Brevet FR2004681A1 — publié le 19691128

i La présente invention concerne un procédé et un appareil servant à séparer une matière particulaire d'un liquide et, en particulier, une installation pour le traitement des eaux d'égout. Certaines installations connues pour le traitement des 5 eaux d'égout utilisent des moyens électrolytiques pour produire les minuscules bulles de gaz nécessaires pour assurer une séparation efficace. Cependant, on a constaté que l'efficacité de la séparation et ainsi le rendement que l'on peut atteindre ne sont pas satisfaisants. 10 Cela étant, l'invention a pour but principal de procurer un procédé pour séparer une matière particulaire d'un liquide qui soit très efficace. L'invention réside donc dans un procédé servant à séparer une matière particulaire d'un liquide dans un pro— 15 cessus d'aération au cours duquel les particules solides sont entraînées par des bulles de gaz vers la surface du liquide dont elles sont séparées, caractérisé en ce qu'on commence par aérer préalablement le liquide et on soumet ensuite le liquide aéré, au cours d'une seconde phase d'aération, à des bulles de gaz qui 20 sont nettement plus petites que celles utilisées pendant l'aération préalable,de manière à faire monter les particules solides vers la surface du liquide. Compte tenu du fait que les caractéristiques de l'edmis-sion de liquide dans la cellule de flottation peut limiter la vites-25 se et l'efficacité de la séparation, 1Jinvention utilise une cellule de préflottation dans laquelle le liquide subit une préparation en vue d'une séparation ultérieure par des moyens appropriés, par exemple par une flottation stimulée électrolytiquement. La cellule de préflottation, qui sert également de chambre d'équili-30 bre, est essentiellement une chambre d'aération. La matière particulaire est soumise à un degré d'agitation et de barattage élevé sous l'action stimulante de bulles d'air relativement grosses. Cette action a pour effet de réduire la dimension des particules de matière organique et de les rendre plus ou moins floconneuses. 35 De plus, comme les bactéries sont aérobies, c'çst-à-dire qu'elles se développent sous l'influence de l'oxygène, leur consommation de la matière organique est.fortement accrue. Un broyeur ou pulvérisateur peut être prévu à l'entrée des cuves d'aération pour assurer que la matière solide qui est 40 trop grossière ou trop dense pour pouvoir être convenablement ca 69 08708 2004681 librée et constituée par cette opération de préflottation, soit • fragmentée. Corne la cuve d'aération sert également de chambre d'équilibre, elle confère au système la capacité nécessaire pour 5 des périodes de pointe. Ceci permet de réduire sensiblement les dimensions de l'installation. L'invention ressortira clairement de la description d'une forme d'exécution préférée donnée ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : 10 la Fig. 1 est une vue en coupe d'une installation de séparation suivant l'invention; . la Fig. 2 est une vue en plan d'une installation de séparation, et la Fig. 3 montre un dispositif utilisé pour enlever les 15 parties solides séparées de la cuve de séparation ou de la cellule de flottation. v Les Fig. 1 et 2 représentent une installation de séparation 8 dans laquelle de l'eau d'égout ou unê matière particulaire quelconque entraînée dans un véhicule liquide pénètre dans l'in-20 stallation de séparation 8 par une. conduite d'admission 10. La conduite d'admission 10 amène le courant d'admission à un broyeur ' 12 qui dilacère toutes les grosses particules de matières solides. Le courant pénètre alors dans une cuve 14 servant de chambre d'équilibre et de cuve de préparation pour"le courant 25 d'admission avant qu'il subisse le processus de séparation. Des diffuseurs 16 comportant des coupelles d'extrémité 18 sont prévus près du fond de la cuve 14, le long d'un côté de celle-ci. Les diffuseurs. 