémité des mélangeurs jusqu'au moment où, avec de l'eau environnante, elle passe par les fentes 4, 4', dans les chambres B. Les déflecteurs 12 créent des pertes de charge supplémentaires en vue d'une répartition uniforme du débit dans la chambre B, de tel-40 te façon que les débits respectifs dans les fentes 4 et 4' sont 69 14748 5 2008076 identiques,avec élimination.de l'influence du mouvement rotationnel dû aux agitateurs 8, 10, 11. la répartition précise du débit dans les fentes 4, 41 assure une fluidisation identique dans les deux chambres à lit de boue B qui communiquent par ces fentes 4 5 et 4! avec une même chambre de coagulation et d'homogénéisation A. le temps de rétention dans une chambre de coagulation et d'homogénéisation A est d'environ 15 minutes. Dans la chambre à lit de boue B, la suspension de flocons en fluidisation est déversée par les fentes 5 et est guidée 10 par les parois 6 vers les chambres de concentration C. la vitesse initiale de l'écoulement dans une fente 5 diminue progressivement grâce à l'accroissement de la section de la chambre correspondante C, ce qui facilite la décantation de la suspension et la séparation de l'eau clarifiée qui est collectée au-dessous des 15 parois de guidage 6 et qui est évacuée par les conduites de prélèvement 15• les boues décantées au fond de la chambre C sont évaeuées par des orifices 19 et les canaux collecteurs 18» l'eau clarifiée au-dessous de la surface de lit de boue est recueillie par les collecteurs d'eau clarifiée 15 et par les canaux collec-20 teurs 18' qui sont situés dans le plafond creux 16 et par les orifices 20, est amenée dans la chambre F sur les filtres rapides 21 ; après filtration, l'eau filtrée est évacuée de la partie inférieure de la chambre F en direction d'un réservoir» l'appareil de traitement de l'eau suivant l'invention 25 présente de nombreux avantages par rapport aux installations actuelles. l'avantage principal de l'appareil suivant l'invention est une hauteur de construction réduite malgré l'incorporation dans un récipient commun des filtres rapides. Ceci permet de construire économiquement des unités de grande capacité, par 30 exemple des unités de 100 à 1000 litres par .seconde, la conception compacte de l'appareil selon l'invention conduit à tui volume spécifique nécessaire pour 1 litre/sec. 'beaucoup plus petit que celui correspondant des appareils connus, ce qui se reflète par une économie d'investissement considérable, l'autre avan-35 tage de l'appareil selon l'invention est la possibilité qu'il y a d'incorporer dans un même récipient la chambre de coagulation et d'homogénéisation qui a un temps de rétention de 15 minutes environ et dans laquelle la suspension formée par coagulation est homogénéisée sous l'influence de la turbulence créée par un 40 agitateur mécanique, l'efficacité des processus de séparation, 69 14748 6 2008076 c'est-à-dire du lit de boue et de la filtration, est augmentée par l'homogénéisation, ce qui permet une augmentation supplémentaire considérable du rendement spécifique par unité de volume de l'appareil et on obtient des rendements comparables -à ceux obte-5 nus avec les appareils de traitement de l'eau de petite'capacité les plus perfectionnés. En plus, un autre avantage de cet appareil résulte, du point de vue de la construction, du plafond creux qui sépare la chambre de concentration des boues et la chambre à filtres rapides. Des canaux collecteurs à l'intérieur 10 de ce plafond permettent l'exploitation maximale de la chambre de concentration des boues et ainsi, la hauteur de l'installation est également diminuée. 69 14748 7 2008076 EEVENBICATIOffS 1. Appareil de traitement des eaux du genre comportant un réacteur à fentes multiples et à lit de "boue parfaitement fluidisé situé dans des chambres en forme V qui sont for- 5 mées par des parois convergeant vers une fente d'entrée dans la chambre à lit de boue et qui délimitent chacune d'un côté line chambre de coagulation et à1homogénéisâtion et de l'autre côté une chambre de concentration des boues, un tel appareil caractérisé' en ce qu'une chambre à filtre rapide est située au-10 dessous de chaque chambre de concentration des boues et en est séparée par un plafond horizontal, en ce que une chambre de coagulation et d'homogénéisation communique directement et longitudinalement avec la chambre à lit de boue par des fentes d'entrée et en ce que chaque chambre de coagulation et d'homogénéisation 15 est munie d'un agitateur mécanique. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que un agitateur mécanique d'homogénéisation est constitué par un arbre creux horizontal qui est muni longitudinalement d'orifices, de bras et de barres, et qui est relié à une condui- 20 te d'amenée de l'eau brute. 3. Appareil suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que une chambre de coagulation et d'homogénéisa-tion comporte, outre des fentes d'entrée dans le lit de boue, des moyens adaptés à créer des pertes de charge supplémentaires 25 pour équilibrer les débits respectifs des dites fentes. 4. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les pertes de charge supplémentaires sont créées par des déflecteurs situés, dans une chambre de coagulation et d'homogénéisation, à l'avant des fentes de celle-ci. 30 5« Appareil suivant la revendication 5» caractérisé en ce que le plafond creux qui sépare une ehambre de concentration des boues de la chambre de filtration associée contient des canaux collecteurs imbriqués qui, alternativement, relient par des orifices la chambre de concentration à la décharge aux 35 égouts, et la chambre de filtration d'une conduite de recueil de l'eau clarifiée»