Brevet FR2030013A1 — publié le 19701030

La présente invention est relative à un dispositif à fonctionnement continu destiné à assurer le traitement d'an fluide par passage à travers un lit mobile. Le fluide peut être liquide oxa gasocss:» Il pont s3agir aotam» 5 aient d5ua liquide, dîune suspension, d2un@ solution ou d'eaux usées qu'on se propose de filtrer ou de rectifier» Le lit mobile est constitué par des particules solides dont la forme, les dimensions et la nature sont adaptées à chaque problème particulier® Par exemple9 si X * on s® propose d® filtrer rame 10 ®s.n brute, 1® lit de traitement peut §tr© ©ons'feltmé par de fines particules tion, on voit que dans ce demies' cas l'appareil sera utilisé pour soumettre le lit à un traitement de régénération d© la par-fe du fluide, lequel est constitué par exemple par urne solution aqueuse de chlorure de sodium. 20 Les appareils de traitement connus à ce jour sont générale ment d*un fonctionnement discontinu. Dans le cas d'une filtration, on doit périodiquement rendre le filtre indisponible pour le sou» mettre à un traitement de nettoyage ou de régénération* XI en va de même dans le cas d'un adoucissement d'eau où la régénération 25 de* résines échangeuses oblige à arrêter l'adoucisseur* Dans quelques autres installations connues, le lit mobile est régénéré en continu, mais ceci au prix d'une complication telle que l'installation devient coûteuse et d'un entretien difficile* • 30 La présente invention a pour fcï'.t d'éviter eas inconvénients en réalisant sous un faible voirai® ot pour "an bas pris de revient, un dispositif de traitement de ce type, à fonctionnement continu. Le dispositif selon l'invention comprend un lit de traitement à circulation continue qui est,traversé par un écoulement fluide, 35 ®t il est caractérisé en ce que, dans la zone active, le médium constituant le lit de traitement circule de haut en bas par gravité entre deux parois poreuses, tandis que dans cette même zone, l'écoulement fluide s'effectue à l'îiorizontale de l'un© à l'autre des parois poreuses. On ©bser-ire dôme an fait doias fluides croisant hO leurs parcours, au niveau da la- soeg aetlv© do lsappareil. BÂQ ORIGNAL 69 31267 2 2030013 Suivant un premier mode de réalisation possible, le dispositif* est réalisé sous forme cylindrique* Dans ce cas» le fluide arrive dans une chambre centrale entourée par une première paroi poreuse autour de laquelle descend l'écoulement annulaire du m©— 5 diuîn constituant le lit, la deuxième paroi poreuse environnant à son tour la zone active du lit mobile pour définir line chambre annulaire périphérique où le fluide est collecté après traitement. L'ensemble est alors contenu à l'intérieur d'un réservoir cylindrique , Le. circulation du lit est provoquée par effet de trompe, 10 gr-âee à dss injeoteurs placés à la base du r^sesroir et émettant elss j@ts ascendants qui induisent la remontée cta jsédiiïia du lit k. travers des tubes d'où il retombe au-dessus de la son© aeti^e, pour former es fealus qua snaKoatont des canalisations de qîii évacuent le trop-plein chargé des substances solidçc à «f-lirsi— 15 aor, Suivant tan autre mode de réalisation possible5 le dispositif se présente sous taxe forme linéaire (rectiligne ou curviligne} groupant sur toute sa longueur une zone centrale formée par le lit descendant ©t percée entre une chambre de distribution du 20 fluid© brute et une eharabre collectrice de ce œSme f'i^ide traité, des rampes et canalisations étant prévues le long du dispositif pour répartir les injecteurs de circulation du lit, ainsi que les -purges et raccordements divers. Les parois poreuses peuvent être réalisées de plusieurs fa- 25 ÇOiK Suivant une première variante, on utilise des panneaux dont chacun est traversé par des séries de fentes qui vont en s1évasant sur toute son épaisseur en direction de l'aval, pour éviter tout encrassement» 3© Salvant «ne autre variante, oa utilise un support on grilla ges métallique ou plastique5 sur la face aval duquel ©si pl&sa ïiae plaque souple, en caoutchouc ou en matière plastique, découpée de fentes en croix. Lorsque le fluide s'écoule normalement, du grillage vers la feuille perforée, il écarte les lèvres définies par 35 les fentes. Par contre, tout écoulement en sens inverse est interdit par les lèvres dont le retournement ne peut avoir lieu du fait de la présence du grillage» Une troisième variante possible consiste à utiliser une feuille souple du genre précité munie de fentes en croix, le sommet de 40 chaque lèvre étant muni d'un talon qui interdit le retournement Wrj' BAD ORIGINAL 69 31267 2030013 des languettes vers l'amont, tout en les laissant s'écarter lorsque le fluide s'écoule vers l'aval. Suivant une autre variante, on utilise une bande profilée en caoutchouc ou en matière plastique qui comporte une lèvre souple. 