16 sont raccordés à des soufflantes 20, qui sont représentées montées au-dessus de la cuve. 14, par des 30 conduites appropriées indiquées de manière générale en 19, 21, 23, 25 et 27. Il est à remarquer que les soufflantes 20 sont raccordées à une rampe de distribution 22 à laquelle les conduites d'air et, en particulier, la conduite 27 sont raccordées. Les diffuseurs 16 produisent des bulles d'air relative-35 ment grosses qui entraînent les particules solides vers le haut, vers la partie supérieure, de la cuve 14. Ceci provoque.une circulation qui force les particules à décrire un trajet en substance hélicoïdal allant de la droite de la chambre d'aération 14 à la gauche de celle-ci. Au cours de leur course, les particules soli- , 40 des sont constamment agitées et barattées de sorte que le calibre 08708 2004681 3 ; des matières organiques est, en général, réduit. L'action de l'air issu sur les particules tend également à rendre la matière organique légèrement floconneuse. De plus, les bactéries contenues dans les eaux d'égout sont stimulées par l'oxygène dans la cham-5 bre d'aération 14 de manière à consommer de plus grandes quantités de matière organique et à croître. L'effet obtenu est que les particules de matière organique et les bactéries sont calibrées et constituées pendant leur passage dans la cuve de séparation 14. d'une manière telle que la séparation puisse s'effectuer plus ra-10 pidement et de manière plus efficace dans les chambres de séparation 24, comme décrit plus loin. A une extrémité de la chambre d'aération 14 se trouve un tube de sortie vertical 26 pour la cuve 14. Une pompe doseuse 28 est raccordée au tube de sortie 26 de manière à produire un 15 écoulement constant de matière aérée dans ce tube quel que soit le débit d'alimentation des matières premières dans la cuve 14. La pompe doseuse 28 est, dans cet exemple, du type à électeur à air comprimé et est alimentée par une alimentation d'air sous pression constante par une conduite d'admission 30 raccordée' au collec-20 teur de distribution d'air 22. Le courant aéré qui sort de la cuve formant chambre d'équilibre et chambre d' aération 14 par le tube de sortie 26 est alors entraîné vers les chambres de séparation 24 où les particules solides peuvent être séparées du liquide clair. L'in-25 vention utilise une disposition, modulaire des chambres de séparation de manière à donner une bonne souplesse à l'installation. Suivant cette disposition, les eaux d'égout sont d?abord entraînées par le tube de sortie 26 vers une jonction de curage 32 qui est fermée par une tête 34 pouvant être enlevée dans le cas 30 d'une obstruction. Une conduite 36 amène ensuite le fluide à un raccord en T 38 comportant des conduites de raccordement 40 qui répartissent la matière particulaire entre plusieurs caissons d'admission 42, deux conduites 40 et deux caissons d'admission 42 seulement étant représentés. Les caissons d'admission 42 sont con-35 çus comme des caissons à seuil de trop-plein et à charge constante qui débitent la même quantité de liquide vers chaque chambre de séparation 24. Comme indiqué clairement à la Fig. 1, le liquide est distribué à partir des caissons d'admission du type à seuil de trop-plein 42 par plusieurs conduites d'alimentation 44. 40 - Comme décrit plus haut, quatre chambres de séparation 24 08708 2004681 4 . sont utilisées. De très petites bulles de gaz sont formées dans les chambres de séparation 24 près du fond de celle-ci. Ces bulles de gaz montent vers la surface de la cellule de séparation à travers le liquide et forcent les matières solides à migrer vers la 5 surface où elles forment une mousse ou une écume. Les petites bulles de gaz peuvent être formées par divers procédés différents bien connus. Par exemple, on peut refouler de l'air à travers un diffuseur percé de^petits trous ou réduire la pression exercée sur un liquide sursaturé ou, de.préférence, recourir au processus 10 éleCtrolytique qui est donné à titre d'exemple dans cette forme d'exécution. Comme indiqué aux dessins, des conduites d'alimentation 44 pénètrent dans les chambres de séparation 