Brevet FR2121704A1 — publié le 19720825

L'invention concerne de manière générale le traitement de liquides contenant des matières solides, et notamment la concentration des solides d'un liquide. Elle concerne aussi la concentration, avant leur évacuation, des boues obtenues 5 par aération, sédimentation, précipitation chimique ou traitement analogue d'eaux résiduaires. On connaît un grand nombre de dispositifs de concentration de boues, suivant l'expression utilisée dans le présent mémoire; certains de ces dispositifs reposent essentiellement 10 sur la force de gravité pour l'attraction du liquide de la boue à travers un milieu de filtration, et concentration ou déshydratation de la boue, alors que d'autres comprennent un tambour à vide sur lequel passe un milieu de filtration et dans lequel le filtrat liquide est aspiré, à travers le milieu. Il 15 y a de plus quelques dispositifs mettant en oeuvre à la fois la gravité et un dispositif sous vide pour aspirer le liquide d'une boue à travers un milieu de filtration et la déshydrater ou la concentrer» Des exemples des dispositifs les plus efficaces mettant 20 en oeuvre la gravité sont ceux qui comprennent un tamis sans fin de filtration placé de façon pratiquement horizontale entre des rouleaux. Le filtrat liquide descend à travers le tamis depuis une boue à teneur élevée en liquide,déposée sur lui lorsque le tamis se déplace horizontalement. 25 Le traitement des boues à l'aide d'un tambour sous vide est facile à comprendre en référence à la figure 6 des dessins qui est une coupe simplifiée d'un dispositif classique à filtre sous vide. Ce dispositif comprend un tambour cylindrique Â qui tourne en étant partiellement immergé dans un réservoir B con-30 tenant la boue. Un tamis C formant milieu de filtration recouvre le tambour et retient les solides de la boue en laissant passer du liquide dans le tambour lorsqué le milieu de filtrâ-tion se déplace dans la zone D de formation du gâteau. Lorsqu'une partie du tambour A tourne et pénètre dans la zone D, 35 un distributeur convenable crée dans le tambour A un vide de prélèvement dans cette partie du tambour et le liquide passe de la boue à travers le milieu de filtration et pénètre dans le tambour où des canalisations spéciales l'entraînent. La partie 72 00626 2 2121/0k de la boue constituée par des matières solides est retenue sur le milieu C lorsqu'il quitte le réservoir B et pénètre dans la zone F de séchage où la plus grande partie de l'eau libre restante est retirée. Le tamis C passe alors sur un rou-5 leau G d'évacuation où le gâteau est retiré, le milieu de filtration étant alors lavé par exemple en H avec une pulvérisation d'eau, avant de revenir sur le tambour de filtration par l'intermédiaire d'un rouleau J de retour. Contrairement aux dispositifs décrits précédemment, un 10 ensemble mettant en oeuvre à la fois la séparation sous vide et par gravité pour la déshydratation d'une boue est essentiellement un dispositif ayant un tamis horizontal formant milieu de filtration, et comportant de plus des boîtes à vide placées sous le brin horizontal du tamis. Ces boîtes à vide favorisent 15 l'aspiration du filtrat liquide à travers le milieu, depuis la boue chargée en liquide déposée sur le tamis mobile. L'invention concerne un dispositif perfectionné de concentration destiné à déshydrater et/foncentrer les matières solides d'une boue ou d'une suspension ou analogue à teneur éle-20 vée en liquide. Dans son mode de réalisation préféré, le dispositif comprend avantageusement une séparation sous vide et par gravité, par déshydratation et concentration, des boues d'eaux résiduaires, jusqu'à des concentrations en matières solides qui permettent soit la combustion soit l'évacuation par dé-25 charge de la boue, lorsqu'elle n'est pas combustible. