Brevet FR2190495A1 — publié le 19740201

La présente invention a pour objet un procédé de décantation combinant le procédé connu de la décantation sous faible épaisseur en couloirs ascendants inclinés, avec un autre procédé, celui de la décantation à vitesse de translation décroissante. On bénéficie ainsi non seulement des avantages des deux procédés, mais encore d'avantages supplémentaires que le simple examen ne permettait pas de prévoir. La présente invention concerne en même temps les dispositifs de décantation mis en oeuvre pour l'application de ce procédé. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'exemples simplifiés et des dessins annexés La figure 1 représente un couloir de décantation, trapézoï- dal et incliné; la figure 2 représente un assemblage dérivant de la figure 1; La figure 3 représente un assemblage de troncs de cônes superposés verticalement; la figure 4 représente une installation conforme à la figure 3. Considérons selon la figure 1 un couloir limité par deux parois inclinées en forme de trapèze ABCD, avec les indices 1 et 2, diffèrant entre elles par une translation verticale h. Les deux trapèzes ont la même projection horizontale abcd ayant un axe de symétrie ef, projection des deux droites EF d'indices 1 et 2 sur les trapèzes du couloir. Les droites EF font avec leur projection ef un angle alpha mesurant la pente des plans. Considérons une section verticale de projection np parallèle aux bases des trapèzes. On peut considérer un écoulement théorique où les particules liquides et les éléments solides en suspension contenus dans une telle section verticale se déplacent solidairement en restant constamment dans une même section verticale variable de hauteur constante et de largeur variable np. Une particule R de projection r aura alors son mouvement déterminé par les deux relations suivantes: partage np dans un rapport constant, et R garde une cote constante au-dessus de Nl.Pl. On voit immédiatement qu'il s'agit bien d'un écoulement incompressible, si la vitesse v du point m qui caractérise la position de la section verticale est inversement proportionnelle à x = om; o étant la trace de l'axe vertical d'intersection des plans verticaux limitant latéralement le couloir. Le débit, est en effet égal à la surface h x np de la section verticale multipliée par la vitesse v de déplacement parallèle de cette section. Comme il est bien connu de l'homme de l'art, l'écoulement incompressible à trois dimensions a été ramené à un problème à deux dimensions d'écoulement plan sur sa projection horizontale. Cette considération est indépendante de l'angle alpha. Elle est même indépendante de la forme des parois inclinées du couloir, avec la seule condition que les parois soient superposables par une translation verticale de hauteur h, les sections verticales étant des rectangles de hauteur h. Il va sans dire que l'écoulement réel d'un liquide à décanter pourra différer du schéma théorique décrit cidessus pour faire comprendre l'invention, mais il n'en diffèrerait notablement que pour un écoulement à grande vitesse de caractère tourbillonnaire. Simultanément avec cet écoulement par sections verticales parallèles, les particules en suspension descendent dans ces sections d'une manière sensiblement verticale, du moins en restant sur la même verticale qu'un élément solide R où elle se trouvait précédemment. Du fait que la vitesse d'écoulement est égale à K/x on intègre immédiatement t = temps d'écoulement T égal à (X2-x2)/2K, ou un Il convient donc de limiter la vitesse à l'entrée du couloir, et le débit qui en résulte, pour que les particules en suspension, étant donné leur vitesse de chute, aient le temps de tomber de la hauteur h. Selon l'invention, on utilise des couloirs du type décrit ci-dessus, avec une hauteur R assez faible pour permettre un dépôt des particules dans le temps T correspondant au débit désiré, et une pente alpha minima pour que les boues glissent d'elles-memes à contre-courant une fois déposées sur la plaque inférieure des couloirs. Des piles de couloirs superposés et juxtaposés pourront donc être réalisées comme il ressort de la figure 2 où l'on voit des trapèzes ABCD dérivant les uns les autres par translations verticales, et adjacents aux premiers, des trapèzes BDHG. A titre de variante, des piles de troncs de cône distants verticalement de h sont assemblés comme indiqué sur la figure 3 où l'on voit en AB, avec les indices 1, 2, 3, 4 les coupes des grandes bases des troncs de cône successifs, et en EF les coupes des petites bases. Le raisonnement correspondant à un écoulement théorique dans des couloirs en trapèzes se transpose immédiatement, en considérant non plus des sections planes verticales, mais des sections cylindriques concentriques également verticales. Une particule R conservera le même azimut dans l'écoulement et la même cote au-dessus du tronc de cône correspondant, tandis qu'une particule en suspension coïncidant un instant avec la particule R descendra à une faible vitesse uniforme le long de cette génératrice. La composante horizontale de la vitesse des particules est la moitié de celle de la variation du diamètre des cylindres, et cette variation est inversement proportionnelle à D, lorsqu'il s'agit d'un fluide incompressible dont le débit mesuré à travers n'importe quelle tranche cylindrique de hauteur h est constant.On trouve encore un temps d'écoulement T proportionnel à (D2-d2), différence des carrés des diamètres des grandes bases et petites bases des troncs de cône de la pile,un coefficient de proportionnalité résultant immédiatement du calcul du débit en fonction du produit de h par le nombre n de couloirs et de la composante horizontale de la vitesse radiale d'écoulement à travers la pile. Débit Q =#.D.h.n.V. La figure 4 représente schématiquement l'installation d'un dispositif conforme à l'invention, tenu immergé. L'eau à décanter descend -dans le sens de la flèche E, remonte radialement les troncs de cône T de la pile et s'écoule radialement selon la flèche R. Les boues glissent à contre-courant au fond d'un entonnoir B muni d'une purge p. Il est bien évident qu'outre les dispositions prévues selon l'invention, il est necessairede trouver expérimentalement la vitesse de décantation optima qui concilie le plus grand débit avec l'absence d'entrainement des boues des couloirs supérieurs par l'eau s'écoulant aux étages inférieurs; Les descriptions précédentes ne sont données qu'à titre d'exemple, et les dispositifs conformes à l'invention pourront comporter diverses variantes inspirées du même procédé combinant la décantation sous faible épaisseur et la décantation à vitesse de translation décroissante. Les parois inclinées pourront éventuellement comporter des moyens tels que par exemple des cannelures le long des génératrices pour faciliter l'écoulement des boues. REVENDICATIONS 1 - Procédé de décantation caractérisé par la combinaison du procédé connu de décantation sous faible épaisseur en couloirs ascendants inclinés, avec le procédé de décantation à vitesse de translation décroissante. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par au moins un couloir incliné ayant en tous points une hauteur constante, deux parois verticales divergentes dans le sens de l'écoulement. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par des couloirs superposés dont les parois de séparation sont géométriquement superposables par translation verticale. 4 - Dispositif caractérisé par un assemblage latéral des groupes de couloirs étagés selon la revendication 3. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par des parois planes toutes inclinées d'un même angle. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par une pile de troncs de cône ou de pyramides identiques, superposés, séparés successivement par une même hauteur, l'eau arrivant par une cheminée centrale intérieure aux petites bases et ressortant d'une manière centrifuge en s'élevant entre les troncs de cône, ou de pyramide. 7 - dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le tronc de cône ou de pyramide inférieur prolongé en entonnoir pour se raccorder à un tuyau de purge permanente des boues déposées sur les parois et retombant au centre vers le bas. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par son immersion dans les eaux à décanter, celles-ci pénétrant par le tronc de cône ou de pyramide supérieur agencé en entonnoir de raccordement au radier du canal d'alimentation et sortant de la pile des troncs de cône ou de pyramide dans une capacité recueillant l'eau décantée.