Brevet FR2294135A1 — publié le 19760709

La présente invention se réfère au traitement en continu d'un liquide par le moyen de réactifs appropriés et elle vise plus particulièrement, mais non exclusivement, le cas des eaux résiduaires de toute nature. On sait que dans de nombreuses industries l'on doit traiter de grandes quantités d'eaux résiduaires par certains réactifs, plus particulièrement pour les neutraliser. Ce traitement peut steffec- tuer en discontinu, mais lorsque les quantités d'eau à traiter sont élevées, cela exige des cuves de grandes dimensions, avec des agitateurs puissants, et dont le fonctionnement est assez long, étant donné qu'après chaque addition de réactifs il faut attendre que l'équilibre se soit établi dans la masse avant de décider s'il y a lieu ou non d'ajouter un réactif complémentaire. Aussi dans la plupart des cas pratiques on préfère opérer en continu. Mais il faut alors disposer de moyens très précis pour introduire à chaque instant la quantité de réactifs voulue dans le courant liquide.D'autre part lorsqutun détecteur indique qu'il y a lieu dtajouter un réactif déterminé, il convient de prévoir des moyens pour que cette addition ne se fasse pas plus rapidement que ses effets ne sont détectés, à défaut de quoi il apparat des phénomènes de pompage qui inhibent totalement un traitement correct. Or 11 expérience montre qu'il est très difficile de parvenir à un réglage équilibré efficace qui évite les phénomènes précités. La présente invention vise au contraire à permettre d'établir une installation de traitement d'eaux résiduaires ou liquides analogues qui assure des résultats parfaitement réguliers en dépit des variations éventuelles des caractéristiques des eaux à traiter. Conformément à l'invention chaque réactif est injecté dans le courant d'eau à traiter par le moyen d'une pompe ou équivalent dont les moyens d'entrainement, lorsqu'ils sont déclenchés par un détecteur approprié, lui impartissent une vitesse progressivement croissante, de manière que le dosage aille en augmentant avec le temps, cette augmentation de vitesse (accélération) starretant lorque le détecteur décèle que le dosage correct du réactif considéré est atteint. On conçoit qu'on évite ainsi une brusque introduction massive de réactif en réponse au signal du détecteur, ce qui élimine les risques de surdosage et les phénomènes de pompage susceptibles d'en résulter. Il peut évidemment arriver que la vitesse constante à laquelle la pompe considérée est arrivée corresponde à un dosage quelque peu excessif. Dans ce cas le détecteur émet un signal correspondant et la vitesse de la pompe commence alors à s'abaisser progressivement pour se fixer à une nouvelle valeur constante, inférieure à la pré cédente, lorsque le détecteur décèle à nouveau un dosage correct. Dans le cas fréquent où il est nécessaire de pouvoir injecter dans le liquide à traiter plusieurs réactifs différents suivant les caractéristiques de ce liquide à l'instant considéré, on prévoit évidemment plusieurs pompes correspondantes avec leurs moyens dten- traitement individuels. Pour éviter alors de mélanger inutilement deux réactifs comportant des actions opposées (par exemple un réac tif acide et un réactif basique) on peut prévoir que le fonctionnement d'une pompe inhibe celui de l'autre. Dans ces conditions si le liquide à traiter présente par exemple un pH trop bas à un instant déterminé, les détecteurs de l'installation commandent alors l'in jection d'un réactif basique.Si l'on suppose maintenant qutun certain temps après le pH du liquide arrivant à l'installation s'élève rapi dement a une valeur excessive, les détecteurs tendent à déclencher l'injection du réactif acide alors que celle du réactif basique n'est pas encore arrêtée. Gr ce au dispositif d'inhibition mutuelle, l'in jection du réactif acide ne peut recommencer qu'après cessation com plète de celle du réactif basique. L'installation suivant l'inventionest encore remarquable en ce qutelle comporte une cuve de petite capacité qui stocke à chaque instant un volume de liquide à traiter en amortissant ainsi les variations brusques des caractéristiques de ce liquide. L'installation suivant l'invention comporte en outre avantageu sement un système de recyclage qui permet de faire circuler 11 eau de la cuve en circuit fermé, soit lorsque le niveau dans cette cuve s'abaisse exagérément, soit dans le cas où les détecteurs viendraient à émettre un signal de valeur excessive correspondant à un liquide encore très insuffisamment traité et qutil faut éviter de déverser, par exemple à l'égout. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. 1 est une vue schématique d'une installation de trai tement des eaux résiduaires comportant application de l'invention. Fig. 2 est un diagramme représentatif des vitesses des pompes à réactifs au cours du réglage du dosage de ceux-ci. Fig. 3 montre un schémapossible de la commande des moteurs d'entraSnement d'entraînement des pompes à réactifs en fonction du signal des dé tecteurs. Fig. 4 montre de meme un schéma de la commande de la vanne à trois voies par les détecteurs et en fonction du niveau dans la cuve de l'installation. On a très schématiquement représenté en fig. 1 les constituants essentiels d'une installation comportant application de ltinvention. Le liquide a traiter, dont on supposera pour simplifier les explications qutil est constitué par des eaux résiduaires, arrive par une canalisation 1 dans une cuve 2. Il est aspiré de la cuve 2 par une pompe 3 à travers une canalisation 4 équipée à la façon connue d'un ensemble 5 de crépine et de clapet anti-retour. La pompe 3, qui est avantageusement du type centrifuge, refoule ce liquide dans une canalisation 6 sur le trajet de laquelle est interposé un mélangeur 7, constitué par exemple par une chambre renfermant un amas d'anneaux de Raching ou corps du m#me genre assurant llhomogénéisation du liquide, comme on le comprendra mieux ci-après. La canalisation aboutit à un dispositif de vanne à trois voies 8 d'où partent d'une part une canalisation de sortie 9, d'autre part une canalisation de recyclage 10 revenant à la cuve 2. La canalisation 6 est reliée par une dérivation 11 à section réduite avec un petit bac 12 renfermant des détecteurs 13 propres à déceler certaines caractéristiques essentielles de l'eau résiduaire refoulée par la pompe 3, par exemple son pH, son rH, sa turbidité, sa viscosité, sa tension superficielle etc... Le bac 12 comporte une canalisation de trop-plein 14 qui débouche dans un entonnoir récepteur 15, lui-meme relié 8% la canalisation de recyclage 10 par une canalisation 16. L'installation comprend encore des bacs 17A, 17B renfermant les réactifs utilisés (dans exemple représenté on a supposé qu'on utilisait que deux réactifs et qutil n'était donc prévu que deux bacs seulement). A chaque bac correspond un tube d'aspiration 18A, 18B aboutissant à une pompe volumétrique 19A, 19B, préférablement du type péristaltique. Le refoulement de chaque pompe 19A, 19B s'effectue par une canalisation 20A, 20B, ces deux canalisations aboutissant à la canalisation 4, c'est-à-dire débouchant dans le courant liquide aspiré par la pompe 3. La cuve 2 renferme un détecteur de niveau inférieur 21 et un détecteur de niveau supérieur 22. Il lui est enfin associé un tropplein de sécurité 23. Le fonctionnement général de l'installation de fig. 1 est le suivant L'eau à traiter arrive dans la cuve 2, elle est au fur et à mesure aspirée par la pompe 3 qui la renvoie sous pression vers la canalisation d'évacuation 9, la vanne à trois voies 8 étant convenablement orientée à cet effet. Une petite fraction du débit s'écoule dans le bac de détection 12 pour s'évacuer par les canalisations 14, 16 et 10 et revenir ainsi à la cuve 2. Les détecteurs 13 reçoivent ainsi en permanence un échantillon de l'eau refoulée par la pompe 3 et ils envoient des signaux correspondant aux circuits de commande (non figurés) associés à l'installation. Lorsqu'un détecteur 13 décèle qu'il y a lieu d'injecter dans le courant d'eau un réactif approprié (par exemple un réactif basique si le détecteur a décelé un pH trop bas) le moteur dtentraSne- ment qui correspond à la pompe 19A, par exemple, associée au bac 17A renfermant ce réactif est mise en marche avec une vitesse progressivement croissante (pratiquement parlant avec une accélération fixe déterminée). Cela a été représenté en fig. 2 dans laquelle les ordonnées correspondent aux vitesses et les abscisses au temps. On voit dans cette figure qu'à. un certain temps tl la vitesse de la pompe 19A va en augmentant linéairement. De ce fait la pompe en question envoie dans la