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif comprenant un milieu de filtration formé d'un tamis monofila-mentaire à mailles fines, ayant des orifices de l'ordre de 50 à 500 microns, entraîné autour d'un tambour rotatif. Le tamis 30 sans fin a une longueur supérieure à la circonférence du tambour, si bien qu'une partie de longueur notable est disposée pratiquement horizontalement vers le tambour, en étant tangente à la partie supérieure du tambour depuis un point placé à une certaine distance de celui-ci, et auquel le tamis est entraîné 35 sur un rouleau fou. Une boue ou une suspension à teneur élevée en liquide circule horizontalement sur le tamis, par l'intermédiaire d'une auge de répartition voisine du rouleau fou. 72 00626 3 2121704 Le tamis est continuellement mobile et s'éloigne de l'auge, si bien que le tamis propre est exposé en permanence à la boue ou à. la suspension qui arrive. Lorsque le tamis avance, la déshydratation par gravité de la boue a lieu sur 5 la partie pratiquement horizontale du tamis, avant qu'il ne coopère avec le tambour, dans une zone de déshydratation par gravité. Le filtrat qui s'écoule de cette zone est prélevé par une cuve et évacué par une vidange. Le tamis portant les solides partiellement déshydratés 10 tourne autour du tambour dans une zone de déshydratation sous vide. Le tambour autour duquel est entraîné le tamis est divisé en un certain nombre de sections dont chacune est reliée à un distributeurcommande automatique par des canalisations indu ternes.Le distributeur règle l'applicationfvide dans les compar-15 timents du tambour et, lorsqu'une section de celui-ci pénètre dans la zone de déshydratation sous vide, le distributeur commande l'application du vide dans cette section de manière que le vide aspire du liquide supplémentaire à travers le tamis et assure une déshydratation supplémentaire. 20 L'eau retirée de cette manière est évacuée du tambour par une canalisation. Le gâteau de solides est retiré du tamis lorsqu'il quitte la zone de déshydratation sous vide, puis le tamis est lavé avant son retour vers l'auge de répartition. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 25 ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 6 ayant déjà été décrite : la figure 1 représente schématiquement un dispositif de concentration de boues selon l'invention ; 30 la figure 2 est une élévation latérale d'un ensemble de traitement d'eaux résiduaires selon l'invention j la figure 3 est une vue en plan de l'ensemble de la figure 2 } la figure 4 est une élévation de l'ensemble, vue depuis 35 l'auge de répartition ; et la figure 5 est une élévation arrière de l'ensemble, vue depuis l'extrémité correspondant au tambour, représentant les tuyauteries de vide et l'ensemble de distribution du tambour» 72 00626 4 2121704 Sur les dessins, et notamment sur les figures 2 à 5, un ensemble de traitement d'eaux résiduaires, comprenant un dispositif de concentration de boues selon l'invention, porte la référence générale 10. Celui-ci comprend un corps 11 en forme 5 de boîte comprenant un plancher 13, des parois latérales identiques 14, une paroi frontale 15 et une paroi arrière 16. Les parois et le plancher se raccordent par des cordons étanches de soudure et laissent découverte la partie supérieure. Les parois 14 du corps 11 ont la hauteur de la paroi 15 10 sur à peu près le tiers du corps, puis elles s'inclinent vers le bas et aboutissent à la même hauteur que la paroi 16 qui est relativement courte. En conséquence, le corps 11 a des parois latérales relativement élevées près de son extrémité frontale, puis s'incline vers des parois latérales relative-15 ment basses près de l'extrémité arrière. Cette configuration est destinée à la mise en place d'un ensemble 20 à tambour sous vide placé dans le corps et un tamis 21 de filtration passe de l'ensemble 20 à tambour à un ensemble 22 à rouleau fou voisin de la paroi 15 du corps 11. 20 L'ensemble 20 comprend un tambour 30 destiné à tourner autour de l'axe horizontal de son arbre central 31, sur des pieds 32 de support. Une extrémité de l'arbre 31 tourillonne dans un palier classique 35 fixé à la partie supérieure du pied 32, alors que l'autre extrémité tourillonne dans un dis-25 tributeur automatique 36 monté au sommet du pied 32. Le tambour 30 comprend des extrémités circulaires 40 fixées à l'arbre 31. Entre les extrémités 40 et formant la périphérie annulaire du tambour se trouve une paroi cylindrique 41. Les extrémités 40 sont en tôle relativement fines, de ma-30 nière connue, et elles sont rendues rigides par des cloisons radiales 45. Elles sont étanches au passage de liquides. D'autre part, la paroi 41 du tambour 30 contient une multitude de minuscules perforations destinées à faciliter le passage du liquide. 