Brevet FR2282926A1 — publié le 19760326

La présente invention concerne un procédé de décantation de solides en suspension dans un liquide sous forme de particules libres ou agglomérées, ledit procédé permettant d'effectuer la séparation dans une surface très réduite. L'invention concerne llap- pareil pour la mise en oeuvre dudit procédé. On sait que, généralement, les appareils déjà connus en décantation présentent des dimensions très importantes pour être efficaces, que ces appareils soient entièrement statiques ou à soutirage par le bas avec ou sans bras de raclage. Le plus simple et le plus connu des appareils de décantation de liquide est le bassin de décantation généralement composé de un ou plusieurs éléments. Il est de très grande surface, et impose donc aux industries de grands espaces morts et il nécessite de plus des manutentions de vidanges coûteuses. Un autre appareil bien connu et plus élaboré est le dé cafteur à rateaux. Il est relativement volumineux et coflteux. Comme de plus en plus il faut lutter contre la pollution, il est important de pouvoir disposer d'un appareil d'épuration des eaux, ou autres fluides, d'un prix de revient modéré et de très faible encombrement. invention a pour but de remédier aux inconvénients des appareils connus en proposant un procédé et un appareil de décantation à faible surface. cet effet, l'invention a pour obJet un procédé de décantation de liquides, caractérisé en ce qu'on fait arriver de fa çon continue un liquide, tenant en suspension des particules plus denses que lui, au centre d'un espace de révolution déjà rempli de liquide et dans lequel on empêche la masse du liquide de se déplacer radialement, pour favoriser la décantation verticale des particules 'denses tout en amenant une couche superficielle du liquide à se déplacer horizontalement de telle sorte que chaque volume unitaire de cette couche suive un trajet spiraliforme s'écartant progressivement du centre vers la périphérie en suivant des fractions de spirales successives, soit dans une même direction de rotation, soit avec inversion périodique ou non de leur sens de rotation, et en ce qu T on évacue cette couche superficielle à la périphérie dudit espace de révolution et les particules denses à la partie inférieure de cet espace. L'invention concerne également un appareil de décantation de liquide à faible surface consistant en une cuve principale de révolution, avec une alinentation centrale, une évacuation des produits ciécaYltés par le fonce et une évacuation sur le bord supérieur pérw phérlque pour le liquide épuré, caractérisé en ce que le corps principal comporte des compartiments annulaires délimités latéralement par des parois de révolution coaxiales et en communication avec la partie Inf;;rnieure du corps principal, munie de lté- vacuation pour les produits décantés, au moins une zone échancrée formant déversoir pour l'évacuation de la couche supérieure de liquide épuré étant ménagée dans le e bord supérieur de chaque paroi, lesdites zones échancrées étant sensiblement diamétralement opposées d'une paroi à la suivante. Selon l'invention, 2a couche superficielle est évacuée de 1'espace de révolution, en un point de sa périphérie, sur une partie de celle-ci ou sur sa totalité. Dans le cas ou l'évacuation se fait en un seul point ou sur une partie limitée de la périphérie, l'endroit de l'évacuation est choisi de façon qu un point fictif de la couche superficielle parcourt le plus grand traJet entre cet endroit et l'échancrure opposée s de préférence, un tel endroit de situera en une zone diamétralement oppose à l'Lchancrure. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels Fig. 1 est une vue schématique en élévation, en coupe par la ligne II de la figure ), de l'appareil de décantation selon l'invention, Fig. 2 est une vue en élévation d'une échancrure dans un anneau de l'appareil de décantation selon la figure 1. Fig. 3 est une vue en plan de l'appareil selon la figure 1. Fig. 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 5 d'un appareil de décantation selon l'invention à anneau tronconique. Fig . 5est une vue en plan de l'appareil à anneau tronconique selon la figure 4. Fig. 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 7. Fig. 7 est un schéma d'une vue en plan d'un appareil de décantation sans échancrure, à cricuit supérieur en spirale, avec bac conique. Fig. 8 est une coupe suivant IX-IX de la figure 9. Fig. 9 est un schéma d'une vue en plan d'un autre appareil de décantation sans échancrure à circuit supérieur en spirale avec bac cylindro-conique. Fig. 10 est une coupe suivant la ligne XI-XI de la figure 11. Fig. 11 est un schéma d'une vue en plan d'un appareil de décantation à paroi en spirale verticale, avec bac conique. Fig. 12 est une coupe suivant la ligne XIII-XIII de la figure 13. Fig. 13 est un schéma d'une vue en plan d'un appareil de décantation à circuit supérieur en spirale, avec des cloisons radiales. La figure 1 représente un appareil selon l'invention