Brevet FR2196832A1 — publié le 19740322

La présente invention est relative à un procédé et à un appareil perfectionnés de décantation à lit de boue pulsé" applicables au traitement de liquides de toute nature, en particulier d'eaux. Dans les procédés de décantation à lit de boues, le liquide à traiter, notamment l'eau, additionné de réactifs appropriés (coagulants, floculants, correcteurs de pH, charbon actif, etc..), circule de bas en haut à travers la couche de boue formée antérieurement, cette couche de boue agissant par contact avec l'eau et favorisant l'agglomération des précipités formés qui sont retenus au sein de la couche de boue elle-même en même temps que les fines particules de matières en suspension contenues dans le liquide à traiter.Le liquide à traiter est introduit dans l'appareil avec un débit uniforme, ou, suivant le procédé objet du brevet français N0 1.115.038 de la Demanderesse, le liquide est introduit dans l'appareil de manière discontinue et réparti uniformément sur toute la partie inférieure du bassin de décantation; le lit de boue, régulièrement "pulsé" de bas en haut, est maintenu en expansion dans toute sa masse, un contact intime du liquide et des boues étant ainsi assuré.Le liquide circule avec une certaine vitesse ascensionnelle moyenne qu'il est avantageux de maintenir à une valeur la plus élevée possible, sans pour cela détruire la cohésion des boues, pour une qualité déterminée de l'eau décantée, Dans ces procédés de décantation à lit de boue pulsé, deux points sont déterminants pour favoriser la floculation et la coagulation : concentration du de suspension, - la lit boue fonction de la vitesse de décantation et des paramètres de pulsation; - la vitesse ascensionnelle moyenne du liquide à traiter à travers le lit de boue, vitesse ascensionnelle qu'il est avantageux de maintenir à une valeur la plus élevée possible, sans qu'il y ait rupture de la cohésion des boues, La vitesse ascensionnelle moyenne du liquide à traiter conditionne les dimensions des appareils de décantation et donc les investissements.Cette vitesse est limitée par les risques d'entra#nement vers le haut et d'échappement des boues. La présente invention représente un perfectionnement au procédé de décantation décrit dans le brevet français N0 1.115.038 de la Demanderesse par le fait qu'elle permet, suivant les cas, soit de favoriser la tendance au tassement des boues et donc la concentration du lit de boue en matières en suspension, ce qui à vitesse ascensionnelle moyenne éaale au liauide à traiter, l'amélioration de laloatione conduit Vl'obtention d'une qualité d'eau traitée supérieure; soit d'augmenter sensiblement la vitesse ascensionnelle moyenne du liquide à traiter avec obtention d'une qualité d'eau traitée équivalente, ce qui permet de réaliser des économies importantes par réduction des dimensions des appareils utilisés; la combinaison des deux possibilités étant également réalisable. Suivant le liquide à traiter et les problèmes posés, il est alors possible de prolonger la durée de marche des filtres disposés à la sortie du décanteur, et d'utiliser des appareils de décantation présentant une surface au sol réduite, pour un débit équivalent de liquide à traiter et des doses équivalentes de réactifs floculants et coagulants. On réalise donc une économie importante avec des résultats meilleurs que par le procédé classique à lit de boue. La présente invention est relative d un procédé perfectionné de décantation à lit de boue "pulsé" consistant à provoquer dans le lit de boue des courants préférentiels tels que le comportement des boues se trouve modifié, favorisant leur tendance au tassement et permettant le passage du liquide à traiter à travers le lit de boue à des vitesses ascensionnelles particulièrement élevées. Ces courants préférentiels sont obtenus au moyen d'un ensemble de tubes, plaques planes ou ondulées ou l'équivalent, disposé sur toute la hauteur du lit de boue et incliné d'un certain angle sur l'horizontale, cet angle étant de préférence de 45 à 700. L'invention est basée sur cette observation, faite par la Demanderesse, que la décantation d'une eau chargée de matières en suspension est beaucoup plus rapide - trois à quatre fois - dans un tube incliné d'un certain angle sur l'horizontale que dans un tube vertical. Dans un tube incliné, on obtient beaucoup plus rapidement une boue plus concentrée car l'inclinaison du tube facilite la décantation: la boue glisse le long des parois et chasse du fond du tube l'eau qui remonte, créant des courants préférentiels, avec dépit continu et tassement des boues.Ces courants prennent naissance dès que les premières particules de boue glissent sur la paroi inclinée du tube et s'accélère à mesure du dépôt qu'ils favorisent : les boues décantent rapidement et se tassent non seulement sous l'action de leur propre poids mais aussi sous l'action de ces courants Dans ces conditions si, conformément à l'invention, l'on dispose dans un lit de boue un ensemble de tubes inclinés,on obtient une modification générale des caractéristiques du lit de boue qui se