5 On enroule cette bande en hélice avec un léger recouvrement sur un support en grillage ou analogue. Le soulèvement de la lèvre sous la poussée de l'écoulement découvre un interstice par où passe le fluide. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, per-10 mettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un filtre continu selon l'invention. Fig. 2 en est une coupe suivant XI-XI (fig. 1). Fig. 3 est une vue en perspective d'un panneau destinée 15 à constituer une première variante de réalisation possible de la paroi poreuse. Fig. 4 est une coupe suivant IV-IV (fig. 3) montrant le détail des buselures. Fig. 5 est une vue agrandie montrant un détail de la 20 fig. 4. Fig. 6 est une vue de face d'une autre variante possible pour la réalisation de la paroi poreuse à l'aide d'une plaque souple à fentes cruciformes. Fig. 7 est une coupe suivant VII-VIT (fig. 6) montrant 25 cette plaque souple et son support de grillage. Fig. 8 montre à grande échelle un détail de la fig. 6, à savoir une fente qui s'entrouvre pour laisser passer l'écoulement fluide. Fig. 9 et 10 montrent une autre variante de la plaque 30 souple des fig. 6 à 8, les languettes étant pourvues d'un talon d'extrémité qui autorise leur écartement dans un sens seulement. Fig. 11 est une vue d'ensemble d'un autre dispositif selon l'invention construit sous forme linéaire. Fig. 12 est une coupe horizontale schématique pratiquée \ 35 au niveau de la zone active du lit de traitement. Fig. 13 est une coupe verticale suivant XIII-XIII (fig. 12). Fig. 14 montre tin dispositif selon l'invention destiné à assurer en continu, aussi bien l'adoucissement d'une eau que la i 69 31267 2030013 Fig. 15 montre une variante de cet adoucisseur. Fig. 16 est une vue avec coupe partielle d'une variante le la tête de récupération pour les impuretés filtrées. Fig. 17 montre la section d'une bande souple profilée, 5 propre à être enroulée pour former la paroi perméabilisée. Fig. 18 montre cette bande enroulée en place. Fig. 19 et 20 illustrent son fonctionnement en position, respectivement de fermeture et d'ouverture. Le filtre représenté sur les fig. 1 et 2 comprend une canali-10 sation 1 pour l'amenée des eaux brutes dans une chambre centrale 2. La paroi périphérique 3 de cette chambre est poreuse. Sa réalisation peut être de l'un ou l'autre types illustrés sur les fig. 6 à 10. Une autre paroi perméable k entoure la précédente. Entre el— 15 les deux est définie la zone active 5 occupée par un lit de fil-tration 6 qui peut être constitué pal* des grains de sable ou d'anthracite traité. Ce lit peut également être formé de billes calibrées en verre ou en céramique, ou de tous autres corps appropriés La paroi k est entourée à son tour par une virole métalli— 20 que étanche 7 sur la face interne de laquelle elle définit une chambre collectrice 8 qui reçoit les eaux filtrées;. Ces eaux claires sont évacuées par une canalisation 9* Le médium filtrant 6 (par exemple sable ou anthracite) emplit l'intérieur du réservoir formée par la virole 7 et son fond infé-25 rieur 10. Au-dessus des chambres 2 et 8, il forme un talus 11 que surmontent des rampes d'aspiration annulaire 12 et 13 reliées à une canalisation d'évacuation ou de purge 14. Les parois en regard 3 et k des chambres 2 et 8 divergent préférablement en direction du bas, comme représenté sur la fig. 1 30 pour faciliter la descente du lit 6 dans la zone active 5 (flèches 15)» A la partie inférieure du réservoir 7» 10» on dispose des injecteurs 16 alimentés en eau brute sous pression par une canalisation 17. Ces injecteurs émettent des jets d'eau ascendants 35 qui prennent naissance au sein du sable 6 qu'ils entraînent par effet de trompe dans des canalisations verticales 18 faisant face à chacun d'eux. Le sable ainsi mélangé à de l'eau brute s'élève dans les canalisations 18 où ses particules encrassées sont nettoyées par le frottement, puis il est déversé au sommet des ca-4-0 nalisations 18 (flèches 19) pour retomber sur le talus 11. Du . 