comportant un corps cylindrique 1 à fond conique 2. Le sommet du fond conique 2 comporte un orifice débouchant sur une canalisation cylindrique 3 permettant l'évacuation des produits décantés. Ces produits décantés peuvent être évacués par vanne seule (non représentée) ou vanne combinée avec un dispositif rotatif à rateaux (non représentés). L'appareil de décantation comporte plusieurs anneaux cylindriques concentriques 4, 5, 6 et 7. L'anneau de plus petit diamètre 7 est à fond 9 fermé. Une canalisation d'alimentation 8 débouche vers le centre de l'anneau 7 à fond fermé. Les anneaux 4, 5q et 6 ne descendent pas Jusqu'au bas du corps principal 1. Les bords inférieurs des anneaux cylindriques 4, 5 et 6 sont situés sur un ou plusieurs plans mais doivent laisser un espace libre suffisant avec le fond conique 2. Le fond fermé 9 de l'anneau 7 est, dans le mode de réalisation représenté, situé à un niveau supérieur aux bords Inférieurs des anneaux 4, 5 et 6, mais cette disposition n'est nullement critique. Chaque anneau cylindrique (4, 5, 6 et 7) et le corps principal 1 comportent une évacuation localisée à la partie supérieure de chaque cylindre, disposée de telle façon que les évacuations de deux cylindres concentriques soient en opposition de dia Mètre. Les évacuations sont généralement constituees par des encoches rectangulaires (fig. 2). La profondeur des encoches est telle que le bord inférieur 20 d'une encoche 21 d'un anneau cylin drique 22 (représenté fig. 2) est à un niveau inférieur d'une valeur X du niveau de l'eau 18. Comme il est représenté sur les figures 1 et 3, chaque anneau cylindrique 7, 6, 5, 4 et 1 comporte une seule échancrure 17, 16, 15, 14 et 11 respectivement. Deux cylindres consécùtifs 7 et 6, 6 et 5, 5 et 4, 4 et 1 ont leurs échancrures respectives 17 et 16, 16 et 15, 15 et 14, 14 et 11 disposées sur un même diamètre, mais en opposition par rapport au centre. Dans ce cas, le corps princ#ipal cylindrique 1 est muni sur son pourtour supérieur d'une gouttière 12 périphérique extérieure Dans la direction diamétralement opposée à L'échancrure il du corps cylindrique 1, le fond de la gouttière 12 comporte un orifice débouchant sur une canalisation d'évaeuation 13. il pourrait aussi Entre envisagé que l'échancrure la plus éloignée du centre, désignée par 11 sur les figures 1 et 3, soit située verticalement au dessus d'une évacuation 13 et ainsi la gouttière 12 serait supprimée. On fait arriver le liquide à faire décanter, par exemple de l'eau, par la canalisation d'alimentation 8 dans l'anneau cylindrique à fond fermé 7. Le débit de l'alimentation de l'eau est réglé de façon que le niveau de l'eau repéré en 18 soit légèrement supérieur au niveau du bord inférieur des échancrures 11 et 14 à 17. L'eau d'alimentation s'évacue par l'échancrure 17 de l'anneau 7 et arrive dans la première zone de décantation située entre les parois extérieures de l'anneau 7 et les parois intérieures de l'anneau 6. Le circuit du fluide s'effectue sur deux demi-couronnes, se dirigeant vers l'échancrure 16. La décantation se rapproche de celle observée dans une éprouvette, c'est-à-dire qu'elle est verticale, car les solides en suspension dans lleau descendent et ne peuvent évoluer-suivant une composante radiale car ils viennent heurter la paroi 6. Les solides ne peuvent que descendre vers la pointe 3 du fond conique 2, car compte-tenu de la non turbulence du liquide, ils ne peuvent remonter. La partie supérieure du liquide présente une zone éclaircie. Cette zone est "scalpéen lors de son passage dans- l'espace compris entre les parois 6 et 5 par l'échancrure 16.Sur les figures 1 et 2, la cote X montre la-hauteur de scalpage qui correspond à la différence entre le niveau du fluide 18 et le niveau du bord inférieur 20 d'une échancrure. L'eau pénètre dans la deuxième zone de décantation comprise entre les parois 6 et 5 ; le trajet du fluide le long des deux demi-couronnes étant plus grand, le temps de décantation augmente et la couche supérieure 5T épure davantage. Par le même procédé qui consiste à scalper la partie supérieure de 1 T eau lorsque le fluide passe du compartiment annulaire 5-6 au compartiment annulaire 4-5 par l'échancrure 15, puis du compartiment 4-5 au compartiment annulaire 1-4 par lTéchancrure 14, la couche supérieure du fluide s'épure de plus en plus en passant de compartiment annulaire en compartiment annulaire en effectuant le plus grand trajet du fait que les échancrures de passage sont en opposition et cela jusqu'à l'évacuation 13 du fluide éclairci en passant par l'échancrure 11. Les particules solides en suspension dans le fluide descendent sans pouvoir remonter et tombent sur le fond 2 vers la pointe du cône. Ces particules solides peuvent être libres entre elles ou agglomérées par floculation. L'évacuation des produits décantés se fait par la canalisation 3, soit par gravité, soit par pompage continu ou intermittent. Suivant un autre mode de réalisation, le dispositif selon l'invention peut être un dispositif à