canalisation 4 un débit de réactif progressivement croissant.Ce débit est refoulé avec L'eau à laquelle il se mélange intimément à l'intérieur du mélangeur 7, de sorte que le bac 12 reçoit un liquide renfermant une dose croissante du réactif considéré. Lorsque les détecteurs décèlent que le dosage est suffisant, ils émettent un signal correspondant qui arrête la croissance de la vitesse de la pompe 19A. On voit en fig. 2 qu'au temps t2 la vitesse de 19A s'est stabilisée, ce qui correspond à un plateau de la courbe. Si par la suite le dosage s'avérait insuffisant, le détecteur 13 déclencherait une nouvelle accélération de la pompe 19 jusqu'à retrouver un nouveau plateau d'équilibre. Inversement, si à un temps t3 quelconque le dosage de réactif apparat excessif, la vitesse de la pompe s'abaisse progressivement jusqu'a retrouver un nouveau plateau au temps t4 quand l'équilibre est rétabli. En fig. 2 on a supposé qu'au temps t5 l'eau résiduaire cessait dteotre acide. A ce moment la vitesse de 19A s'abaisse progressivement jusqutà stannuler au temps t6. Si l'on suppose qu'en réalité liteau anon seulement cessé autre acide, mais est devenue basique, ctest ces alors un réactif acide qu'il faut lui ajouter par le moyen de 11 autre pompe, savoir l9B. Celle-ci est alors mise en marche jus qu'a trouver un palier d'équilibre et ainsi de suite. On conçoit que de cette manière on peut assurer un dosage progressif, sans aucun à-coup et par conséquent sans amorçage de phénomènes de pompage. Il peut arriver que par suite d'un changement brutal de caractéristique, le recyclage progressif sus-décrit mette un temps exagéré pour assurer un dosage correct. Afin d'éviter qu'en pareil cas la canalisation 9 ne déverse pendant ce temps une quantité inadmissible d'eau insuffisamment traitée, on prévoit préférablement que les détecteurs 13 agissent alors sur la vanne 8 pour renvoyer à la cuve 2 l'eau refoulée par la pompe 3 jusqu'à ce que le dosage du réactif soit correct ou substantiellement correct. On comprend par ailleurs que la pompe 3 doit entre prévue pour aspirer le débit maximum normal de la canalisation 1. Il peut donc arriver qutelle soit surabondante. En pareil cas le détecteur de niveau inférieur 21 intervient pour amener la vanne 8 à la position de recyclage en évitant ainsi que le niveau à l'intérieur de la cuve 2 ne baisse à un point tel que la pompe 3 ne se désamorce. Le détecteur de niveau supérieur 22 constitue simplement un appareil d'alarme pour signaler que pour une raison quelconque la pompe 3 ne suffit plus à évacuer l'eau amenée par la canalisation 1 et que par conséquent le trop-plein de sécurité 23 est en fonctionnement, ce qui correspond à une situation inadmissible à laquelle il convient de remédier immédiatement. Fig. 3 montre à titre d'indication une combinaison de circuits électroniques susceptible d'assurer la commande des pompes 19A et 19B en fonction des signaux des détecteurs 13. On a indiqué en 24A et 24B les moteurs d'entratnement de ces deux pompes, ces moteurs étant supposés du type à vitesse variable. Les signaux provenant des détecteurs 13 sont envoyés à un circuit 25 qui les traite de toute manière appropriée pour en déduire un signal unique à trois niveaux, par exemple -1, O et +1, suivant par exemple que le pH est nettement acide, substantiellement neutre ou nettement basique. Ce signal est envoyé à un circuit 26 qui commande en conséquence les deux moteurs 24A et 24B pour accélérer l'un et décélérer autre, ou inversement.Les signaux du circuit 26 sont ainsi envoyés sélectivement à deux circuits 27A, 27B qui impartissent aux deux moteurs 24A et 24B l'accélération ou la décélération constante prédéterminée, étant entendu que lors du signal zéro le moteur considéré reste à vitesse constante. On notera qu'entre chaque circuit 27A et le circuit 26 est interposé un circuit d'inhibition 28A, 28B commandé par le circuit opposé 27B, respectivement 27A pour bloquer le passage du signal aussi longtemps que le moteur correspondant à ce circuit opposé n'est par arrêté. Pour prendre un exemple, si avec une eau trop acide le moteur 24A était mis en marche, puis que l'eau devienne brusquement basique avant que 24A ne se soit arrêté, le signal provenant de 27A agirait sur 28B pour empocher la mise en marche de 24B avant ltarreot complet de 24A.On évite