Brevet FR2001774A1 — publié le 19691003

20H1774 La séparation Industrielle des matières d'un liquide est effectuée principalement- par sédimentation, centrlfugatlon d'autres procédés utilisant des cyclones et précipitants, et filtrage. Les deux derniers procédés sont les seuls qui ne fas-5 sent pas intervenir la densité relative de la matière séparée et du liquide. Si la différence de densité entre la matière et le liquide est faible, le procédé de flottâtion peut être utilisé* ce procédé est en quelque sorte une sédimentation inversée. Bien que les procédés de séparation soient très nom-10 breux, on ne dispose cependant pas de procédés et dispositifs convenables pour certaines opérations, c'est en particulier le cas pour le traitement des eaux usées et notamment des eaux usées industrielles ; mais les mêmes problèmes se posent également dans les industries chimiques et pharmaceutiques. 15 La présente Invention apporte une solution à ces problèmes, et a pour objet un dispositif destiné à la séparation des matières en suspension ou émulslon, à partir d'un liquide, et utilisant la propriété bien connue d'une matière incluse dans un liquide présentant des gradients de vitesse, d'être déplacée 20 vers les zones de liquide à gradient plus faible ou suffisamment faible. Par "suffisamment faible", il faut entendre dans le présent texte, que le champ de contraintes de clivage constitué dans le liquide par les gradients de vitesse, n'affecte pas la séparation des particules de matière. 25 Le dispositif selon-l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend au moins un couloir, dont au moins une cloison est mobile suivant, la longueur du couloir j une entrée de liquide ; et des sorties respectives de la solution clarifiée et de la solution concentrée qui résultent de la sépa-30 ration. La distribution nécessaire des vitesses est obtenue de manière simple par ce nouveau dispositif. Ce dispositif est particulièrement adapté au traitement de suspens, i -.aïs, ou lorsque la densité de matière en suspends slon ou émulslcT.ioe dans un liquide est sensiblement égale à la densité de ce lu.,, «cri. Le dispositif est se pendant enccre avantageux dans les cas à-? yias grandes âlfrârenees de densité, parce que, par exemple, = ~ çlv.s d'un sérarata'ir élevé, il pre-E'^te l'avantage d1 * * ' ' :nooscrerr-'-n; pl" ~ faible l-*e les w'C tare ils classiques: BAD ORfGfl 69 03372 2 2001774 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui va suivre d'exemples de réalisation et des dessins annexés, comportant les figures schématiques suivantes: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un couloir 5 vertical de séparation suivant l'invention ; - les figures 2 à 4, sont des coupes analogues de différentes variantes, dans lesquelles le couloir est Incliné ; et - les figures 5 à 6 sont des coupes variées de deux autres dispositifs comprenant plusieurs couloirs en parallèle. 10 Le mode de réalisation de l'invention de la figure 1 comprend un couloir qui est'délimité par deux parois mobiles opposées, constituées par des bandes sans fin 1 et 2 entraînées sur des rouleaux, supérieurs 3 et 4 et inférieurs 5 et 6. Une cloison séparatrice'7 est montée à l'extrémité Inférieure du 15 couloir entre les rouleaux du bas. Ces bandes 1 et 2 sont déplacées en sens Inverse selon les vitesse différentes V-^ et Vg Indiquées. On admettra que la vitesse est supérieure à V^. L'admission du liquide Indiquée par T est effectuée à la partie supérieure du couloir. La solution concentrée résultant de la 20 séparation est désignée par F et est obtenue à la partie droite du couloir par la propriété mentionnée plus haut de la matière dans un liquide, à différents gradients de vitesses, d'être déplacée vers les zones de gradients plus faibles. La solution concentrée est soutirée du couloir à droite de la cloison 7, où 25 la contrainte de clivage est la plus faible, alors que la" Solution clarifiée K est soutirée à gauche où la contrainte, est la plus élevée. - ~ Les éléments des'" couloirs inclinés des figures 2 à 4 sont désignés par les mêmes références que sur la figure 1. On 30 admet a priori que dans chaque cas, la vitesse V^ est supérieure à V^. L'inclinaison donnée au couloir ajoute l'action de gravitation à l'effet de séparation mentionné plus haut. La réalisation de la figure 2, comporte une cloison, séparatrice verticale 8. L'admission T est alors effectuée au-35 dessous de celle-ci, la solution concentrée est soutirée à l'extrémité inférieure du couloir et la solution clarifiée K au-dessus de la paroi. BAD ORIGNAL 69 03372 3 2001774 La variante selon la figure 3 de la réalisation de la figure 2 comprend la cloison supérieure 9 et de plus une cloison inférieure 10. L'admission T est effectuée en variante dans ce cas à la partie centrale du couloir et peut être constituée, en , ^ exemple, par un conduit qui y débouche. La solution clarifiée K peut être soutirée à l'extrémité supérieure du couloir» au-dessus de la cloison 8 comme représenté, ou à l'extrémité inférieure du couloir sous la cloison 10. Une autre variante (figure 4") comporte une cloison ]_0 séparatrice 11, qui est Incurvée et délimite avec la bande 1 une -sortie en tunnel de la solution F, qui est ainsi sous une pression accrue. Les autres caractéristiques de cette variante peuvent être analogues à celles des figures 2 ou 3. Le dispositif selon l'invention de la figure 5 comporte 15 plusieurs couloirs situés cote à cote. Les parois mobiles de ceux-ci sont constituées par une bande 14, entraînée sur des rouleaux supérieurs 12 et inférieurs 13 à une vitesse V. Le soutirage de la solution clarifiée peut être effectué à travers des perforations de la bande et/ou au moins de quelques rouleaux 20 (non représenté). Ces perforations peuvent être également utilisées dans les bandes et rouleaux des réalisations des figures 1 à 4. La réalisation des figures 6a et 6b (la figure 6a étant une coupe longitudinale suivant la ligne VI-VI de la seconde) comprend deux couloirs de forme annulaire. Les parois 25 de ceux-ci sont formées de surfaces cylindriques concentriques 15, agencées de manière à tourner en sens inverse à des vitesses et Vg, indiquées par les flèches. Ces cloisons cylindriques sont Immergées dans une cuve ou auge 19> qui peut être par exemple de la forme hémicylindrique représentée. L'admission du liquide dans 30 la cuve est constituée par un conduit 16 qui débouche à une certaine distance d'une paroi d'extrémité du groupe cylindrique. La solution concentrée F est obtenue sur chaque seconde paroi de couloir par séparation, de même que la solution clarifiée K, sur chaque autre paroi. La solution concentrée est soutirée par un 25 conduit 18 aboutissant sur une paroi d'extrémité et la solution clarifiée par des conduits 17 aboutissant sur l'autre extrémité. La cuve 19 des figures 6 peut naturellement être d'autre forme que celle représentée. De même l'admission de liquide peut 69 03372 4 2001774 être disposée de manière différente, la conduite aboutissant, par exemple, sur toute la longueur de la paroi d'extrémité de l'ensemble cylindrique. Les vitesses de bande appliquées dans le dispositif de 5 l'invention en valeurs et sens mutuel de même que le débit d'alimentation du liquide doivent être déterminés selon les conditions Imposées, telles que l'agencement choisi, le genre de liquide traité etc.Par exemple les vitesses de bande peuvent être égales. Le dispositif selon l'invention atteint un rendement 10 élevé. On a obtenu dans des essais, par exemple, avec une charge superficielle de 35m^/h par m2, les résultats suivants. - Concentration dans le liquide d'alimentation 2.500 mg/l - Concentration dans la -solution clarifiée 95 mg/l L'invention n'est évidemment pas limitée aux réalisations 15 décrites et représentées, qui peuvent être modifiées de différentes manières dans le cadre des revendications qui suivent. Il est par exemple possible de n'utiliser qu'une paroi mobile de couloir, ou encore deux parois qui sont déplacées dans le même sens à vitesses égales ou -différentes. Il était supposé dans les exemples 20 donnés que la phase séparée est plus lourde sinon de densité égale à celle du liquide. Mais dans le cas où la phase séparée est plus légère que le liquide, les caractéristiques d'alimentation et de soutirage des solutions clarifiée et concentrée sont Inversées, de même que les vitesses et sens de déplacement associés 25 des parois mobiles. Des disques intermédiaires peuvent être de plus utilisés pour stabiliser l'écoulement, étant disposés perpendiculairement aux bandes. La section transversale des couloirs, qui reste sensiblement constante le long des couloirs , peut dans certaines circonstances être avantageusement variable, le couloir 30 étant plus étroit au sommet qu'à l'extrémité inférieure, ou inversement. 