anneaux tronconiques avec échancrures supérieures en opposition. Ce dispositif représenté sur les figures 4 et 5 présente le même agencement que le dispositif représenté sur les figures 1 et 3, excepté que les anneaux ou parois 1, 4 et 5 sont tronconiques au lieu d'être cylindriques. Un autre mode de réalisation du dispositif selon l'inven- tion est représenté sur les figures 6 et 7. Le dispositif ne présente aucune échancrure mais est à circuit supérieur en spirale. En référence aux figures 6 et 7, le dispositif comprend un corps principal 20 conique comportant à sa pointe une évacuation 23 pour les produits décantés et sur sa périphérie une évacuation 33 pour le fluide épuré. L'alimentation se fait au centre du dispositif à circuit supérieur en spirale par une canalisation 28 qui débouche dans un cylindre 27 à fond fermé 29. Le bord périphérique supérieur du cylindre est à un niveau 37 tel quesslors de la décantationyle niveau de l'eau 18 est supérieur d'une hauteur x audit niveau 37.La partie supérieure du dispositif comprend une paroi en spirale 24 dont la partie centrale est reliée tangentiellement à une des génératrices du cylindre 27. Le bord périphérique supérieur de la paroi en spirale 24 est à un niveau supérieur au niveau de lteau 18. La partie de la paroi en spirale 24, radialement la plus éloignée, est reliée le long de son bord latéral à la paroi interne du corps principal conique 20 du dispositif. L'évacuation 33 du fluide épuré est située dans cette zone d'intersection entre la paroi en spirale 24 et le corps principal conique 20. Le liquide à épurer arrive dans le dispositif par l'ali- mentation 28 débouchant dans le cylindre 27 à fond fermé situé au centre du dispositif. Le liquide s'écoule au-dessus du bord du niveau 37 du cylindre central 27 et circule le long des parois 24 suivant un trajet sensiblement en spirale. La décantation se fait vers le bas, c'est-à=dire que les particules en suspension dans le liquide descendent et ne peuvent remonter carwgrace à la présence des parois 24, elles ne peuvent évoluer suivant une composante radiale.En effet les particules en suspension dans le liquide sont soumises à une composante verticale vers le bas due à la gravité ou aux effets dus à l'aspiration de l'évacuation inférieure 23 > et à une composante tangentielle dans le sens des flèches C (fig. 7), due au courant sensiblement en spirale établi entre les parois 24. L'évacuation se fait en 33, par un orifice légèrement immergé recevant la nappe épurée Y. Suivant d'autres modes de réalisation du dispositif selon l'invention on peut prévoir d'autres dispositifs à circuit supérieur hélicoïdal de configuration générale sensiblement équivalente au dispositif représenté sur les figures 6 et 7. Le dispositif représenté sur les figures 8 et 9 est un dispositif a' circuit supérieur en spirale dont le corps principal 40 est cylindro-conique et les parois 44 sont verticales. L'évacuation du liquide épuré peut se faire par une canalisation 43 sensiblement perpendiculaire à la partie supérieure cylindrique du corps principal cylindro-conique 40. Les autres caractéristiques du dispositif sont similaires à celles décrites ci-dessus pour le dispositif représenté sur les figures 6 et 7. Le dispositif représenté sur les figures 10 et Il est un dispositif à circuit supérieur en spirale, dont le corps principal 50 est conique et les parois 54 sont verticales. Suivant un autre mode de réalisation conforme aux appareils de décantation à paroi en spirale représentés sur les figures 6 à 11, on peut prévoir des parois verticales radiales sur le trajet de la spirale. Les figures 12 et 13 représentent un appareil de décantation à paroi en spirale verticale 64, avec cuve cylindro-conique 60 et muni de cloisons radiales verticales 61. Ces cloisons radiales 61 sont placées sur le trajet en spirale. délimité par la paroi 64. Ces cloisons 61 sont légèrement immergées et servent de barrière aux particules en suspension dans l'eau en réduisant la composante tangentielle suivant la flèche C. Les cloisons radiales 61 ne-lais- sent stécouler au-dessus, suivant les flèches C, que la nappe supérieure de liquide épuré. Le nombre et 1'emplacement de ces cloisons radiales peuvent être quelconques. Plus le nombre de cloisons 61 eot important et plus le niveau du rebord supérieur 62 desdites cloisons est proche du niveau de l'eau 1,, plus la décantation est verticale, c'est-à-dire que la composante des particules en suspension est sensiblement verticale vers le bas. On peut prévoir un dispositif permettant de faire varier la hauteur des cloisons radiales 61. En effet il est intéressant de pouvoir régler la hauteur de la couche épurée à n scalper" par les cloisons 61, en fonction des différentes vitesses de décantation. Un mode de réalisation d'un tel dispositif de réglage est un dispositif en étoile, N trois branches par exemple, avec appui sur les bords du corps principal. Les branches sont reliées au rebord supérieur de chaque cloison par une vis