Brevet FR2018255A1 — publié le 19700529

Dans toutes les eaux usées, les impuretés 1ui ne sont pas vraiment dissoutes se présentent la plupart du temps sous forme de fines particules en suspension ou aussi d'émulsions. Les dif férentes techniques d-'épuration ont pour but d'enlever ces impure tés. De même, dans le cas ou l'eau est utilisée comme élément por teur dans le cadre d'une production, il faut reprendre à l'eau les particules transportées. Un exemple typique est l'eau de circula tion de la machine à papier. Dans les deux cas, il est nécessaire de concentrer au maximum les particules qui se trouvent dans liteau, ctest-à-dire de les sortir du bain avec aussi peu d'eau que possible. Les procédés utilisés jusqu'ici pour l'épuration des eaux usées offrent peu de garanties pour une séparation rapide et sûre de ces matières solides. Dans les bassins de décantation des ins par exemple, après un temps de séjour de deux heures dans le bassin de décantation complémentaire, les boues dtépuration décantées ne présentent qu'une teneur en ma tières solides de 0,6 à 1,2 =0. De même les autres procédés de séparation connus, comme la centrifugation et le filtrage, présen tent des défauts importants, quoiqu'ils ne portent pas sur les mêmes points. Pour ces raisons un nouveau champ d'action s'offre à la flottation, spécialement depuis qu'on a réussi à mettre au point techniquement le procédé d'utilisation de bulles de gaz produites électrolytiquement (voir brevet République Fédérale Allemande N 203,702 du A l'opposé de la sédimenta tion dans laquelle les particules de matière à éliminer de lteau doivent se déposer par gravité sur le fond du récipient, dans la flottation, les particules viennent à la surface de l'eau sous l'action dé fines bulles.d4air. Tandis que la osédimentation fonc tionne seulement pour-des particules dont le poids spécifique est supérieur à celui de liteau avec la flottation, toutes les parti cules sont captées par les petites bulles et entraînées vers le haut.Mais, si les impuretés des eaux usées sont réparties sous forme colloidale ou émulsionnée, il faut qu'avant ou pendant la flottation des mesures appropriées soient prises pour coaguler les très petites particules en de plus grandes qui puissent être mises en flottation. Cela se fait, comme dans les procédés existant jus qu'à maintenant, par addition d'un agent de floculation, comme par exemple le sulfate d'aluminium, le chlorure de fer et, si besoin, par réglage du pH correspondantS Les matières précipitées sont entraînées à la surface par les bulles de gaz qui s'y accrochent et forment ainsi à la surface une couche de boues Il est alors très important que toutes les particules re çoivent un nombre de bulles de gaz suffisamment grand pour que leur ascension vers la surface soit garantie et que l'appareil de flottation soit conçu de façon que la boue soit-enlevée de la surface en étant aussi séche que possible. ij Plus il y a de bulles de gaz qui parviennent à se-fixer dans l'espace de flottation sur les particules et plus vite chaque particule s'élève-. La probabilité d'adhérence d1une bulle sur une particule est alors d'autant plus grande que la surface de la particule est plus importante. Das particules trop petites doivent donc éventuellement être coagulées d'abord en particules plus grosses, pour pouvoir être mises en flottation. D'un autre côté, le temps de séjour des particules dans l'espace au-dessus des électrodes joue aussi un ralle parce que, plus celles-ci séjournent longtemps dans Cet espace et plus la probabilité est grande que des bulles de gaz les contactent et s'y fixent. La présente invention a en conséquence pour but de fournir un procédé pour séparer de leau des matières émulsionnées ou dispersées par mise en flottation- des dites matières sous forme de boues qui permette d'extraire des boues présentant une teneur minimale en eau, d'une manière rapide et avec un taux élevé de purfi- cation des eaux. Le procédé conforme-à l'invention est caractérisé en ce que l'on aspire la boue flottante produite à l'aide d'une buse à fente déplacée au-dessus de la surface de -lteau. La partie enlevée de- la boue est ainsi asséchée au maximum. Selon une autre caractéristique de l'invention la mise en flottation des matières est assurée au moyen de bulles de gaz pro dul tes - électrolytiquement. Pour réduire la quantité d'agent de floculation on recycle une partie de la boue flottante les eaux usées qui arrivent. De même pour améliorer le taux de purification et assurer un temps de séjour aussi long que possible des matières non mises en flottation dans lsespace de flottation on crée, dans le bassin de purification, un espace de flottation et un espace de stabilisation et réintroduit -en utilisant-la différence des densités du liquide dans les deux espaces, une partie de l'ear de l'espace de stabili sation dans l'espace de flottation pour créer dans ce dernier untourbillon d'axe horizontal. La