Brevet FR2108160A1 — publié le 19720519

La présente invention est relative à un dispositif de guidage des matières flottées dans une installation de- séparation, par flottation ou- électro-flottation, de matières en suspension dans un liquide, pour permettre l'évacuation continue et constante de ces matières flottées. 1l est bien connu que, dans une installation de flottation, l'émission dans le liquide de bulles de -gaz.de très faibles dimensions -quelques dizaines de microns- s' accrochant à des matières floculées ou non, présentes dans ce liquide, provoque l'ascension naturelle de ces matières vers la surface libre du liquide où elles se regroupent, se tassent en formant un "gâteau de flottation". Ce dernier tend à se déshydrater peu à peu au contact de l'air atmosphérique et sous l'effet de la force ascensionnelle des par tipules auxquelles les bulles de gaz sont accrochées. La formation de microbulles peut être obtenue soit artifi- ciellement, par exemple, par détente d'eau préalablement saturée d'air à forte pression -) à 7 bars- ou par électrolyse dans le cas de ltélectro-flottation, soit naturellement du fait de fermentation comme dans le cas des matières en suspension naturellement flottées sur une eau résiduaire brute. Le gâteau de flottation, constitué par les matières flottées sous forme d'écume concentrée, est habituellement éliminé par débordement ou raclage. L'élimination des matières flottées est opérée au moyen de dispositifs connus qui peuvent être de simples racleurs-pousseurs dont la hauteur immergée correspond à la totalité ou à une partie de l'épaisseur du gâteau de flottation. Les matières flottées poussées par le racleur sont rejetées dans une trémie de collecte. Il en est ainsi pour les racleurs de surface tournant au-dessus des flottateurs circulaires et pour les racleurs à channes et pales multiples sur flottateurs longitudinaux. Ces dispositifs connus peuvent aussi consister en des goulottes rotatives, constituées par une tôle pliée en forme de spirale tournant autour de l'origine de ladite spirale, et placées au niveau du gâteau de flottation. quand la goulotte tourne, une tranche du dessus du gâteau de flottation se trouve arrachée à celui-ci et glisse de proche en proche, soit vers la partie centrale, soit vers l'une des extrêmités de cette goulotte, suivant la pente de celle-ci et l'angle de son bord d'attaque. L'inconvénient de ces dispositifs habituels est que le passage du racleur, quel qu'il soit, perturbe les couches inférieures du gâteau de flottation. Ceci est dû au fait que la matière flottée a une faible cohésion et que le gâteau de flottation, plus concentré à sa partie supérieure qu'à sa base, se trouve en équilibre peu stable à instable au-dessus du liquide. Le passage des racleurs entraîne donc le basculement local de la matière flottée sur elle-même ; il s'ensuit en surface une désorption partelle du Oaz occlus, réduisant la flottaison du gâteau, tandis que les couches profondes du gâteau de flottation, les plus récentes et les moins épaissies, entrent prématurément en contact avec l'atmosphère.Dans certains cas, ces perturbations vont Jus- qu'à provoquer de véritables renards dans le gâteau. Cet inconvénient est grave, car la concentration du gâteau de flottation est directement fonction du temps d'épaississement des particules, la poussée ascendante des bulles de gaz pressant contre les couches supérieures plus denses, les couches inférieures du OaAteau de flottation, ce qui provoque dans celles-ci un drainage de l'eau interstitielle. Or un des buts essentiels d'une flottas on est de concentrer au maximum les matières séparées de l'eau de façon à limiter le volume de boues ainsi produit et la quantit eau qu'elles contiennent pour réduire le prix de leur éliminacii (transport, essorage mécanique, incinération, etc...). La présente invention G pour but de pourvoir à un dispo sîtif de guidage des matières flottées dans une installation de séparation, par flottation ou électro-flottation, de matières en suspension dans un liquide, quI répond mieux aux nécessités de la pratique que les dispositifs visant au même but antérieurement connus, notamment en ce qu'il permet d'éviter les inconvénients inhérents à ces derniers, qui viennent d'être mentionnés ci-dessus, et en ce qu'il permet d'obtenir l'évacuation continue et ccnstante, en quantité et en qualité, des matières