69 31267 5 2030013 fait de leurs vitesses de sédimentation propres, les particules de sable tombent directement sur le talus 11. Les particules d'impuretés en sont séparées par des procédés divers. Suivant un premier procédé, on utilise le fait que ces par— 5 ticules surnagent, ce qui pennet de les aspirer par les rampes de purge 12 et 13. Cette action est facilitée par la légère fuite latérale (flèches 20) de l'eau qui, provenant de la chambre 2, remonte à. travers le lit de sable 6 au lieu de se diriger vers la paroi perméable h de la chambre collectrice 80 Suivant un second 10 procédé, on surmonte les canalisations 18 à l'aide d'une tête illustrée sur la fig. 16. Les trois canalisations 18 se réunissent en une tubulure verticale unique 5® d'où le liquide chargé retombe sur la paroi perméabilisée 51 d'un collecteur 52* Cette paroi a la forme d'un entonnoir renversé, en caoutchouc ou en matière 15 plastique, et elle comportejde fines fentes ou perforations Zh qui peuvent être du genre illustré sur la fig. 5. Le liquide déversé par la tubulure 50 ruisselle sur la paroi 51 si bien que se trouvent captées dans le collecteur 52 les particules plus fines que celles du lit 6, mais dont la vitesse de sédimentation est voisi-20 ne du fait de leur densité relative plus élevée. Du collecteur 52, les purges sont évacuées par une canalisation 53* Le fonctionnement est le suivant : La zone active 5 du. filtre est définie entre les parois per— méabilisées divergente 3 et h, Cette disposition décontracte le 25 lit filtrant que sa charge croissante en particules captées tendrait à rendre moins mobile et moins fluide. La vitesse verticale dé descente du lit (flèches 15) est ajustable aux débits et concentration en suspensoïdes de l'eau brute de la chambre 2. La zone active 5 est située dans l'enceinte do l'appareil à 30 tui niveau tel que le lit filtrant régénéré (talus 11) forme au-dessus de cette zone une couche de hauteur 21 suffisante pour le bon établissement des circuits horizontaux de filtration (flèches 22). Le lit filtrant 6 pollué £ar les particules captées au pas— 35 sage dans la zone active 5 descend (flèches 15) et s'achemine vers les injecteurs 16 qui le renvoient au sommet de l'appareil (flèches 1-9). On voit donc que la filtration au niveau de la zone active 5 s'effectue par croisement de deux courants, à savoir le courant hO vertical descendant du lit (flèches 15) et le courant horizontal 69 31267 6 2030013 radial des eaux (flèches 22)» L'eau motrice est éventuellement mise en mouvement par une pompe à vitesse éventuellement variable qui alimente la canalisation 17» Le recyclage partiel des eaux de purge (canalisations 14) 5 peut être envisagé. Les parois 3 ©t 4 peuvent être réalisées par juxtaposition de panneaux 23 du genre illustré sur les fig. 3 à 5* Chacun de ces panneaux est percé par une série de fentes ou tmselures 24 dont chacune va en s*élargissant à travers l'épaisseur du pan-10 neau 23a dans le sens de 15amont vers l'aval (flèches 22). Chaque paroi poreuse 3 ou 4 peut être également réalisée comme indiqué sur les fig. 6 à 8. Cans ce cas, on utilise un grillage à mailles fines 25 sur la face aval duquel est appliquée une plaque souple 26, en caoutchouc ou en matière plastique. Cette 15 plaque est entaillée par une série de fentes cruciformes 27 qui définissent des lèvres souples 28 susceptibles de s'écarter pour laisser passer l'eau quand elle s'écoule dans le sens normal indiqué par les flèches 22. Si au contraire l'eau avait tendance à refouler en sens inverse, la présence du grillage 25 empiche-20 rait les languettes 28 de s'ouvrir dans l'autre sens. Ces languettes 28 constituent donc des clapets unidirectionnels autorisant la circulation de l'eau uniquement dans le sens des flèches . 22. On a représenté sur les fig. 9 et 10, une autre variante où 25 la feuille souple 26 constitue à elle seule la paroi poreuse 3 ou 4, sans qu'il soit besoin de lui adjoindre un grillage 25» Dans ce cas, chaque languette 28 définie par les fentes cruciformes, est équipée à son extrémité d'un talon 29 susceptible de venir se refermer sur celui des autres languettes 28 (cas de la fig. 10). 30 Ainsi, les languettes 28 s'écartent normalement pour laisser l'eau circuler dans le sens de la flèche 22. Au contraire, elles se referment et interdisent toute circulation enjsens inverse si l'eau avait tendance à s'écouler suivant la direction de la flèche 30 (fig. 10). 