ou un vérin ; ainsi chaque cloison peut être réglée individuellement. Ce dispositif de réglage en hauteur des cloisons peut s'adapter aux appareils de décantation à parois annulaires échancrées. Les branches du dispositif sont reliées par des vis ou vérins aux différents anneaux qui sont ainsi réglables en hauteur in dividuellement. Le niveau de chacune des différentes échancrures peut être choisi et réglé. Bien entendu, ltinvention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes notamment celles concernant la forme générale du corps principal, la disposition de la paroi en spirale ou bien la configuration des échancrures des parois annulaires ainsi que la possibilité d'un dispositif de réglage en hauteur des cloisons. REVENDICATIONS 1. Procédé de décantation de liquides, caractérisé en ce qu fait arriver de façon continue un liquide, tenant en suspen sion des particules plus denses que lui, au centre d'un espace de révolution déjà rempli de liquide et dans lequel on empêche la mas se du liquide de se déplacer radialement, pour favoriser la décan tation verticale des particules lourdes, tout en amenant une cou che superficielle du liquide à se déplacer horizontalement de telle sorte que chaque volume unitaire de cette couche suive un trajet spiraliforme s'écartant progressivement du centre vers la périphé- rie en suivant des fractions de spirales successives, soit dans une même direction de rotation, soit avec inversion périodique ou non de leur sens de rotation, et en ce qu'on évacue cette couche super ficielle à la périphérie dudit espace de révolution et les particu- les denses à la partie inférieure de cet espace. 2. Procédé de décantation de liquides selon la revendi cation 1, caractérisé en ce que la couche supsrficielle est évacuée de l'espace de révolution, en un point de sa périphérie, sur une partie de eelle-ci ou sur sa totalité. 3. Appareil de décantation de liquide à faible surface consistant en une cuve principale de révolution, avec une alimentation centrale, une évacuation des produits décantés par le fond et une évacuation sur le bord supérieur périphérique pour le liquide épuré, caractérisé en ce que le corps principal comporte des com partiments annulaires délimités latéralement par des parois de révolution coaxiales et en communication avec la partie inférieure du corps principal, munie de l'évacuation pour les produits décan tés, au moins une zone échancrée, formant déversoir pour l'évacua tion de la couche supérieure de liquide épuré, étant ménagée dans le bord supérieur de chaque paroi, lesdites zones échancrées étant sensiblement diamétralement opposées d'une paroi à la suivante 4-.Appareil de décantation de liquide à faible surface selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'évacuation se fait en un seul point ou sur une partie limitée de la périphérie, 1'endroit de 1'évacuation étant choisi de façon qu'un volume unitaire de la couche superficielle parcourt le plus grand trajet entre ledit endroit et ltéchancrure opposée, un tel endroit étant situé de préférence en une zone diamétralement opposée à l'échan- crure. 5 Appareil de décantation de liquide à faible surface consistant en un corps principal de révolution, avec une alimenta- tion centrale, une évacuation des produits décantés par le fond et une évacuation du liquide épuré sur le bord supérieur périphérique dudit corps, caractérisé en ce que la partie supérieure du corps principal comporte une paroi en spirale reliant l'alimentation A l'évacuation du liquide épuré, ladite évacuation étant localisée sur le bord supérieur périphérique sensiblesent circulaire du corps principal. 6. Appareil de décantation de liquide à faible surface selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que corps principal de révolution est une cuve conique. 7. Appareil de décantation de liquide à faible surface selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le corps principal de révolution est une cuve cylindro-conique. 8. Appareil de décantation de liquide à faible surface selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les parois de révolution coaxiales sont tertieales. 9. Appareil de décantation de liquide à faible surface selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé on ce que la paroi en spirale est verticale. 10. Appareil de décantation de liquide à faible surface selon l'une quelconque des revendications 5 i 7, caractérisé en ce que la paroi en spirale est verticale et en ce que des cloisons radiales sont placées sur le trajet en spirale délimité par ladite paroi, le rebord supérieur desdites cloisons radiales étant en dessous du niveau de l'eau. 11. Appareil de décantation de liquide à faible surface selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de régler individuellement la hauteur de chaque paroi de révolution. 12. Appareil de décantation de liquide à faible surface selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de régler individuellement la hauteur de chaque cloison radiale.