présente invention a également pour objet un disT > ositif pour la mise en oeuvre du dispositif caractérisé en ce qu'il comporte une buse en forme de fente avec des moyens pour -déplacer lt ouverture de la buse directement au-dessus de la surface de l'eau se trouvant dans le bassin de purification et parallèlement à celle-ci cette buse étant reliée à une source de dépression par l'intermédiaire d'un réservoir de séparation.Selon une autre cas ractéristique du disposîtif,celui-ci-c-omporte au moins un espace de flottation dans lequel sont montées des électrodes perforées parallèles entre elles et alimentées à partir dtune source de cou Tant, cet espace de flottation étant-sé-paré par-une paroi d'un espace de stabilisation. Selon une autre caractéristique du dispositif des fentes sont prévues dans la gaine d'amenée des eaux usées à traiter, au niveau de la boue mise en flottation, de -manière qutune partie de cette toue soit introduite dans les eaux usées. De méme des fentes sont réalisées dans la paroi séparant l'espace de flottation de li espace de stabilisation de manière à diriger horizontalement un courant doleau de cet espace de stabilisation vers espace de flottation et créer dans ce dernier un tourbillon d'axe horizontal. Pour éviter l'aspiration des couches inférieures insuffisamment asséchées de la boue, une plaque de guidage est montée lé-- gèrement en dessous de la fente de la buse, perpendiculairement au courant d'air et parallèlement à la sur-face-de 11eau, Dtautres caractéristiques de ltinvention apparaitront à la lecture de la description de trois modes de réalisation de ltinven- tion faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans les- quels: : Fig. 1 est une vue en coupe schématique d'une installation pour la mise en oeuvre de l'invention selon un premier mode de réalisation; Fig, 2 est une vue correspondante pour un second mode de réalisation; Fig. 3 est une vue correspondante pour un troisième mode de réalisation; Fig. 4 sont des vues en coupe et élévation de buses utili- sées dans les modes de réalisation ci-dessus. Conformément à l'invention et comme représenté aux figures 1 à 3, les eaux usées à purifier sont amenées, par une gaine 1, au-dessus d1électrodes 2 qui sont parallèles entre elles mais isolées électriquement ltune de l'autre, le courant des eaux usées étant ensuite dirigé par une paroi séparatrice 5 et par une tôle de guidage dans le sens des flèches de manière qu'il se produise un tourbillon dans espace 4 qui est continuellement voilé par le nuage de bulles de gaz produit par l'électrolyse assurée par les électrodes 2 alimentées en courant continu (source de courant 3). Les particules auxquelles adhère un nombre suffisamment grand de bulles de gaz s'élèvent et forment à la surface de l'eau de l' espace de flottation 4 et de l'espace de stabilisation ô une couche de boue 8.Les particules qui sont- encore trop lourdes restent donc plus longtemps dans l'espace de flottation0 S'il faut ajouter aux eaux usées un agent de floculation avant la mise en flottation, le tourbillon a alors une fonction comparable à celle du circuit dans le procédé dit de contact des boues. Les particules de boue fraîches qui arrivent avec les eaux usées entrent alors en contact avec les "vieilles" particules de boue, ce qui active la coagulation et permet d'économiser l'agent de floculation. Cet effet est encore activé du fait qu'une fente 13 pratiquée dans la paroi de la gaine d'amenée 1 permet le recyclage continuel d'une partie de la "vieille" boue dans la gaine d'entrée. La formation du tourbillon dans l'espace de flottation 4 est activée par le fait qu'on prévoit dans la paroi 5, à une hauteur adéquate, une fente par laquelle liteau de la chambre de stabilisation 6 qui n'est pas complètement purifiée revient dans 1' espace de flottation 4 par suite de la différence des pressions. Du point de vue de l'appareillage, le procédé peut être mis en oeuvre suivant la figure 1 dans un bassin rectangulaire out suivant la figure 2, dans un bassin rond ou, suivant la figure 3, dans un bassin conique. Les trois formes sont identiques en ce qui concerne leur fonctionnement0 Le procédé peut se dérouler en continu. Un trop-plein 7 maintient constant le niveau de remplissage du bassin, Si aucune boue n'est enlevée de la surface, la couche de boue devient progressivement plus épaisse par suite des particules qui remontent; il faut supposer ici que le poids spécifique de la boue est plus faible que celui de l'eau. Par conséquent, une partie de la couche de boue 8 dépasse au-dessus du niveau de l'eau défini par l'arête du trop-plein 7.Cette couche de boue supérieure s'assèche forte ment d'une façon naturelle, à l'opposé de la boue qui se dépose dans un bassin de sédimentation et reste toujours dans lteauO Grâce au procédé selon l'invention et au dispositif décrit ci-dessous, il est possible d'enlever cette partie supérieure de la couche de boue, qui est