flottées recueillies à la surface des bassins ou appareils de flottation ou d'électro-flottation, et d'en augmenter très notablement la concentration en matières seches desdites matières flottées. La présente invention a pour obJet un dispositif de guide- ge des matières flottées dans une installation de séparation, par flottation ou électro-flottation, de matières en suspension dans un liquide, caractérisé en ce qu il est constitué par un réseau de surfaces fixes convenablement disposées et de dimensions bien définies, insérées dans le sein même des matières flottées. Suivant un mode de réalisation préféré du dispositif conforme à l'invention, le réseau de surfaces fixes comporte des solutions de continuité qui constituent un maillage. Suivant une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, le réseau de surfaces fixes est constitué par une série de tubes juxtaposés délimitant des conduits verticaux de section circulaire. Suivant une autre disposition avantageuse de ce mode de réalisation, le réseau de surfaces fixes est constitué par une série de plaques orthogonales juxtaposées délimitant des conduits verticaux de section transversale carrée ou rectangulaire. Suivant une troisième disposition avantageuse de ce mode de réalisation, le réseau de surfaces fixes est constitué par un ensemble de nids d'abeille hexagonaux. Suivant un autre mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à la présente invention, le réseau de surfaces fixes est associé à des moyens de collecte appropriés des matières flottées. Suivant une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, le réseau de surfaces fixes est associé à des râcleurs, connus en eux-memes, qui glissent sur la surface supérieure du cadre formé par ledit réseau de surfaces fixes. Suivant une autre disposition avantageuse de ce mode de réalisation, le réseau de surfaces fixes est associé à des gou- lottes de débordement, connues en elles-memes, disposées de aço appropriée à la surface licre de l'installation de séparation par flottation ou électro-flottation. Suivant une troisième disposition avantageuse de ce mode de réalisation, le réseau de surfaces fixes est associé à la fois à des râcleurs et à des goulottes de débordement connus en euxmêmes. Le dispositif qui fait l'objet de la présente invention a pour effet, d'une part, de renforcer artificiellement la cohésion du râteau de flottation et, d'autre part, de guider verticalement le mouvement ascendant des boues flottées, en évitant tout déplacement transversal. Cette cohésion artificielle de la matière flottée, créée par le dispositif objet de l'invention,- présente l'avantage de permettre la formation de gâteaux de flottation de forte épaisseur, donc d'obtenir dans les couches supérieures de ceux-ci, des matières mieux déshydratées grâce à un temps de drainage notablement accru. Un autre avantage que procure le dispositif objet de l'invention, réside dans le fait que, le gâteau étant maintenu par le réseau de surfaces fixes conforme à la présente invention, lors du râclage on ne recueille alors effectivement que la strate supérieure de la partie la plus sèche du gâteau de flottation. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortent de la description qui va suivre. La présente invention vise particulierement les dispositifs de guidage des matieres flottées dans une installation de séparation, par flottation ou électro-flottation, de matières en suspension dans uX; liquide, conformes aux dispositions qui précèdent, ainsi que mes noye-ls propres à la réalisation de ces dispositil's et les appareils de séparation par flottation ou électro-flottation dans lesquels sont inclus ces dispositifs. L'invention pourra être mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère aux dessins atme- xés, dans lesquels - la figure 1 est une représentation senématique, en une vue de dessus, d'un mode de réalisation du dispositif# objet de la présente invention, dont - la figure 2 est une représentation schématique en coupe verticale, et - les figures ), 4 et 5 sont des représentations schématiques en vue de dessus, de trois autres modes de réalisation du dispositif objet de la présente invention. Il doit être bien entendu toutefois que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, mais n'en constituent en aucune manière une limitation. Le dispositif de guidage des mati Ires flottées