24 à une extrémité de celles-ci proche de leur fond. Chaque chambre 24 est divisée en 15 trois compartiments 46 raccordés en série et séparés par des chicanes par-dessus lesquelles le liquide s'écoule vers le fond du compartiment suivant. Des électrodes 50 sont prévues près du fond, de chaque compartiment 46 des chambres de séparation 24. Une ali- t mentation de courant électrique est branchée sur les électrodes 20 pour dissocier l'eau afin de former de l'hydrogène et de l'oxygène satisfaisant à la demande d'oxygène des bactéries. Des petites bul - les de gaz montent relativement lentement vers la surface de la cellule de flottation et forcent les matières solides à migrer avec elles vers la surface. Le courant d'alimentation dans les 25 chambres de séparation 24 progresse donc du coté le plus éloigné de l'axe longitudinal médian de l'installation 8" à la Fig. 2 vers le côté le plus proche de cet axe médian en entraînant des particules solides successivement vers la surface du liquide à mesure qu'il passe dans les compartiments 46 raccordés en série. Le li-30 quide est clarifié sortant des chambres cfe séparation, dont les particules solides ont été enlevées, est eatraîné à partir de toutes les chambres dans une chambre d'effluent 52 par la conduite 54 Lés matières solides recueillies dans le fond en V des cellules 24 sont périodiquement évacuées par les conduitesvde sor-35 tie 53 lorsqu'une conduite d'éjecteur d'air 55 est actionnée et el les peuvent ensuite être .retraitées. Comme indiqué clairement dans la vue schématique de la Fig. 3, la chambre d'effluent 52 contient une colonne 56 qui régit le niveau dans la chambre 52 et dans les chambres de séparation , 40 24 et qui forme, en outre, un conduit d'effluent qui entraîne la 08708 2004681 5 liqueur claire à l'extérieur du système ou elle peut être déversée en un courant. Un solénoïde 58 actionné par un dispositif horaire, non représenté, est disposé directement au-dessus de la colonne 56. Le solénoïde 58 est relié à un plongeur ôO qui porte 5 un obturateur 62 susceptible d'obturer l'extrémité d'entrée de la colonne 56 lorsque le solénoïde 58 est actionné. v Lorsque le solénoïde 58 est actionné, le niveau dans la ' chambre d'effluent 52 et dans les chambres de séparation 24 monte.' Le côté longitudinal interne 64 de chaque chambre de séparation '24 10 peut donc être construit de manière à être légèrement plus bas que l'autre côté de manière à former m seuil de trop-plein comportant éventuellement une lèvre 66 par-dessus laquelle le liquide s'écoule dans le conduit à effluent. On choisit le système de trop-plein de manière à permet-15 tre l'évacuation des particules solides en mousse de la surface de la chambre de séparation 24. Evidemment, d'autres moyens tels qu'un écumeur , peuvent être prévus. Cependant, des moyens mécaniques ont tendance à casser la mousse et à faire refluer certaines particules solides dans la liqueur claire. Les particules de débor-20 dement tombent alors dans un digesteur 68 qui est situé directement en dessous des chambres de séparation 24. Dans le digesteur 68, la matière particulaire peut être décomposée par un processus biologique bien connu. Un diffuseur 70 est prévu dans le digesteur et est alimenté d'air par la rampe de distribution principale 22, 25 ce diffuseur étant en substance semblable auxdiffuseurs 16 prévus .dans la chambre d'aération 14 afin de contribuer au processus biologique. La matière particulaire se dépose périodiquement au fond de la chambre 68 du digesteur et tout liquide présent demeure au-dessus de cette matière. Une conduite de sortie 72 30 part du digesteur 68 et est attachée à une conduite d'éjecteur d'air 74 qui est alimentée d'air à une pression constante par une conduite 76 à partir de la rampe de distribution d'air 22 pour entraîner le liquide restant au-dessus de la matière particulaire dans le digesteur 68 en vue de le renvoyer dans la cuve d'aération 35 14. Les particules solides qui sont spécialement.préparées à