35 Le tambour 30 est divisé en plusieurs chambres 47 dis tantes circonférentiellement (six dans le cas représenté) par des cloisons radiales 45 placées entre l'arbre et la face interne des parois 41. Ces cloisons ont toutes la longueur du 72 00626 5 2121704 tambour 30, entre les extrémités 40, et elles sont, comme ces dernières, étanches au passage de fluide. Chacun des compartiments 47 contient une tuyauterie 52 de forme générale en L, qui part de l'extrémité libre ouverte 5 53 voisine de la paroi 41 à une extrémité correspondante 40 du tambour 30 dans le distributeur 36. Dans celui-ci, les tuyauteries 52 débouchent par des orifices correspondants à une plaque rotative 54. Cette dernière tourne de façon étanche contre une plaque fixe 55 ayant un seul orifice. L'orifice de la pla-10 que 55 est disposé de manière à faire communiquer la chambre 57 du distributeur 36 avec deux tuyauteries 52 lorsque les chambres 47 dans lesquelles se trouvent ces tuyauteries 52 passent dans une zone de déshydratation sous vide, comme décrit en détail dans la suite, il suffit de dire pour le moment qu'un 15 vide maintenu dans la chambre 57 à l'aide d'une source convenable de vide s'exerçant par l'intermédiaire d'une tuyauterie externe 58 travaille dans les chambres 47 successives lorsque le tambour 30 tourne, si bien que le vide ..agit dans une zone prescrite de déshydratation à la périphérie du tambour, 20 et favorise la déshydratation de la boue traitée selon l'invention. Le tamis 21 est entraîné autour de la paroi 41 du tambour 30 et de l'ensemble 22, comme on l'a vu précédemment. Le tamis 21 est sans fin et il est de préférence en un tissu de poly-25 ester tel qu'en "Dacron" de DuPont. Le tissu est dans tous les cas de construction maillée monofilamentaire. Dans le mode de réalisation décrit, il comporte des orifices de dimension§4o-dérée Compris es entre 50 et 500 microns. Il faut noter que le terme "monofilamentaire" utilisé dans le présent mémoire pour 30 désigner la matière du tamis, comprend aussi les matières tissées dans lesquelles les brins tissés pour former les mailles sont eux-mêmes formés de fibres multiples ou de filaments. Ainsi,"monofilamentaire" dans le présent mémoire signifie simplement à un seul fil. 35 L'ensemble 22 comprend un rouleau fou 60 de petit diamè tre, qui est classique, fixé sur un arbre horizontal 61. Ce dernier tourillonne à ses extrémités dans des blocs 64 réglables horizontalement, montés sur des parois 14 du corps 11. Le tamis 72 00626 6 2121704 21 étant placé sur le rouleau 60 et le tambour 30, l'ensemble 22 est réglé par déplacement des blocs 64 de manière que le tamis soit tendu en formant un brin supérieur 70 à peu près horizontal mais légèrement incliné, et un brin inférieur 71 in- 5 cliné d'un angle bien supérieur par rapport à l'horizontale. Les deux brins 70 et 71 du tamis 21 viennent coopérer tangen-tiellement avec le tambour 30. Le tamis 21 est entraîné en per manence avec le tambour 30 et le rouleau 60 dans le sens horai re par un moteur convenable et un arbre d'entraînement (non re 10 présenté) associé à l'arbre 31. Un ensemble 75 d'alimentation en boue , monté sur la paroi 15 du corps 11, fournit la boue chargée en liquide au tamis 21, sur son brin 70 au voisinage du rouleau 60. L'ensemble 75 comprend une tuyauterie 77 d'alimentation reliée à une ré-15 serve convenable de boue chargée en liquide (non représentées). La tuyauterie 77 alimente en remontant un puits relativement large 78 qui dépasse au-dessus du niveau de la paroi 15 et des parois 14 du corps 11. Une auge 80 de répartition de boue débouche vers l'intérieur du corps 11 depuis le puits 78 20 à l'extrémité de celui-ci. Le plancher 81 de l'auge 80 aboutit à un bord interne 82 au-dessus du brin 70 au voisinage de l'ex trémité