ainsi de déverser simultanément dans la réalisation un réactif basique et un réactif acide. Bien entendu ce qu'on a dit plus haut dans le cas du pH stap- plique à tout autre genre de caractéristique comportant deux états opposés. Si au contraire il nty a pas opposition d'état, les inhibiteurs 28A et 28B peuvent entre supprimés, la rotation simultanée des deux pompes 19A et 19B étant alors sans inconvénient.Tel est le cas, par exemple, d'une décyanurisation ou d'une déchromatation qui demandent en même temps deux réactifs l'un pour le rH, l'autre pour le pH. Fig. 4 schématise une disposition électronique possible de commande de la vanne à trois voies 8. Ici les signaux de détecteurs 13 sont envoyés à un circuit à seuil 29 qui émet lui-meme un signal de sortie lorsque les signaux d'entrée qutil reçoit dépassent une valeur déterminée. Le signal de sortie du circuit 29 est envoyé à une porte 30 de type OU, dont la sortie est reliée à l'entrée d'un circuit 31 commandant la vanne 8 de toute manière appropriée (par moteur, électro-aimant, fluide sous pression, etc...). Ainsi au cas où l'eau de la canalisation 4 de fig. 1 deviendrait par exemple brusquement fortement acide et où par conséquent il faudrait un certain temps pour ltobtention du dosage correct de réactif basique dans la canalisation 4, lteau4 > refoulée par la pompe 3 serait renvoyée à la cuve 2, la sortie 9 ne recevant qu'un peu plus tard une eau convevablement traitée. La seconde entrée de la porte OU 30 reçoit le signal du détecteur du niveau inférieur 21, de sorte qu'elle déclenche le recyclage lorsque le niveau s'abaisse exagérément dans la cuve 2, en évitant ainsi le désamorçage de la pompe principale 3. L'invention a donc bien permis de réaliser une installation à réglage progressif et sans à-coups, comportant tous moyens de sécurité désirables à l'encontre des irrégularités de fonctionnement. La capacité de la cuve 2 amortit les variations de débit de la canalisation 1 ainsi que celles des caractéristiques de lseau à traiter. L'accélération des moteurs des pompes au début du réglage et leur décélération progressive subséquente évitent les phénomènes de pompage, tandis que le recyclage remédie aux trop rapides variations de l'eau à traiter ainsi qu'à l'épuisement de la masse d'eau renfermée par la cuve. Il doit tailleurs entre entendu que la description qui précède nta été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On comprend tout d'abord que fig. 1 ne constitue qu'un schéma. Le nombre des réactifs peut varier. Dans le cas d'un débit d'eau à traiter régulier la cuve 2 pourrait éventuellement entre supprimée. Le mélangeur 7 ntest pas indispensable, l'agitation à l'intérieur de la pompe 3 suffisant dans de nombreux cas. Les détecteurs 13 pourraient entre logés dans la canalisation 6 elle-même. L'injection des réactifs pourrait se faire en aval de la pompe 3.D'autre part les schémas de fig. 3 et W ntont été donnés que pour fixer les idées et l'on pourrait leur substituer bien d'autres arrangements électroniques et/ou hydrauliques. On conçoit encore qu'il soit avantageux de prévoir des moyens, préférablement électroniques, pour permettre de régler à volonté la pente des parties inclinées des caractéristiques de fig. 2, c'est à dire l'accélération et respectivement la décélération des pompes. Bien qu'il semble préférable en pratique de prévoir ces pentes linéaires, comme représenté, on ne sortirait évidemment pas du cadre de l'invention en adoptant pour elles une autre forme. On comprend par ailleurs qu'en pratique les pentes doivent être d'autant plus faibles qu'est plus long le temps qui s'écoule entre l'injection d'un volume élémentaire de réactif dans le courant d'eau et le passage de ce volume au droit des détecteurs. On peut encore noter que si l'on a parlé plus haut de pompes volumétriques, l'utilisation de pompes d'un autre genre n'est nullement exclue. C'est ainsi que dans des installations traitant de très gros débits, l'on peut avoir avantage à mettre en oeuvre des pompes centrifuges, quitte à commander leur accélération et leur décélération pour qu'elles correspondent à des augmentations ou diminutions progressives du débit des réactifs injectés dans la canalisation 4 de fig. 1. Enfin l'invention est applicable non seulement dans le cas des eaux résiduaires, mais encore toutes les fois qu'on désire traiter un liquide par des réactifs appropriés, par exemple dans la papeterie, pour la chloration de l'eau, en sucrerie et dans l'industrie chimique. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traitement en continu de liquides, et notamment d'eaux résiduaires, par le moyen d'au moins une pompe ou équivalent injectant un réactif individuel approprié dans le courant du liquide à traiter sous la dépendance de moyens détecteurs, caractérisé en ce que les moyens d'entraSnement de chaque pompe lui impartissent une vitesse qui croit progressivement aussi longtemps que les moyens détecteurs décèlent que le dosage du réactif correspondant dans le liquide traité est insuffisant, puis se stabilise quand lesdits moyensdécèlent que le dosage est correct, pour s'abaisser ensuite au contraire également de façon progressive quand les moyens précités décèlent que le dosage est excessif. 2. Procédé suivant la revendication 1,utilisant plusieurs réactifs comportant des actions opposées, caractérisé en ce qu'on prévoit des moyens pour que lorsque l'un de ces réactifs est injecté dans le courant liquide et que les moyens détecteurs décèlent qu'il convient d'en injecter un autre, la pompe correspondant à ce second réactif ne puisse entrer en action avant que celle correspondant au premier ne se soit arrêtée. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque les moyens détecteurs décèlent que le liquide traité présente encore un taux excessif de caractéristiques indésirables, on le recycle jusqu' ce que le taux précité se soit suffisamment abaissé. 4, Installation de traitement en continu des liquides en général et plus particulièrement des eaux résiduaires, caractéris en ce qu'elle comporte mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent. 5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce qutelle comprend en combinaison - une pompe principale aspirant le liquide à traiter pour le refouler sous pression ; - un dispositif de vanne à trois voies dirigeant normalement le refoulement de la pompe vers la canalisation de sortie de l'installation, mais susceptible de l'amener à une canalisation de recyclage ;; - un bac de détection renfermant des moyens détecteurs, ce bac recevant une dérivation du refoulement de la pompe et évacuant son trop-plein - au moins un bac à réactif avec une pompe associée à celui-ci pour refouler ce réactif dans la canalisation de la pompe principale - un moteur à vitesse réglable assurant ltentraSnement de la pompe à réactif - des moyens placés sous la dépendance des moyens détecteurs pour impartir au moteur une accélération lorsqu'ils décèlent que le dosage du réactif dans le liquide aspiré par la pompe est insuffisant, pour annuler cette accélération quand ils décèlent un dosage correct, et pour impartir audit moteur une décélération quand ils décèlent au contraire un dosage excessif - et des moyens pour amener le dispositif de vanne à trois voies à sa position de recyclage quand les moyens détecteurs décèlent une trop forte insuffisance de traitement du liquide refoulé par la pompe. 6. Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la pompe associée au bac à réactif est du type volumétrique, son accélération et sa décélération étant prévues linéaires. 7. Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la pompe associée au bac à réactif est du type centrifuge, son accélération et sa décélération étant réglées de manière telle que l'augmentation ou la diminution du débit de réactif refoulé dans l'aspiration de la pompe principale soit substantiellement linéaire. 8. Installation suivant la revendication 5, avec deux bacs renfermant des réactifs dont l'action est exclusive l'une de l'autre, caractérisée en ce qu'il est prévu des moyens pour que la pompe asscciée à l'un de ces bacs ne puisse être mise en marche avant que celle associée à l'autre bac ne soit arrêtée. 9. Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend une cuve interposée sur l'arrivée du liquide à traiter de manière à stocker une certaine quantité de celui-ci en amont de la pompe principale. 10. Installation suivant la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens détecteurs du niveau dans la cuve et qui agissent sur la vanne à trois voies pour l'amener à la position de recyclage lorsque ce niveau est trop bas.