Brevet FR2289223A1 — publié le 19760528

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour séparer un liquide d'une suspension, et notamment pour déshydrater des suspensions telles que boues, pulpes fibreuses et analogues, et plus particulièrement les suspensions constituées par des flocons de particules en suspension. Il est connu, pour déshydrater une suspension, de faire passer la suspension de façon continue entre deux bandes ou courroies qui, pendant l'opération de séparation, sont entraînées dans le meme sens le long d'un trajet d'alimentation, llune au moins de ces bandes étant perméable au liquide lorsque la suspension est soumise le long du trajet d'alimentation à une pression de pincement, Dans de tels dispositifs les bandes sont entraînées à même vitesse ou, lorsque les deux bandes sont entraînées par un cylindre ou tambour d'entraînement commun elles sont entraînées avec une différence de vitesse limitée en relation avec le diamètre du cy lindre d'entraRnement et l'épaisseur de la suspension, Lorsque les bandes sont entraînées autour d'un tel cylindre une certaine différence de vitesse apparats automatiquement.Cette différence peut atteindre environ 1,5%. Une telle différence de vitesse provoque un certain effet de cisaillement qui reste cependant très faible et de peu d'intérêt. La présente invention a pour but d'améliorer la déshydratation d'une suspension ou sa séparation d'avec une autre phase liquide, par rapport aux procédés et dispositifs connus. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre successivement la suspension à une pression de pincement croissante en différents points le long du trajet dta- limentation, et à la soumettre à des forces de cisaillement le long du même trajet en entratnant les bandes à des vitesses différentes l'une par rapport à l'autre0 On s'est aperçu que si on soumet la suspension au traitement combiné de la présente invention, on obtient un effet de déshydratation bien supérieur à l'effet total obtenu lorsque les traitements par pression de pincement et par forces de cisaillement sont appliqués séparément à la suspension Cet effet de déshydratation atteint pour certaines suspensions le double de 1' effet total précité, Grâce à l'entrainement des bandes à des vitesses différentes, la suspension est retournée en permanence en même temps qutelle progresse de sorte que de nouvelles zones de la suspension viennent en contact avec la bande perméable au liquide. La pulpe, qui est comprimée par pincement de la suspension contre la bande perméable au liquide, est en grande partie séparée de la bande. Ceci contribue grandement à l'efficacité de la séparation du liquide suivant l'invention. En outre, suivant l'invention, la suspension est soumise à la pression de pincement en différents points le long du trajet i'alimentation et donc à une pluralité de pressions de pincement successivement croissantes à ces différents points. En plus d'une meilleure séparation du liquide, on obtient une pression de pincement plus forte du fait que pendant sa progression le long du trajet d'alimentation, la suspension est progressivement libérée de sa phase liquide. On s'est aperçu que si les bandes sont entraînées avec une différence de vitesse d'au moins 3%, l'action de cisaillement augmente considérablement et favorise la déshydratation de la suspension, On obtient un effet optimal de déshydratation lorsque la différence de vitesse des bandes est maintenue entre 5 et 20#o, Le choix d'une différence de vitesse à effet de déshydratation optimal est fonction des caractéristiques de la suspension ou de la bouillie à déshydrater, par exemple de sa compressibilité. le choix de la différence de vitesse dépend en outre de la charge spécifique à déshydrater, par exemple de l'épaisseur de la suspension entre les bandes. Si la différence de vitesse des bandes est très supérieure à 20% , les bandes vont glisser sur la suspension sans la retourner et donc sans améliorer la déshydratation. Suivant l'invention, la différence de vitesse relative entre les bandes est avantageusement réglable de sorte que l'opération de pincement et la séparation du liquide peuvent etre ajustées en fonction des caractéristiques de la suspension à traiter. Le dispositif suivant l'invention pour la mise en oeuvre du procédé précité comprend, de façon connue, deux bandes ou courroies sans fin disposées de manière à circuler face contre face avec, entre elles, la suspension à traiter, l'une au moins des courroies étant constituée de manière à pouvoir être traversée par le liquide de la suspension, et une pluralité de cylindres en tambours étant disposés de façon nu'une partie de leur circonférence soit entourée par les bandes. Le dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte dans le sens d'avancement des bandes des cylindres de diamètre successivement décroissant, et des moyens pour entraîner les bandes à des