la séparation dans la chambre d'aération 14 sont périodiquement transférées par débordement du digesteur 68 par une mesure simple qui consiste à obturer la colonne d'effluent 56. A cet effet, un 40 dispositif horaire est connecté au solénoïde.58. Ce dispositif 69 08708 2004681 6 horaire ferme l'extrémité d'entrée de la colonne 56 pendant plu-sieur minutes et périodiquement, par exemple, toutes les heures. Lorsque, en vertu d'un règlement local ou pour d'autres raisons, l'effluent doit être chloré, il suffit d'injecter 5 le chlore à partir d'un réservoir 73 par un hypochloreur 80 dans les chambres de séparation 24, qui, à condition d'être conçues à cet effet, peuvent remplir cette double fonction. Le chlore est également ionisé ce, qui contribue également au processus de séparation. 69 08708 2004681 7 REVEBDICATIOHS . 1.- Procédé pour séparer une matière particulaire d'un agent liquide dans un processus d'aération dans lequel des particules solides sont entraînées par des bulles de gaz vers la surfa- 5 ce du liquide d'où elles sont enlevées, caractérisé en ce qu'on commence par pré-aérer le liquide, puis on soumet le 'liquide aéré, dans une seconde phase d'aération, à des bulles de gaz qui sont sensiblement plus petites que celles utilisées pendant la pré-aération de manière à forcer les particules solides à monter vers la 10 surface du liquide. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on broie les particules contenues dans le liquide avant d'aérer le liquide et avant que les particules aérées enlevées de la surface du liquide soient biologiquement décomposées. 15 3.- Appareil servant à exécuter un procédé suivant la revendication 1 eu £, comprenant au moins un premier récipient et un second récipient recevant la matière particulaire du premier récipient, chaque récipient comprenant des dispositifs aérateurs, caractérisé en ce que les dispositifs aérateurs prévus dans le 20 premier récipient produisent des bulles d'air relativement grosses pour aérer et agiter le liquide et les dispositifs aérateurs prévus dans le second récipient produisent des bulles de gaz relativement petites qui adhèrent aux particules et qui les forcent à monter vers la surface du second récipient. . 25 4.- Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que des moyens sont prévus en dessous de la surface du liquide du second récipient pour extraire le liquide clarifié du second récipient.' 5.- Appareil suivant la revendication 3 ou 4, caractéri- *30 sé en ce qu'une pompe doseuse est branchée entre les récipients pour entraîner un courant constant de la matière particulaire du premier récipient dans le second. 6.- Appareil suivant la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'un digesteur est associé au second récipient et 35 des moyens sont prévus pour transporter les particules entraînées à la surface du second récipient dans le digesteur. 7.- Appareil suivant la revendication ô, caractérisé en ce que le digesteur entoure au moins la partie supérieure du second récipient, le second récipient comportant un dispositif de 40 réglage du niveau du liquide permettant l'évacuation périodique 69 08708 2004681 8 du liquide clarifié et un trop-plein situé légèrement au-dessus de son niveau de liquide normal par lequel les particules solides peuvent être évacuées dans le digesteur lorsque le niveau du li-■ quide monte. 5 8.- Appareil suivant l'une quelconque des revendica tions 3 à 7, caractérisé en ce que le dispositif aérateur prévu dans le second récipient est une cellule électrolytique placée près du fond du second récipient. 9.- Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en 10 ce que le dispositif de réglage du niveau du liquide comprend une chambre d'effluent communiquant avec le second récipient, un tube de trop-plein placé dans la chambre d'effluent pour maintenir .un niVeau de liquide constant dans la chambre d'effluent et dans le second récipient et une valve pour arrêter'l'écoulement de liquide 15 dans le tube de trop-plein.