Brevet FR2161019A1 — publié le 19730706

La présente invention concerne un procédé pour filtrer des suspensions à filtrage rapide et pour le traitement subséquent du gâteau de filtre au moyen d'une chambre de filtrage qui est délimitée par deux éléments filtrants parallèles l'un à l'autre, le filtrage s'effectuant sous une différence de pression d'au moins 0,1 kg/cm2 jusqu'au remplissage, au moins approximatif, de la chambre par le gtteau de filtre et la vitesse de filtrage étant plus élevée que la vitesse de sédimentation des plus grosses particules de la suspension. On conduit de nombreux dispositifs de filtrage, comme par exemple des filtres sous vide et sous pression, ouverts et fermés, des filtres à tambour sous vide, des filtres à disques ou des filtres centrifuges à panier, pour filtrer des suspensions se filtrant facilement et très facilement. Au cours du service de ces dispositifs il se forme, par suite de la sédimentation, un gâteau de filtre qui lors de son traitement subséquent présente une perméabilité différente pour un liquide de lavage ou un gaz de soufflage. Cette perméabilité différente est souvent encore augmentée par la formation de fissures dans le gâteau de filtre de sorte qu'un lavage ou soufflage uniforme du gâteau de filtre est rendu difficile, ce qui nécessite une grande quantité correspondante de liquide de lavage ou de gaz de soufflage.Pour cette raison, on a déjà proposé des dispositifs de filtrage qui sont munis d'organes d'étalement pour supprimer les fissures dans le gâteau de filtre ou qui, lorsqu'il s'agit de gâteau: de filtre minces, ferment les fissures par pressage au moyen de membranes. Néanmoins, ces mesures sont insuffisantes pour obtenir une perméabilité uniforme du gâteau de filtre. La présente invention crée un procédé suivant lequel il se produit un gâteau de filtre de perméabilité très uniforme afin que le soufflage, le lavage et le séchage de ce gtteau ne nécessitent que des quantités aussi faibles que possible de gaz et de liquide et que, de ce fait, les inconvénients des procédés connus soient évités. Pour résoudre ce problème la présente invention crée un procédé du type mentionné qui est caractérisé par le fait que l'on introduit la suspension entre les deux éléments filtrants au moyen d'une tubulure d'alimentation dont l'axe médian débouche parallèlement ou incliné sous un angle d'au maximum 300 par rapport à la surface des éléments filtrants, jusqu a ce que la vitesse de filtrage diminue subitement en raison du gâteau de filtre se formant, puis on procède ensuite à un soufflage préalable du gâteau de filtre jusqu'à ce que le gaz arrive dans le conduit d'évacuation du produit filtré, après quoi le gâteau de filtre est comprimé par un déplacement des éléments filtrants l'un vers l'autre et est finalement encore une ou plusieurs fois lavé, soufflé, comprimé et enlevé de la chambre de filtrage. Pour la mise en oeuvre du procédé, l'invention prévoit un dispositif comportant deux plaques filtrantes disposées parallèlement l'une à l'autre dans une enveloppe de filtre à laquelle sont raccordés des conduits pour l'amenée d'une suspension ou d'un gaz de soufflage ou d'un liquide de lavage, ainsi que pour l'évacuation du produit filtré, caractérisé en ce que l'envelop- pe de filtre est munie aux deux extrémités de plaques filtrantes qui présentent une distance l'une de l'autre d'au moins 15cet en ce qu'il est disposé dans la paroi de l'enveloppe au moins près du centre entre les deux plaques filtrantes une tubulure d'alimentation pour la suspension, puis en ce que l'une de ces plaques filtrantes présente la forme d'un piston de pressage et d'expulsion mobile dans#l'enveloppe qui est relié à une tige de piston creuse qui sert de conduit d'amenée ou d'évacuation tandis que la deuxième plaque filtrante est reliée à un fond de fermeture, fermant de façon étanche l'enveloppe de filtre, qui est également muni d'un conduit d'évacuation ou d'amenée, et qui peut etre ouvert pour l'expulsion d'un gâteau de filtre en libérant sous cet état la section totale de l'enveloppe de filtre. Il a été constaté que le procédé suivant l'invention permet d'obtenir un gâteau de filtre d'une répartition très régulière des particules