Brevet FR2285165A1 — publié le 19760416

Clarificateur floculateur et décanteur accéléré à flux oblique et faisceaux tubulaires. La présente invention a pour objet la floculation et la décantation des matières en suspensions contenues dans des liquides, soit dans le but de clarifier lesdits liquides, soit dans celui de récupérer les particules solides. Etat de la technique dans le secteur considéré : Les méthodes les plus courantes de séparation des particules en suspension par sédimentation sont 1. La décantation statique en cuve à flux horizontal 2. La décantation accélérée par floculation et recyclage des boues en décanteur à flux horizontal Ces deux méthodes impliquent un raclage des boues, les ouvrages ne possédant en général que de faibles pentes ne permettant pas une collecte gravitaire-des sédiments. 3. La décantation en appareil à flux vertical avec ou sans flocula teur combiné Les décanteurs sont alors de forme cylindro-conique, ce qui per met une collecte gravitaire des boues mais limite les diamètres des appareils, surtout si la construction d'appareils fonction nant sous pression est envisagée. Les vitesses de fonctionnement généralement admises exprimées par le quotient débit en m3/heure sont limitées à 1 ou 2 mètres section en m2 pour les appareils des types 1. et 2. - 3 à 4,5 mètres pour les appareils du type 3., exceptionnellement 6 mètres si l'on recours â des artifices tels que 1 t alimentation pulsée, la mise en place de systèmes lamellaires, l'adjonction de charges additionnelles alourdissant les boues à séparer. La présente invention vise à obtenir les améliorations suivantes - accélérer la vitesse effective de décantation en réduisant le volume de ltinstallation - donner à 1 I ouvrage une forme et une pente permettant la collec- te gravitaire des boues et ce économiquement - permettre une construction facile, le plus souvent avec des éléments standards du commerce, même pour des appareils devant fonctionner sous pression. Principe du procédé Comme indiqué plus haut, la vitesse de sédimentation dans un appareil décanteur est calculée par le rapport débit/section et celuici doit entre tel qu'il permette la sédimentation gravitaire des particules, ctest-à-dire que la vitesse de chute des particules soit supérieure à la vitesse ascendante du liquide à clarifier. Si lton considère un appareil cylindrique à flux vertical, la vitesse de décantation est donc déterminée par la section de l'appareil (fig. la). Si l'on considère maintenant un appareil cylindrique de même diamètre mais dont l'axe est incliné à 450 environ, la surface de décantation n'est plus la section cylindrique, mais bien la projection de la partie du cylindre dans lequel le fluide réparti se clarifie et limité par la verticale X et Y (fig. 1 b). Le flux étant lui-même oblique, contrarie beaucoup moins la sédimentation, que dans le cas d'un fonctionnement vertical. De plus, l'inclinaison du corps de décanteur aux environs de 450 permet l'écoulement des boues vers le fond de appareil d'oû elles peuvent être facilement extraites. Par ailleurs, il est connu que, dès que les particules sédimentées ont rencontré une surface sur laquelle elles peuvent se concentrer et s'écouler, elles ne sont plus soumises au courant ascensionnel du fluide à traiter ou beaucoup moins. Pour cette raison, différents procédés de décantation lamellaire ont été décrits et font appel à la mise en place de plaques parallèles et inclinées selon un angle adéquat. Toutefois, cette disposition est difficile à adopter dans un appareil cylindrique. Dans la présente invention, le rendement de la séparation est encore augmenté par la mise en place dans le corps du décanteur d'un faisceau de tubes à paroi mince et dans lesquels s'achève la sépa- ration. La longueur de ces tubes peut varier de 0,75 m à 2 m et le diamètre peut être variable selon la nature des solides à séparer. Sans que ces valeurs ne soient limitatives, il faut considérer 10 m/m dans les plus petites sections et 100 m/m pour les plus grandes. Enfin, pour l'épuration de liquides nécessitant un traitement chimique permettant une coagulation et une floculation, la base de l'appareil peut être munie d'un éjecteur qui, recevant comme fluide moteur le liquide à traiter lui-même, permet de réaspirer une partie des boues en les mélangeant au fluide nouvellement admis, ce qui provoque un alourdissement sensible des particules insolubilisées et la formation d'un lit de boues. Ceci est particulièrement intéressant dans le cas de l'épuration d'eau de rivières, de forage ou d'eaux résiduaires. A noter que dans ce cas, il est nécessaire de disposer d'un système permettant l'élimination des boues en excès, tout en en laissant subsister suffisamment pour le recyclage. Ceci est de réalisation aisée ainsi qu'il sera décrit plus loin. Description de l'appareillage (Planche Il) Celui-ci comprend - Une virole 1 fermée de deux fonds emboutis ou ouverte à la partie supérieure si le fonctionnement sous pression n'est pas exigé. - un jeu de tubes 2 formant faisceau. - Une buse 3 d'arrivée d'eau brute ou de liquide chargé. - Un concentrateur à boues en excès pour élimination de celles-ci et simplement constitué par un disque 6 largement percé en son centre, formant déflecteur et limitant en 4 une une où s1 accu- mule une partie des boues et d'où elles sont extraites par une vanne de purge 5. Le déflecteur a en outre pour rôle de centrer, canaliser et tran quilliser l'arrivée du flux. Le trop-plein de boues ou celles qui n'étaient pas encore sédi mentées dans la zane primaire, dépassent le déflecteur et sont réaspirées dans la capacité primaire par la tuyère 7. Le mélange liquide + boues circule dans la tubulure 8 où s'accomplissent les réactions de floculation et d'épaississement. Flair éventuellement entraîné est éliminé par les évents 9 et 9 bis, le liquide clarifié est collecté et évacué en 10 par une goulotte, une canalisation drainante, ou par une simple tubulure munie d'un déflecteur. Un support 11 permet de maintenir l'ensemble dans une position déterminée par l'angle le plus adapté au fonctionnement de 1' appareil et généralement proche de 45#. REVEND ICAT ION 1. Procédé permettant la clarification par sédimentation accélérée de liquides chargés. Ce procédé est caractérisé par le fait qu'il fait appel à un appareillage comprenant un corps cylindrique ou parallélépipè dique dont l'axe principal est incliné à un angle variable, voisin de 450 2. Dispositif selon revendication 1 caractérisé par un faisceau de tubes de faible section remplissant une partie de l'appareil et activant la séparation des particules en les canalisant et en organisant le cheminement des filets de liquide. 3. Dispositif selon revendication 1 permettant la concentration des boues en une sone et l'écoulement d'un surplus de ces boues en capacité de floculation et de recyclage.