dans une installation de séparation, par flottation ou électro-ilottaticn, de matières en suspension dans un liquide, représenté aux figures 1 et 2, est constitué par un réseau de surfaces fixes juxtaposées qui forment un maillage 2, disposé au sein même des matières flottées, dans un flottateur 1 de section appropriée, circulaire ou rectangulaire par exemple, et qui, #dans l'exemple de réalisation représenté, est de section circulaire. Le réseau de mailles2 est immergé dans la partie supérieure du flottateur 1 et dépasse légèrement la surface libre du liquide de quelques centimètres, par exemple, la profondeur d'immersion étant de l'ordre de un à plusieurs dizaines de centimètres suivant la dimension du flottateur. Le réseau de mailles présente des mailles de configuration et de section adaptées au type des matières à flotter : c'est ainsi que le réseau peut être constitué par une série de tubes 3 juxtaposés délimitant des conduits verticaux de section circulaire (cf. figure )), ou qu'il peut être constitué par une série de plaques orthogonales juxtaposées 4 délimitant des conduits verticaux de section transversale rectangulaire ou carrée (cf. figure 4), ou encore qu'il peut être constitué par un ensemble de nids d'abeilles hexagonaux 5 (cf. figure 5). La section des mailles présente une surface qui est fonc- tion des matières à flotter ; elle peut être comprise entre 3 et 200 cm2. La partie émergée permet aux matières flottées de continuer leur épaississement, meme au-dessus de la surface liquide. Le processus de l'épaIssissement par poussée des couches inférieures est alors favorisé par l'évaporation naturelle au contact de l'air atmosphérique. Le gâteau de flottation peut ainsi dépasser la surface liquide de plusieurs centimètres. Le dispositif de guidage qui fait itoDJet dela présente invention permet une meilleure collecte des matières flottées, grâce à la combinaison du réseau de mailles conforme à l'invention avec des moyens de collecte connus en eux-m#mes. Ces moyens de collecte sont avantageusement constitués par des râcleurs 6 mus par un moteur 7, par exemple, qui glissent sur la surface supérieure du cadre formé par le réseau de mailles conforme à 1 invention, lesdits râcleurs réalisant un véritable découpage du gâteau de flottation et assurant ainsi une évacuation parfaitement continue et constante en qualité et en quantité des matières flottées (cf. figures 1 et 2), Ces moyens de collecte peuvent également être constitués par une ou plusieurs goulottes de débordement 8, qui sont avantageusement disposées entre deux rangées de tubes 5 ou de plaques 4 ou 5, dé place en place à la surface libre du flottateur 1 (cf. figures 1 à 5). Suivant une disposition avantageuse de l'invention, le réseau de mailles est associé à la fois à des râcleurs 6 et à des goulottes 8 (cf. figures let 2). La présente invention sera à présent explicitée et précisée par des exemples de mise en oeuvre du dispositif objet de la présente invention, ces exemples étant eux-aussi donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention et sans aucun caractère limitatif. EXiMPLL 1 L'on pourvoit une installation de flottation sur boues activées en excès provenant de l'épuration biologique d'eaux résiduaires urbaines et épaissies par flottation, du dispositif objet de l'invention, dans le but de récupérer des matières flottées concentrees. Le dispositif objet de l'invention a permis de laisser croltre l'épaisseur du gâteau de flottation, par augmentation du temps de rétention dudit gâteau dans le flottateur, et de n'évacuer que la partie supérieure, c'est-à-dire la plus sèche, du gâteau de flottation, ce qu'il n'était pas possible de réaliser dans les lïstallations connues dans l'Art antérieur. dispositif objet de l'invention permet d'obtenir un gâteau de flottation de 65 cm d'épaisseur -ou plus si nécessaire, suivant la taille du flottateur et suivant les possibilités de manipulation de la phase concentrée- et de n'évacuer que les 5 cm supêri-##rs; la siccité de ces 5 cm supérieurs est alors de 5,1 ##, c'est-----#dire que l'on obtient 1 kg de matières sèches pour 19,6 kg de boues. Dans le cas des installations classiques, antérieurement connues, l'on ne peut réaliser un gâteau de flottation de plus de 20 cm d'épaisseur, donc au mieux une boue concentrée à 2,1 , et coslme, de plus, il n'est pas possible de ne recueillir que la