solides et qui présente une perméabilité uniforme. Ceci produit un effet favorable lors du soufflage subséquent du gâteau de filtre et au cours du traitement ultérieur par lavage ou extraction et séchage. La compression mécanique du gâteau de filtre contribue également de façon sensible à l'homogité de ce dernier et empêche efficacement la formation de fissures. En outre, le procédé permet, en raison de la plus grande densité obtenue pour le gâteau de filtre, son traitement subséquent par une quantité de gaz et/ou de liquide sensiblement plus faibli. L'économie en liquide de lavage et en gaz de soufflage a notan- sent son importance lorsque leur préparation, par exemple en cas de purification des eaux résiduaires et des gaz perdus, crée des difficultés particulières. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé et décrite en détail ci-après. Le dispositif comprend une enveloppe 1 qui est iunie d'un couvercle 2, d'une tubulure d'entrée de suspension 3 avec une vanne 4 et qui comporte à son extrémité inférieure une fermeturc rapide 5. Celle-ci maintient un fond de récipient 6 pouvant pivoter vers le bas et qui ferme l'enveloppe 1 de façon étanche au moyen d'un joint 7. Un cylindre hydraulique 8 est fixé sur le couvercle 2 de l'enveloppe par un conduit de com iunication 9.Dans la partie supérieure de l'espace intérieur de l'enveloppe ou de la chambre de filtrage se trouve une plaque filtrante 10 disposée sur L'extrémité d'une tige de piston creuse 11. Â l'autre extrémité de la tige Il est relié le piston 12 entouré du cylindre hydraulique 8 et à l'aide duquel on peut déplacer hydrauliquement la plaque filtrante 10 dans l'enveloppe 1 en direction de la deuxième plaque filtrante 15 prévue au fond 6 de l'enveloppe. Les plaques filtrantes comportent un fond perforé qui est revêtu d'une étoffe fil transe 14 ou d'une autre matière perméable.L'évacuation du produit filtré, 1' amenée de liquide de lavage ou de gaz de souffilage et le raccordement d'une aspiration peuvent s'effectuer au moyen des conduits 13, 16 reliés aux plaques filtrantes 10 et 15. Le conduit 13 communique avec la plaque filtrante par l'intérieur de la tige creuse Il à laquelle il est raccordé latéralement. Le deuxième conduit d'évacuation 16 du produit filtré traverse le fond 6 s'abaissant par pivotement de 1' en- veloppe. L'abaissement par pivotement du fond de récipient peut s'ef fectuer par exemple au moyen d'un levier 17 qui est relié avec un dispositif hydraulique ou pneumatique constitué par le cylindre 18 et le piston 19. U est évident que le pivotement du fond 6 de l'enveloppe ainsi que le mouvement de compression de l'élément filtrant supérieur 10, 14 peuvent également etre obtenus à l'aide d'un dispositif purement mécanique. Dans l'exemple représenté, il est fixé à l'enveloppe audessus de l'élément filtrant inférieur, constitué par la plaque filtrante Il et la toile filtrante 14, une grille 20 qui, lors de l'expulsion du gâteau de filtre, réduit celui-ci par le mouvement, semblable à celui d'un piston, de la plaque filtrante supérieure 10. La plaque filtrante supérieure 10 réalisée sous forme de piston est, dans l'exemple représenté, munie d'un joint 21 assurant son étanchéité par rapport à la paroi de l'enveloppe. Au cas où les gåteaux de filtre ne sont pas excessivement durs il est avantageux de supprimer la grille 20. Le cas échéant, on peut également renoncer au joint 21. Une bonne étanchéité entre la tige de piston Il et le couvercle 2 est alors importante. Comme indicateurs de débit pour la suspension ou le produit filtré ainsi que pour l'indicateur du degré de remplissage de la chambre de filtrage au moyen du gâteau de filtre s'y formant et également pour déterminer la concentration en particules solides dans la suspension on peut utiliser des appareils vendus dans le commerce. La concentration en particules solides est mesurée de préférence au niveau de la tubulure d'entrée de suspension par rapport à l'élément filtrant inférieur. On peut surveiller l'opération de remplissage par une mesure de pression à proximité de l'élément filtrant inférieur ou supérieur. En effet, lorsqu'on dispose le manomètre à cet endroit on peut constater que la pression augmente