69 03372 5 T.C 01774 REVENDICATIONS 1° - Dispositif pour la séparation d'une matière en suspension ou émulslon à partir d'un liquide utilisant la propriété bien connue de la matière Incluse dans un liquide présentant des gradients de vitesse, d'être déplacée vers les zones du liquide à plus faible gradient, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un couloir dont au moins une paroi est mobile dans le sens de Sa longueur, une admission du liquide et des sorties respectives de solutions clarifiée et concentrée résultant de la séparation. 2° - Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel les deux parois opposées du couloir sont mobiles. 3° - Dispositif suivant la revendication 2, dans lequel lesdltes parois sont mobiles en sens Inverse. 4° - Dispositif suivant la revendications ou J>> dans lequel lesdltes parois ont des vitesses différentes. 5° - Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel le couloir est sensiblement droit et orienté verticalement. 6° - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4 dans lequel le couloir est sensiblement droit et en pente afin d'ajouter l'effet de la pesanteur audit effet de déplacement de la matière incluse. 7° - Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel la paroi mobile de couloir est une bande sans fin entraînée. 8° - Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel l'admission du liquide est effectuée à une extrémité du couloir. 9° - Dispositif suivant la"revendication 8, dans lequel les sorties respectives des solutions clarifiée et concentrée sont situées à ".'extrémité de couloir opposée à l'admission» 10° - Dispositif suivant la revendication 9* dans lequel une cloison de £c:raratlon est disposée à ladite extrémité opposée de couloir, entre lesdltes parois de manière à constituer de part et d'autre lesdltes sorties respectives des solutions clarifiée et concentrée. 69 03372 6 ?n01-77>* 11° - Dispositif suivant la revendication 8, dans lequel une cloison de séparation est disposée à l'extrémité d'admission, l'admission et la sortie de solution clarifiée étant situées de part et d'autre de la cloison. 5 12° - Dispositif suivant- l'une- des revendications 1 à 7, dans lequel l'admission est placée dans la partie centrale du couloir et une cloison de séparation est disposée à au moins une extrémité du couloir. 13° - Dispositif suivant l'une des revendications 10 ou 10 12, dans lequel la cloison de séparation formant la sortie de la solution concentrée est cintrée vers l'intérieur de la paroi de couloir de manière à constituer la sortie en forme de tunnel ou analogue pour la solution concentrée. 14° - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3 15 comportant plusieurs couloirs disposés cote à côte, et dans lequel ceux-ci sont délimités par une bande entraînée, disposée en lacets par passages alternés autour de rouleaux inférieurs et supérieurs. 15° - Dispositif suivant la revendication 14 dans lequel la bande et au moins une partie des rouleaux comportent des trous 20 destinés au soutirage de la solution clarifiée. 16° - Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel des disques sont insérés dans le -couloir, perpendiculairement aux parois, afin de stabiliser l'écoulement dans celui-ci. 25 I70 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, comportant plusieurs couloirs concentriques, à section annulaire, dans lequel ces couloirs sont délimités par des surfaces cylindriques coaxlales. 18° - Dispositif suivant la revendication 17, dans lequel 30 l'admission de liquide est située sur une paroi d'extrémité de l'ensemble cylindrique et les sorties des solutions clarifiée et concentrée sur la paroi d'extrémité opposée.