35 Les figo 17 à 20 illustrent une variante supplémentaire. Pour cela, on enroule en hélice sur un grillage ou châssis perforé 54, une bande profilée 55 dont la section transversale apparaît sur la fig. 17» Cette bande est en une matière souple, caoutchouc ou matière plastique. Elle comprend un talon 56 s'étendant sur un 40 bord, et une lèvre mince souple 57 le long du bord opposé. L'en 69 31267 7 2030013 roulement s'effectue avec un léger chevauchement (fig. 19)» la lèvre 57 d'une spire prenant appui sur la face externe du talon 56 de la spire précédente « Cette disposition interdit au lit 6 de refluer dans le sens 5 de la flèche 58. Par contre, la poussée du fluide peut soulever les lèvres 57 pour s'écouler dans le sens de la flèche 59 par les interstices ainsi définis (fig. 20). L,ensemble d'une chambre telle que 2 équipée de cet enroulement par une bande 55 offre l'aspect illustré sur la fig. 18. 10 On a représenté sur les fig. 11 à 13, une variante de réali sation d'un dispositif de filtration selon l'invention, construit sous forme linéaire. La construction peut s'étendre en longueur sur plusieurs dizaines de mètres, voire même davantage, en fonction des débits à filtrer. Elle peut être implantée suivant un 15 plan rectiligne ou curviligne comme dans le cas de la fig. 12. A l'intérieur de cette construction se trouve le lit de sable 6 dont la zone active 5 est placée entre une chambre d'alimentation en eaux 31 et une chambre collectrice d'eaux claires 32. Ici encore, la filtration s'effectue par croisement de deux courants, à 20 savoir l'écoulement horizontal des eaux (flèches 22) et la descente progressive et continue du lit filtrant 6 (flèches 15). A la partie inférieure du réservoir, le lit filtrant est remonté par des canalisations 33 situées de loin en loin le long de l'édifice, et qui le déversent comme précédemment sur le talus supé-25 rieur 11. L'évacuation des purges s'effectue par une canalisation latérale 3k qui coUrt le long de 1'édifice, de même que la canalisation 35 d'arrivée d'eau brute et la canalisation 36 collectant les eaux claires. Selon l'invention, on peut également réaliser un dispositif 30 adoucisseur d'eau du genre illustré sur la fig.-iko Ce dispositif groupe trois appareils superposés, chacun étant sensiblement construit comme celui de la fig. 1. Le lit de traitement 37' est constitué par des petites billes de résines cationiques en cycle sodium. Dans l'appareil inférieur 38, on fait pénétrer l'eau dure 35 dans la chambre centrale 2a. Cette eau s'adoucit par passage dans la zone active 5a du lit, et elle est récupérée dans la chambre collectrice périphérique 8a. L'eau adoucie est alors évacuée par la canalisation 9a. Ici encore, le circuit radial 22 de l'eau se croise avec 40 l'écoulement descendant 15 du lit 37» A sa partie inférieure, les 69 31267 8 2030013 billes de résine du lit échaiïgeur d'ions sont reprises par un ou plusieurs injecteurs 16a qui les font remonter dans un tube central 18a, Ce tube les déverse aù sommet de l'appareil supérieur 39 ou elles forment un talus 17b puis descendent à travers line 5 zone active 5b où leur circulation 15b se croise avec celle d,txne solution de régénération constituée par "exemple par du chlorure de sodium dissous dans l'eau. Cette solution est admise par une canalisation 1b dans la chambre centrale 2b, Elle traverse la zone active 5b. (flèches 22b) puis ' est' récupérée dans la chambre 10 collectrice 8^b d'où on l'évacué par une canalisation 9ji» 7 Lorsqu'elles parviennent à la partie inférieure de l'appa— . reil de régénération 39» les billes du lit échangêur d'ions sont donc régénérées. Elles tombent progressivement (référence 40) dans la partie supérieure de l'appareil M. Dans la zone active 15 5£. de cet appareil, elles sont rincées par de l'eau claire admise dams la "chambre centrale 2ç^ et évacuées à partir de la chambre collectrice 8c. En parvenant à la partie inférieure de l'appareil 41, les billes de résines sont régénérées et rincées, puis elles tombent progressivement (voir référence kz) dans la partie 20 supérieure de l'appareil adoucisseur 38, On voit que cet appareil peut fonctionner de- façon parfaitement continu. .Une autre variante de cet adoucisseur continu a ét.é illustrés sur la fig.' 15» Ici, les trois appareils- superposés sont -groupés 25 dans une seule et même virole ^-3» sans qu'aucune cloison horizon» taie ne sépare les lits de régénération 5b, de rinçage 5c. et d'adoucissement 5â* ^es "trois circuits ( 1b, 2Tj, 22b^ 8l>, 9b), ( 1c, 2c^, 22c:, 8t:, 9ç,) et (la," 2a, ~22a, 8a, 9a) s ' établissent comme précédemment , indépendainment "les uns des autres. 