d'abord jusqu'à atteindre la pression de filtrage. Au cours de la formation progressive du gâteau de filtre la pression diminue lentement par suite de la résistance à la circulation, pour tomber fortement et de manière brusque lorsque la chambre de filtrage est presque complètement remplie du fait que le conduit d'amenée de suspension se bouche alors également. Le dispositif est prêt pour le filtrage lorsque le réci- pient 1 est fermé par le fond pivotant 6 et que la plaque filtrante 10 se trouve dans la position supérieure. La suspension est introduite sous pression ou aspirée à travers la tubulure 3. L'évacuation du produit filtré s'effectue par les conduits 13 et 16 après son passage à travers les plaques filtrantes 10,15 revêtues de la toile filtrante 14, et la tige de piston creuse 11. Aussitôt que l'espace intérieur du récipient 1 ou la chambre de filtrage est rempli du gâteau de filtre 22, la vanne 4 est fermée et du gaz est introduit par le conduit 13 au moyen duquel on chasse le liquide du gâteau de filtre 22. Le gaz est évacué par le conduit inférieur 16. Dès que le gâteau de filtre n'est plus à l'état liquide, il est comprimé par abaissement de l'élément filtrant supérieur 10,14. Le gâteau de filtre peut également Stre soufflé avec un gaz pendant l'opération de compression. L'amenée subséquente de liquide de lavage peut également se faire d'en haut par le conduit 13. Après un temps d'action adapté à chaque produit et au liquide de lavage ce dernier peut également être chassé du gâteau de filtre par soufflage de la même manière que précédemment le liquide résiduel de la suspension. Ces opérations du procédé peuvent être répétées plusieurs fois avec des liquides de lavage différents. évidemment il n'est pas nécessaire de souffler le gâteau de filtre à nouveau avec du gaz entre chacune des opérations de lavage. Après le dernier soufflage le gâteau de filtre 22 peut être évacué, par exemple par le conduit 16 ou on peut aspirer ou souffler du gaz sec et chaud à travers le gâteau de filtre. A la fin du traitement du gâteau de filtre la fermeture rapide 5 est ouverte, le fond 6 du récipient rabattu et le gâteau de filtre 22 est expulsé au moyen de l'élément filtrant supérieur 10,14, déplaçable hydrauliquement ou pneumatiquement. Il est avantageux pour le traitement du gâteau de filtre de pouvoir constater sa quantité en volume en mesurant la course de la tige de piston Il après la compression du gâteau de filtre. La quantité du liquide de lavage peut Entre déterminée pour le traitement subséquent en fonction de la quantité du gâteau de filtre. Le mode de travail du dispositif peut aussi être réglé au tomatiquement en fonction des valeurs relevées par les dispositifs de mesure mentionnés. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour filtrer des suspensions à filtrage rapide et pour le traitement subséquent du gâteau de filtre au moyen d'une chambre de filtrage qui est délimitée par deux éléments filtrants parallèles l'un à l'autre, le filtrage s'effectuant sous une différence de pression d'au moins 0,1 kg/cm2 jusqu'au remplissage, au moins approximatif, de la chambre par le gâteau de filtre et la vitesse de filtrage étant plus élevée que la vitesse de sédimentation des plus grosses particules de la suspension, caractérisé en ce que l'on introduit la suspension entre les deux éléments filtrants au moyen d'une tubulure d'alimentation dont l'axe médian débouche parallèlement ou incliné sous un angle d'au maximum 300 par rapport à la surface des éléments filtrants, jusqu'à ce que la vitesse de filtrage diminue subitement en raison du gâteau de filtre se formant, puis on procède ensuite à un soufflage préalable du gâteau de filtre jusqu a ce que le gaz arrive dans le conduit d'évacuation du produit filtré, après quoi le gâteau de filtre est comprimé par un déplacement des éléments filtrants l'un vers l'autre et est finalement encore une ou plusieurs fois lavé, soufflé, comprimé et enlevé de la chambre de filtrage. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 comportant deux plaques filtrantes disposées parallèlement 1'une à l'autre dans une enveloppe de filtre à laquelle sont raccordés des conduits pour l'amenée d'une suspension ou d'un gaz de soufflage ou d'un liquide de lavage, ainsi que pour l'évacuation du produit filtré, caractérisé en ce que l'enveloppe de filtre 1 est munie aux deux extrémités de plaques filtrantes 10,15 qui présentent une distance l'une de l'autre d'au moins 15 cm, et en ce qu'il est disposé dans la paroi de l'enveloppe au moins près du centre entre les deux plaques filtrantes une tubulure d'alimentation 3,4 pour la suspension, puis en ce que l'une de ces plaques filtrantes 10 présente la forme d'un piston de pressage et d'expulsion mobile dans l'enveloppe, qui est relié à une tige de piston creuse Il qui sert de conduit d'amenée ou d'évacuation tandis que la deuxième plaque filtrante 15 est reliée à un fond de fermeture 6, fermant de façon étanche l'enveloppe de filtre, qui est également muni d'un conduit d'évacuation ou d'amenée 16, et qui peut être ouvert pour l'expulsion d'un gåteau de filtre en libérant sous cet état la section totale de ltenreloppe de filtre. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz de soufflage ou le liquide de lavage est introduit par le conduit supérieur 13 auquel est associé un élément filtrant 10, 14 de sorte que le gaz ou le liquide se répartit sur la section du gâteau de filtre. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité du liquide de lavage ou du gaz de soufflage est introduite dans la chambre de filtrage en fonction des conditions de réduction se présentant lors de la compression du gâ- teau de filtre. 5 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que l'amenée du liquide de lavage ou du gaz de soufflage est réglée suivant un programme qui présente des intervalles de temps correspondants pour chasser le liquide de la suspension, pour laver le gâteau de filtre ou pour chasser le liquide de lavage. 6 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément filtrant supérieur est déplacé vers le haut au plus tard à la fin de l'amenée du liquide de lavage. 7 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit d'amenée de suspension est fermé, le conduit de soufflage est ouvert et est fermé lorsqu'on mesure la présence de gaz dans ce conduit, en fonction de la pression mesurée à proximité de l'élément filtrant supérieur ou inférieur ou en fonction de la eoneentration de corps solides dans la chambre de filtrage ou en fonction de la vitesse d'écoulement dans le conduit d'écoulement du produit filtré. 8 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gåteau de filtre séché est expulsé de la chambre de filtrage après l'ouverture de celle-ci, par le déplacement de l'un des éléments filtrants. 9 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la tubulure d'amenée de suspension 3 est inférieur à 40% de la distance entre la plaque filtrante supérieure, se trouvant en position de filtrage, et la plaque filtrante inférieure 10 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la tubulure d'amenée de suspension rentre dans la gamme de 15% de la distance entre les plaques filtrantes se trouvant en position de filtrage. Il - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe médian de la tubu#lure d'amenée de suspension 3 présente une inclinaison inférieure à 300 par rapport à la surface des plaques filtrantes 10, 15. 12 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le couvercle 2 de l'enveloppe de filtre 1 est muni de tubulures et de vannes pour l'introduction de liquide de lavage et de gaz de soufflage. 13 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un appareil pour mesurer la pression est monté sur l'enveloppe de filtre 1 pour déterminer la pression à proximité de la plaque filtrante supérieure, et met en fonctionnement un dispositif pour la commande automatique des opérations du procédé. 14 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de levage 8,11,12 est muni d'un dispositif d'indication pour déterminer la position dans la chambre de filtrage de la plaque filtrante 10 reliée à ce dispositif d'indication. 15 - Dispositif suivant l'une des revendications 2 et 14, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de réglage relié au dispositif d'indication pour déterminer la quantité corres- pondante de gaz de soufflage et de liquide de lavage.