concentre fortement , ce qui favorise la coagulation et la floculation La Demanderesse a par ailleurs constaté que si l'on soumet des boues contenues dans un tube incliné à un courant d'eau animé d'une vitesse ascensionnelle identique à celle à laquelle sont soumises des boues contenues dans un tube vertical , les boues plus concentrées du tube incliné n'occupent qu'un faible volume du tube ; si l'on veut obtenir la même expansion des boues dans le tube incliné et dans le tube vertical , on peut donc appliquer au courant d'eau une vitesse ascensionnelle plus importante- deux à trois fois selon l'angle d'inclinaison du tube - dans le tube incliné que dans le tube vertical Ainsi, si conformément à l'invention , l'on dispose dans toute la hauteur du lit de bout un ensemble de tubes inclinés - par exemple de 45 à 700 sur l'horizontale - non seulement on peut obtenir une concentration du lit de boue plus importante à vitesse ascensionnelle égale du liquide , mais encore , par le fait même de la tendance des boues au tassement , on peut augmenter la vitesse ascensionnelle du liquide à traiter , avec maintien de la concentration initiale des boues L'invention peut être réalisée au moyen d'un appareil tel que celui représenté aux Fig. 1 à 3 des dessins annexés, étant entendu qu'il s'agit d'un exemple nullement limitatif. La Fig.1 est une vue en perspective .Les Fig.2 et 3 des coupes suivant Il-Il et III-III de la Fig.1. Cet appareil consiste en un bassin 1 à la base duquel est introduit en a le liquide à traiter, en l'espèce l'eau, au moyen d'organes 2 et 2a de distribution et de répartition décrits dans le brevet français 1.115.038 de la Demanderesse.L1alimenta- tion en liquide à traiter est ainsi homogène sur toute la surface du bassin; les boues sont mises en suspension uniforme Dans le lit de boue 3 et sur toute sa hauteur,sont disposés des moyens 4 suivant l'invention : tubes, plaques.. inclinés de 45 à 700 sur l'horizontale. L'eau décantée est évacuée en 6 suivant une disposition connue, au moyen de goulottes 5 L'exemple suivant montre l'importance des résultats obtenus par le procédé, objet de l'invention. Exemple. - Une même eau a été traitée, d'une part dans un décanteur à lit de boue suivant le brevet NO 1.115.038 de la Demanderesse "Pulsator", d'autre part dans un décanteur à lit de boue muni du dispositif perfectionné suivant la présente invention. Des doses identiques de réactifs floculants et coagulants ont été utilisées, soit 50 g/l de sulfate d'alumine et 1,5 g/l de silice activée, Deux filtres à sable identiques ont été utilisés pour filtrer les eaux décantées après passage dans chaque appareil. 1) L'eau à traiter a été soumise à une vitesse ascensionnelle égale dans les deux types d'appareils; après décantation, elle a été filtrée dans des conditions identiques; dans le premier cas, la durée de marche du filtre a été de 24 heures, dans le second-cas de l'appareil muni du dispositif suivant l'invention -, la durée de marche du filtre a été supérieure à 50 heures, ce qui prouve la qualité très supérieure de l'eau traitée dans l'appareil muni du dispositif suivant l'invention0 2) L'eau a été traitée dans les deux types d'appareils de façon à obtenir une même qualité d'eau après filtration : Dans le premier cas, la vitesse ascensionnelle de l'eau à traiter à travers le lit de boue était de 3 m3/m2/h ; dans le second cas, pour une même qualité d'eau décantée, la vitesse ascensionnelle de l'eau à traiter a pu dépasser 8 m3/m2/h. Dans les applications pratiques, il s'agit là d'un avantage considérable, les dimensions des appareils pouvant titre réduites de façon sensible pour une même qualité d'eau traitée. REVENDICAgIONS 1 . Procédé pour le traitement de liquides , notamment d'eaux, par décantation å lit de boue pulsé , dans lequel le liquide à traiter est en contact avec le lit de boue et traverse ce dernier avec une certaine vitesse ascensionnelle , caractérisé en ce que l'on confère au liquide à traiter, à son entrée dams l'appareil et lors de sa progession dans le lit de boue une direction d'écoulement inclinée sur l'horizontale , d'une quantité telle que les boues constituant le lit sont amenées à se déposer en donnant naissance à des courants préférentiels du liquide et des boues s courants favorisant la tendance au tassement des boues , ce qui permet ainsi , suivant les cas, soit d'opérer sans modifier la vitesse ascensionnelle moyenne du liquide à traiter, avec un lit de boues de forte concentration en matières en suspension et donc d'obtenir une qualité d'eau traitée supérieure , soit d'augmenter sensiblement la vitesse ascensionnelle du liquide à traiter, avec obtention d'une qualité d'eau équivalente , soit de combiner ces deux possibilités 2 . Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant 1 caractérisé en ce qu'il comporte sur toute la hauteur du lit de boue , un ensemble de tubes , plaques planes ou ondulées incliné d'un certain angle sur l'horizontale . 3 . Appareil suivant 2, dans lequel l'ensemble de tubes , plaques planes ou ondulées,est incliné de 45 à 700 sur l'horizontale