interne du rouleau 60 comme représenté sur la figure 4 Les parois 85 de l'auge 80 comportent des déflecteurs 87 placés de part et d'autre du brin 70 vers le tambour 30. Comme 25 le montrent les figures 3 et 4, ces déflecteurs latéraux 87 aboutissent à leurs extrémités internes 88 à peu près à mi-chemin du brin 70, vers le tambour 30, depuis le rouleau 60. Les déflecteurs sont destinés à empêcher que la boue à teneur élevée en liquide ne dépasse latéralement du brin 70 au voisi-30 nage du rouleau 60. Sous le tambour 30, le rouleau 60 et le tamis 21 entraînés, se trouve une cuve 90 de filtration. Celle-ci s'étend sur toute la longueur du corps 11 et elle est supportée par le plancher 13 ; elle comprend une longue partie 91 inclinée vers 35 le bas, partant de la paroi 15 du corps, vers le plancher 13 juste au-dessous du tambour 30, et une courte partie inclinée vers le haut 92 depuis ce point, placée sous le tambour 30, remontant vers le sommet de la courte paroi 16. Deux orifices 72 00626 7 2121704 95 de vidange 95 existent à la partie inférieure de la cuve. 90. Une racle 97 de boue est fixée à la paroi 16 du corps 11. Le bord 98 de la racle 97 est très proche du tamis 21 entraîné sur le tambour 30, et elle racle la boue déshydratée du 5 tambour. On se réfère maintenant à la figure 1 qui explique simplement le fonctionnement de l'ensemble 10 comprenant le dispositif de concentration de boues de l'invention. On voit sous forme schématique que la boue chargée en liquide arrive par le 10 puits 78 et sort de l'auge 80 sur le brin 70. Celui-ci est donc chargé horizontalement de boue . Les déflecteurs 87 la contiennent, si bien qu'elle reste sur le brin 70. Le tamis s'éloigne de l'auge 80 vers le tambour 30 dans une zone de déshydratation par gravité. L'évacuation du liquide 15 de la boue a lieu par gravité dans cette zone et il se forme un gâteau. Le filtrat évacué de la zone de déshydratation par gravité est prélevé par la cuve 90 et sort par les orifices 95. Lorsque la boue partiellement déshydratée atteint le tambour 30, elle passe dans la zone de déshydratation sous 20 vide. Le distributeur automatique 36, du fait de la commutation des plaques 55 et 54, applique le vide dans des compartiments voisins uniquement lors de la rotation dans la zone de déshydratation sous vide. Le gâteau est encore déshydraté lorsqu'il passe dans cette zone, sous l'action du vide appliqué dans 25 ces compartiments. L'eau est retirée de l'intérieur du tambour par les tuyauteries 52 qui aspirent l'air de la section en regard en réduisant la pression et en créant un vide partiel. Après le passage du gâteau hors de la zone de déshydratation sous vide par rotation, le vide est automatiquement 30 supprimé par le distributeur 36 et le gâteau tend à tomber du tamis sous son propre poids. Pour assurer que tout le gâteau est retiré cependant, la racle 97 retire les restes de celui-ci avant que le tamis 21 ne repasse dans le corps 11 de l'ensemble 10. 35 Lors du retour vers le rouleau 60, le tamis 21, sur son brin 71, est lavé par un ensemble 99 de pulvérisation d'eau placé entre la paroi latérale 14 du corps 11. L'eau de pulvérisation aboutit dans la cuve 90 et sort par les orifices 95. 72 00626 8 2121704 Il faut noter qu'on a décrit un dispositif de concentration de boues qui fournit une boue souhaitable à teneur élevée en matières solides, caractéristique d'un dispositif sous vide, sans qu'il soit nécessaire d'élever les solides et le liquide 5 hors d'un réservoir de boue avec le dispositif sous vide. En conséquence, le dispositif sous vide peut avoir des tuyauteries, des dispositifs de distribution et un appareillage auxiliaire de capacité relativement faible, si bien que le prix est relativement faible. De plus, avec le dispositif de l'invention, 10 le gâteau n'a pas tendance à se détacher du tamis lorsqu'il se déplace sur le tambour, contrairement au dispositif classique représenté sur la figure 1 par exemple. De plus, l'invention évite la classification des matières solides lors de l'alimentation, ce qui est un inconvénient courant des dispositifs clas-15 siques de filtration sous vide. On a décrit essentiellement l'invention à propos d'un dispositif de concentration de boues d'eaux résiduaires. Elle s'applique cependant à la concentration d'autres matières solides d'un véhicule liquide, par exemple de divers minerais, 20 de sable ou de particules organiques. A cet égard il faut noter que le dispositif décrit a un brin supérieur légèrement incliné vers le haut, qu'on a même décrit comme étant pratiquement horizontal. Lorsqu'on traite d'autres matières, l'inclinaison peut même devenir nulle (02), 25 en fonction des caractéristiques de la partie formant les matières solides de la boue. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments consti-30 tutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. 72 00626 9 2121704 REVENDICATIONS 1. Dispositif de concentration de matières solides présentes dans un véhicule liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif à tambour rotatif autour d'un axe ho- 5 rizontal, un dispositif à tamis sans fin de filtration, ayant une longueur nettement supérieure à la circonférence du dispositif à tambouille dispositif à tamis étant entraîné autour du dispositif à tambour et d'un dispositif à rouleau fou distant du dispositif à tambour,de manière qu'ils définissent tougÔeux 10 un brin supérieur pratiquement horizontal du dispositif à ta-,et , N mis,/un dispositif destine a introduire la matiere solxde chargée en liquide sur le brin supérieur, le dispositif à tambour étant rotatif dans un sens tel qu'il tire le dispositif à tamis depuis le dispositif à rouleau fou vers le dispositif à tambour, 15 de manière que la déshydratation par gravité de la matière solide sur le brin supérieur du tamis ait lieu lorsque celui-ci se déplace vers le tambour, ce dernier comprenant un dispositif de vide destiné à aspirer de l'eau supplémentaire de la matière solide partiellement déshydratée lorsqu'elle passe sur 20 le tambour. 2. Dispositif selon la revendication 1 , destiné à la concentration d'une boue, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en matières solides chargées de liquide, notamment en boues chargées en liquide, est disposé sur le brin su- 25 périeur au voisinage du dispositif à rouleau fou. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le brin supérieur du dispositif à tamis est légèrement incliné vers le haut vers le dispositif à tambour, et en ce qu'il comprend un dispositif à déflecteur entourant le brin su- 30 périeur au voisinage du dispositif à rouleau fou de manière à maintenir la boue chargée de liquide sur le brin supérieur. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en boue voisin du dispositif à rouleau fou est destiné à introduire de la boue chargée 35 en liquide horizontalement sur le brin supérieur du dispositif à tamis. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en boue comprend un dispo- 72 00626 io 212170^ sitif à auge recouvrant le dispositif à rouleau fou et destiné à diriger la boue sur le brin supérieur du dispositif à tamis vers le dispositif à tambour. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en 5 ce qu'il comprend un dispositif de distribution associé au tambour et destiné à commander l'application du vide à la surface du tambour seulement sur un segment courbe fixe au cours du cycle de rotation du tambour, ledit segment courbe fixe comprenant au moins le premier quadrant du tambour, compté à partir 10 de la partie supérieure du tambour, dans le sens de sa rotation. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le segment courbe fixe recouvre un angle supérieur au premier quadrant, mais inférieur à la somme des deux premiers quadrants. 15 8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tambour a une circonférence relativement grande qui est au moins égale à. la moitié de la longueur du dispositif à tamis. 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en 20 ce que le dispositif à tamis est en matière monofilamentaire tissée, en une seule épaisseur. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé -en ce que le dispositif à tamis monofilamentaire a des orifices compris entre 50 et 500 microns.