30 Bien entendu, on pourrait également utiliser le dispositif selon l'invention à tous autres traitements, par' exemple pour la déminéralisation d'un liquide, ou" pour" effectuer un traitement, en voie gazeuse, -' " """ ' '" 69 31267 9 2030013 REVENDICATIONS 1— Dispositif à fonctionnement continu à lit mobile pour le traitement des fluides, caractérisé en ce que, *dans la zone acti— 5 ye, le médium constituant le lit de traitement circule de haut en bas par gravité entre deux parois poreuses, tandis que dans cette , même zone, l'écoulement fluide s'effectue à l'horizontale de l'une à l'autre des parois poreuses, "si bien que les deux fluides croisent en permanence leurs parcours au sein de la zone active» TO 2— Dispositif suivant la revendication t, caractérisé en ce qu'il est réalisé dans un réservoir cylindrique, le fluide arrivant dans une chambre centrale entourée par une première paroi poreuse autour de laquelle descend l'écoulement annulaire du médium constituant le lit* la deuxième paroi poreuse environnant à 15 son tour la zone active du lit mobile pour définir une chambre annulaire périphérique où le- fluide est collecté après traitement. 3— Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la circulation du lit est provoquée par effet de trompe, grâce à des injecteurs placés à la partie inférieure dans le mé— 20 dium qui constitue le lit, pour émettre des jets ascendants qui induisent la remontée de ce médium à travers des tubes d'où il retombe au-dessus de la zone active pour former tin talus que surmontent des canalisations de purge évacuant le trop-plein» k— Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce 25 qu'il se présente sous une forme linéaire, rectiligne ou curviligne, groupant sur toute sa longueur une zone centrale formée pfe.r. le lit descendant et..placée entre une chambre de distribution "" " ' * du fluide brut et une chambre collectrice de ce même fluide traité, des rampes et canalisations étant prévues,le long du disposi-30 tif" pour répartir les injecteurs de circulation du lit, ainsi que le» .purges et raccordements divers . ' . T • 5— Dispositif suivant la revendication t, caractérisé en ce que pour réaliser les parois poreuses,on utilise des panneaux dont chacun est traversé par des séries de fentes qui vont en 35 s'évasant sur toute son épaisseur en direction de l'aval, afin d'éviter tout encrassement. 6— Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que pour réaliser les parois poreuses, on utilisé un support en grillage métallique ou plastique, sur la face aval duquel on pla- 40 ce une plaque souple, en caoutchouc ou en matière plastique, dé- - . ' • \ COPY 69 31267 10 2030013 coupée de fentes en croix. 7- Dispositif suivant les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que chacune des languettes définie par les fentes cruciformes' de la feuille souple comporte à son sommet un talon destiné à 5 prendre appui sur celui des languettes adjacentes si 1*écoulassent fluide tend à s'inverser® 8- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que pour réaliser la paroi poreuse, on utilise une bande profilée élastique qui comporte une lèvre souple le long d'un de ses bords 10 et un talon épais sur le bord opposé, cette bande étant enroulée en hélice avec un léger recouvrement sur tin support perforé rigide, si bien que la lèvre d'une spire prend appui sur la face externe du talon de la spire précédente. 9- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications, 15 caractérisé en ce que le fluide admis est constitué par des eaux brutes qui, à la sortie, sont récupérées claires. 10- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications, caractérisé en ce que le lit de traitement est constitué par des résines échangeuses d'ions, tandis que le fluide ——- admis est 20 une eau dure qu'on évacue adoucie après traitement„ 11- Dispositif suivant les revendications 1 et 9, caractérisé en ce qu'il est surmonté de deux autres appareils analogues au sommet desquels on fait remonter le lit pollué pour qu'il descende successivement à travers l'un d'eux afin d'être régénéré par 25 la traversée d'une circulation de saumure, puis à travers l'autre pour être rincé par une circulation d'eau avant de retomber dans le dispositif principal adoucisseur. 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