partie supérieure du gâteau de flottation, la siccité n'atteint guère que 1,8 20, c'est-à-dire que l'on obtient 1 kg de matières seches pour 56 Cet exemple montre bien l'avantage considérable qu'apporte le dispositif objet de l'invention, qui permet d'obtenir 1 kg de matières sèches pour seulement 19,6 kg de boues, au lieu de 56 kg dans les installations classiques de type connu, ce qui représente un gain de volume, une diminution des frais de transport, une plus grande facilité de manipulation, et une réduction sensible des frais d'élimination du gâteau de flottation. EXEMPLE 2 En appliquant le dispositif objet de la présente invention à des Doues provenant de la floculation-décantation d'eaux de rivière au moyen de chlorure ferrique, il a été possible de recueillir par raclage de surface des boues flottées présentant une concentration de 80 g/iitre de matières sèches, tout en maintenant une qualité d'eau épurée très élevée (2 à 5 unités de l'échelle internationale de Six2), alors que dans les installations de I'locul atiqn-décarltation de type connu, dépourvues du dispositif objet de l'invention, la concentration des boues évacuées ne pouvait dépasser 20 g/litre. Il résulte de la description qui précède que quels que soient les modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application adoptés, l'on obtirntdes dispositifs de guidage des matières flottées dans une installation de séparation, par flottation ou électro-flottation, de matieres en suspension dans Ull liquide, qui présentent par rapport aux dispositifs connus visant au même but, des avantages importants, outre ceux qui ont déjà été mentionnés plus haut, et notamment celui d'améliorer de façon sensible les systfflmes d'évacuation des matieres flottées dans les installations de flottation ou d'électro-flottation. Ainsi que cela ressort #e ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d ere décrits de façon plus explicite dans ce qui précède ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du Technicien en la matière, sans s'écarter du cadre ni de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de guidage des matières flottées dans une installation de séparation par -flottation ou électro-flottation, de matières en suspension dans un liquide, lequel dispositif est caractérisé en ce qu'il est constitué par un réseau de surfaces convenablement disposées et de dimensions bien définies, insérées dans le sein même d'es matières flottëes,lequel réseau forme une série de conduits de section quelconque et d'une hauteur déterminée qui sont tels qu'ils présentent une surface~'de #côntact -importante avec les matières flottées. 2 - Dispositif selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le réseau de surfaces constitue un maillage. 3 -Dispositif selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le réseau de surfaces est constitué par une série de tubes juxtaposés délimitant des conduits verticaux de section circulaire. 4 - Dispositif selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le réseau de surfaces est constitué par un ensemble de- nids d'abeilles hexagonaux. 5 - Dispositif selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par une série de plaques orthogonales disposées verticalement mais non parallèlement, juxtaposées, lesquelles délimitent des conduits verticaux de section transversale carrée ou rectangulaire. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des Revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réseau de surfaces est associé à des moyens de collecte appropriés des matières flottées, ainsi qu'à des râcleurs qui se déplacent à proximité immédiate de la surface supérieure du cadre formé par le réseau de surfaces, et à des goulottes de débordement disposées convenablement à la surface libre de l'installation de séparation-par flottation ou électroflottation. 7 - DisposItif selon l'une quelconque des Revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réseau de surfaces -est immergé dans la partie supérieure de l'installation de séparation par flottation ou électro-flottation, et dépasse légèrement au-dessus de la surface libre du liquide. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des Revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le réseau des surfaces de guidage des matières flottées, est fixé de façon non-rigide aux parois de l'installation de flottation.