vitesses différentes l'une par rapport à l'autre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés, qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation de l'invention. Les figures 1 et 2 sont des sues schématiques de deux modes de réalisation de presses à toile métallique auxquelles peut s'appliquer la présente invention. La fig. 3 est une vue schématique d'une partie de la presse à toile métallique de la figure 1. La fig. 4 est une vue schématique à plus grande échelle d'une partie de la presse de la figure 3, entre deux cylindres de pincement, suivant un mode de réalisation de l'invention. La figo 5 est une vue schématique de la même partie de la presse, suivant un autre mode de réalisation de l'invention. Dans les presses à toile métallique représent#ées sur les figures 1 et 2, une bande sans fin inférieure 1 circule autour d'un cylindre d'entratnement 2, d'un cylindre de guidage 3 et d'un cylindre de tension 4. Une bande sans fin supérieure 5 circule autour d'un cylindre d'entratnement 6 et dd'un cylindre de tension 7o Les deux bandes 1 et 5 passent ensemble sur une pluralité de cylindres ou tambours 8, 9 , 10 et 11 dans le sens de la flèche Ao Les flèches B et C indiquent respectivement l'entrée de la suspension humide et la sortie de la suspension déshydratée. La figure 1 représente une presse à toile métallique dans laquelle toutes les pressions de pincement s'exercent dans le même sens, de la bande supérieure 5 à la bande inférIeure 1. Dans ce type de presse la bande supérieure 5 est avantageusement en matériau imperméable au liquide et la bande inférieure 1 est une toile métallique. La figure 2 représente une presse à toile métallique dans laquelle les pressions de pincement appliquées à la suspension s'exercent alternativement sur la bande inférieure et sur la bande supérieure. Ce type de presse offre un grand nombre de variantes possibles, en fonction du choix du type de bande des cylindres, de l'angle du secteur de contact de la bande avec le cylindre etc.. Pour la séparation du liquide, au moins l'une des bandes doit être faite dans un matériau qui peut entre traversé facilement par la phase liquide, tel qu'un tamis à mailles fines, un feutre ou une toile métallique. La deuxième bande n'est pas nécessairement perméable à la phase liquide. Elle peut être par exemple en caoutchouc, en métal, en matière plastique ou analogue, Les deux bandes peuvent également être perméables à la phase liquide et être avantageusement, mais non nécessairement, faites dans le même matériau. Tel est le cas de la presse de la figure 2. Les bandes peuvent 8tre fixées de manière à entourer des cy gindres pleins destinés à exercer la pression de pincement. Le même effet s'obtient bien entendu avec des cylindres creux. Pour rendre plus efficace 1' élimination de la phase liquide exprimée, on peut utiliser des cylindres perforés, munis d#e moyens d'évacuation de la phase liquide par l'arbre des cylindres. Au lieu des cylindres individuels 8-1l de différents diamètres représentés sur les figures 1 et 2 on pourrait utiliser des cylindres de diamètre égal, disposés par exemple par deux, en groupes de diamètres successivement décroissants d'un groupe à l'autre0 On peut également faire alterner de tels groupes avec des cylindres individuels. les machines que l'on vient de décrire et qui sont représentées sur les figures 1 et 2 constituent des exemples de presses à toile métallique auxquelles la présente invention peut s'appliquer. La figure 3 illustre l'application de la présente invention à une presse à toile métallique identique à celle de la figure 1 dans laquelle une seule bande, ici la bande supérieure 5, porte contre les cylindres de pincement, dont seuls les cylindres 9 et 10 ont été représentés, L'une des caractéristiques de la présente invention réside dans le fait que les bandes sont entrainées à des vitesses différentes, Ces vitesses sont indiquées respectivement par les flèches v et vi pour les bandes 1 et So Dans le mode de réalisation représenté, les bandes 1 et 5 sont entraînées par les cylindres 2 et 6, respectivement.On peut en outre contrôler la différence de vitesse entre les deux bandes en réglant l'entrainement des cylindres 2 et 6 afin d'ajuster l'opé- ration de pincement et de déshydratation aux propriétés de la suspension à traiter. Sur la figure 3, on a indiqué les zones dé pincement de la suspension c'est-à-dire les zones dans lesquelles la bande 5 porte contre les cylindres de pincement 9 et 10 respectivement, ainsi qu'une zone libre entre les deux cylindres 9 et 10. Les figures 4 et 5 représentent à plus grande échelle, une partie de cette zone libre, Suivant l'invention, une presse à toile métallique telle que représentée sur les figures 1 ou 2 ou n'importe quelle autre des presses précitées peut fonctionner de deux façons. Dans un cas, lorsqu'au niveau d'un cylindre ou tambour de pincement la bande qui