fortement asséchée et donc-concentrée. Toutes les installations dsenlèvement connues ont en effet le défaut d'enlever en même temps trop d'eau parce qutelles enlèvent toute la couche de boue et donc aussi la partie qui est au-dessous du niveau de liteau. Selon le nouveau procédé, la couche de boue la plus haute et qui dépasse au-dessus -du niveau de l'eau défini par. l..'arte du trop-plein 7 est aspirée au moyen d'une buse fendue 9, dont ltex- trémité la plus basse est -au-dessus du niveau de l'eau. La buse fendue est reliée par an tuyau télescopique, flexible et/ou tournant 10 à un réservoir de séparation 11 dans lequel une dépression est produite au moyen d'une soufflerie 12. Pendant que la buse fendue est déplacée dans la couche de boue au-dessus du niveau de l'eau, un fort courant d'air. est aspiré par la buse et transporte pneumatiquement la couche de boue assèchée dans le réservoir de séparation. Pour empêcher que le courant d'air de la buse aspire, par le bas de la boue moins fortement assèchée provenant du secteur au-de-ssous du-niveau--de l'eau, on dispose une plaque de guidage horizontale 14 (figure 4) perpendiculairement au courant-d'air et à quelques. millinètres au-dessous de l'entrée de la buse-,de manière que cette plaque soit déplacée avec la buse parallèlement à la surface de l'eau. La figure 4 représente des sections de buse possibles a et b ainsi qu'une vue en élévation latérale de ces buses. REVENDICATIONS 1.- Un procédé pour séparer de l'eau des matières émulsionnées ou dispersées par mise en flottation des dites matières caractérisé en ce que l'on aspire la boue flottante produite à l'aide d'une buse fente déplacée au-dessus de la surface de l'eau. 2.- Un procédé -pour séparer de l'eau des matières émulsionnées ou dispersées par mise en flottation des dites matières selon la revendication 1 caractérisé- en ce que la mise en flottation des matières est assurée au moyen de bulles de gaz produites électrolytiquement. 3.- Un procédé pour séparer de l'eau des matières émulsionnées ou dispersées par mise en flottation des dites matières selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on recycle une partie de la boue flottante dans les eaux usées qui arrivent. 4.- Un procédé pour séparer de l'eau des matières émulsionnées ou dispersées par mise en flottation des dites matières selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on crée, dans le bassin de purifications un espace de flottation et un espace de stabilisation et réintroduit, en utilisant la différence des -densités du liquide dans les deux espaces, une partie de l'eau de l'espace de stabilisation dans l'espace de flottation pour créer dans ce dernier un tourbillon d'axe horizontal. So Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon 10 ci-dessus comportant au moins un bassin de mise en flottation des matières sous forme de boue caractérisé en ce qu'il comporte une buse en forme de fente avec des moyens pour déplacer l'ouver- ture de la buse directement au-dessus de la surface de liteau se trouvant dans le bassin de purification et parallèlement à celleci, cette buse étant reliée à une source de dépression par l'intermédiaire d'un réservoir de séparation. 6.- Un dispositif selon la revendication 5 pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qutil comporte au moins un espace de flottation dans lequel sont montées des électrodes perforées parallèles entre elles et alimentées à partir d'une source de courant, cet espace de flottation étant séparé par une paroi d'un espace de stabilisation. 7e Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6 caractérisé en ce que des fentes sont prévues dans la gaine d'amenée des eaux usées à traiter, au niveau de la boue mise en flottation, de manière qu'une partie de cette boue soit introduite dans les eaux usées. 8. Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que des fentes sont réalisées dans la paroi séparant l'espace de flottation de l'espace de stabilisation de manière à diriger horizontalement un courant d'eau de cet espace de stabilisation vers espace de flottation et créer dans ce dernier un tourbillon d'axe horizontal. 9.- Un dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que, légèrement en-dessous de lsouverture en fente de la buse, est montée une plaque de guidage placée perpendicula-irement au courant d'air et parallèlement à la surface de l'eau. 10.- Un dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que la buse en forme de fente est reliée au réservoir de séparation par un tuyau télescopique, flexible et/ou rotatif. 11.- Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10 caractérisé en ce que la buse en forme de fente, le réservoir de séparation et, le cas échéant, la soufflerie d'aspiration sont montés sur un chariot mobile qui peut tertre déplacé sur desrails de manière que la buse en forme de fente soit menée au-dessus de la surface de l'eau et parallèlement à cette dernière.