porte contre le cylindre circule à une vitesse plus élevée que la bande extérieure, il se produit une augmentation du cisaillement ou "roulement" de la suspension dans la zone de pincement du cylindre.Dans l'autre cas, lorsque la bande extérieure par rapport à un cylindre de pincement a une vitesse plus grande que la bande intérieure, il se produit un cisaillement moindre de la suspension dans la zone de pincement. Dans ce dernier cas, on peut régler la différence de vitesse de manière que les bandes passent devant le cylindre de pincement avec la meme vitesse angulaire, ce qui implique que la suspension dans la zone de pincement n'est pas soumise à d'autres forces que la pression de pincement. Dans l'un et l'autre cas, on utilise la différence de vitesse pour faire tourner la suspension entre les bandes à faible pression dans la zone libre entre deux cylindres de pincement, de façon que de nouvelles zones de la suspension soient mises en contact avec la ou les bandes perméables à la phase liquide de la suspension. Cette rotation de la suspension permet une meilleure séparation du liquide d'avec la suspension. Sur les figures 4 et 5, cette rotation est illustrée de façon très schématique pour l'un et l'autre cas par les flèches à l'intérieur de la suspension0 La figure 4 illustre l'opération de pincement pour Vi 5 v et la figure 5 pour vy > vl O L'invention s'applique particulièrement, mais non exclusivement à la déshydratation des boues résultant de la sédimentation dans les installations de purification des eaux usées, L'exemple suivant est donné à titre d'illustration, non limitative. E X B M P L E On déshydrate trois types de boues A, B et C entre deux bandes agencées de manière à soumettre la boue à une pression de pincement constante. On entraine d'abord les bandes à vitesse égale puis avec une différence de 12% l'une par rapport à l'autre. On déshydrate ensuite des boues identiques en les soumettant à des pressions de pincement successivement croissantes entre les bandes, de manière que les bandes soient d'abord entraînées à vitesse égale puis avec une différence del2ffi entre elles, L'amélioration de déshydratation de la boue est donnée ( en pourcentage) dans le tableau suivant Amélioration de la déshydratation Seulement Seulement par par action com par action augmentation des binée de cisail Boue de cisaille- -pressions de pin- lement et d'aug ment avec une cement mentation des différence de pressions de vitesse de 12% pincement A 0,5 14,4 27,0 B 4,8 16,8 26,0 C 1,2 - 28,0 37,0 Comme il ressort des chiffres ci-dessus, l'effet de déshydratation obtenu lorsqu'on soumet la suspension au traitement combiné de l'invention est bien supérieur à l'effet global obtenu lorsqu'on soumet la suspension séparément aux deux traitements indiqués. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées, et sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de l'invention. - REVENDICATIONS 1.- Procédé pour séparer un liquide d'une suspension, qui consiste à faire passer la suspension entre deux bandes qui pendant l'opération de séparation sont entrainées dans le même sens le long d'un trajet d'amenée, l'une au moins des bandes étant perméable au liquide lorsque la suspension est soumise le long dudit trajet à une pression de pincement, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on soumet la suspension à une pression de pincement successivement croissante en des points différents le long du trajet d'amenée en même temps qu'à des forces de cisaillement le long dudit trajet en entrainant-les bandes à des vitesses différentes l'une par rapport à l'autre. 2o Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la différence relative de vitesse entre les deux bandes est ré; glable 3o Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la différence relative de vitesse entre les deux bandes est d'au moins 3%. 4o- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la différence relative de vitesse entre les deux bandes est de 5 à So Dispositif pour séparer un liquide d'une suspension suivant le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 4, le dit dispositif comprenant deux bandes sans fin disposées de façon à circuler face à face en emprisonnant entre elles la suspension à traiter, l'une au moins desdites bandes étant formée de manière à permettre le passage du liquide à travers son épaisseur, et une pluralité de cylindres ou tambours disposés de façon qu'une partie de leur circonférence soit entourée par les bandes, ledit dispositif étant caractérisé par la combinaison de cylindres de diamètres successivement décroissants dans le sens d'avancement des bandes et de moyens pour entraîner les bandes à des vitesses différentes l'une par rapport à l'autre. 60- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'entrainement des bandes sont pourvus d'organes pour ajuster de #façon réglable la différence de vitesse des bandes.