Brevet FR2336158A1 — publié le 19770722

La présente invention concerne un appareil de traitement de liquides ou de gaz contenant des matières huileuses, des matières en suspension solides, etc,, et un #océdé de régénéra- tion d'un appareil de traitement assurant la filtration et ltépu- ration des liquides ou des gaz contenant les matières huileuses, les matières en suspension solides, etc. L'invention concerne plus particulièrement un appareil permettant de séparer facile tuant et de façon répétée l'huile de l'eau qui la contient jusqu'à ce que la concentration en huile devienne extremement basse, sans avoir à changer les filtres. Classiquement, dans ltépuratAon des liquides ou des gaz, on utilise gEnéralement des éléments filtrants (filtres) en métal, en matière plastique, en papier, etc., afin d'évacuer les impuretés contenues dans lesdits liquides ou lesdits gaz, et on a mis au point dernièrement divers appareils de filtration afin d'empêcher la pollution de 1' environnement, par exemple la pollution des eaux ou la pollution atmosphérique, pollution provoquée par l'évolution économique rapide et récente. Toutefois, ces appareils de filtration présentent l'inconvénient suivant: la régénération des élé- mOnts filtrants est très difficile.Donc, lorsque le colmatage des éléments filtrants se produit par suite de la présence des matières en suspension contenues dans le liquide ou dans le gaz, il faut changer l'élément filtrant et le remplacer par un élément filtrant neuf ou alors décoller et arracher mécaniquement des substances qui se sont déposées et accumulées à la surface de l'élément filtrant Toutefois, ces procédés d'échange des éléments filtrants représentent une grosse perte de temps et content très cher , en outre ils rendent le fonctionnement continu de l'appa- reil très difficile.En outre, lors du raclage mécanique des substances accumulées, seule la superficie de l'élément filtrant est régénérée, tandis que les matières en suspension ou les matières solides qui se sont infiltrées dans la portion centrale de l'élément filtrant ne peuvent pas etre enlevées, Ainsi la régénération est insuffisante. La preuve en est que lorsqu'on enlève les matières huileuses contenues dans les eaux résiduaires en les adsorbant sur un colleteur huile (élément filtrant) formé de hauts polym#res, par exemple les matières fibreuses en polypropylène à structure atactique, la régénération (ou l'échange) dudit collecteur d'huile n1 est pas facile.Selon un procédé de régénération qui consiste à comprimer mécaniquement le collecteur d'huile (qui a déjà adsorbé l'huile) en le plaçant entre deux cylindres, on ne peut pas obtenir une régénération suffisante. En particulier, ce procédé cause des problèmes lors de la régénération d'un collecteur d'huile qui a adsorbé une huile à haute viscosité, telle que l'huile brute Minas ou une huile oxydée; dans ce cas en effet lorsqu t on augmente la charge appliquée entre les deux cylindres afin d'accrottre l'effet de compression, il faut augmenter la résistance mécanique du collecteur d'huile.En outre, le changement des collecteurs d'huile nécessite des manipulations des collecteurs d'huile qui ont adsorbé l'huile à raison de deux à 30 fois le poids des collecteurs, et il en découle de nombreux inconvénients du point de vue opératoire et du point de vue économique Les inventeurs ont mis au point un appareil de filtration dont les éléments filtrants peuvent etre régénérés et qui ne présentent pas les inconvénients qui existent actuellement dans les divers appareils de filtration classiques; cet appareil de filtration met en oeuvre un procédé de régénération par voie centrifuge qui est totalement différent par sa conception meme, sa structure et son efficacité du procédé de régénération classique des appareils de filtration destinés à l'épuration des liquides et des gaz, comme expliqué plus haut. L'appareil de la présente invention est construit de telle façon qu'un élément filtrant est placé entre un arbre rotatif qu' on peut faire tourner à grande vitesse, qui est partiellement creux et dont les parois latérales sont percées de trous que peuvent traverser les gaz et les liquides - et un tube extérieur que peuvent traverser les liquides et les gaz; les liquides ou les gaz à traiter sont introduits sous pression de l'extérieur vers l'intérieur (en direction de l'arbre rotatif) en traversant le tube extérieur; tandis que le liquide ou le gaz traité peut etre évacué par la partie creuse de l'arbre rotatif Lorsque l'élément filtrant est coîniaté, c'est-à-dire encrassé par les impuretés contenues dans le liquide ou le gaz, cet élément filtrant est régénéré par rotation à grande vitesse de l'arbre ou action centrifuge, et on peut introduire simultanément à contre-courant un liquide ou un gaz destiné au lavage qui cire le dans la partie creuse de l'arbre rotatif partiellement creux et à paroi latérale percée de trous que peuvent traverser les gaz ou les liquides, si bien que l'élément filtrant se trouve régénéré à pratiquement 100% en un court laps de temps.Ainsi, l'élément filtrant qui a déj à traité les liquides ou les gaz peut etre régénéré avec un rendement élevé L'appareil de la présente invention peut servir à traiter les eaux résiduaires contenant des huiles et peut en outre, en tant qu 'appareil industriel ou en tant qu 1appareil de laboratoire, servir à adsorber et éliminer la suie des lampes, les brouillards, les poudres métalliques fines ou certaines matières organiques contenues dans l'air, ou à filtrer les matières en suspension dans les liquides. on va #maintenant expliquer la présente invention en se réfé- rant à un appareil de traitement des eaux résiduaires contenant des huiles1 cet exemple permettant de mieux comprendre la présente invention. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil de traitement des liquides ou des gaz de la présente invention. La figure 2 représente un schéma de principe d'un système de traitement de liquide ou de gaz utilisant 1 1appareil de la présente invention. L'appareil de la présente invention présente une cartouche filtrante destinée à recueillir l'huile et à lleliminer par centrifugation; cette cartouche a une structure spéciale et est garnie d'un matériau d'adsorption huile qui peut recueillir sélecti vement les matières huileuses on introduit sous pression des eaux contenant des huiles ou des suspensions contenant des matières solides en suspension, en leur faisant traverser un tube extérieur de ladite cartouche, tube qui laisse passer les gaz et les liquides à 1 intérieur de l'arbre rotatif partiellement creux dont les parois latérales sont percées de trous par lesquels les gaz et les liquides peuvent passer. On laisse pénétrer le liquide filtré sous pression à l'intérieur de la portion creuse de l'arbre et on l'en soutire ensuite. Par ailleurs, les matières huileuses et les matières solides en suspension sont recueillies dans le collecteur d'huile qui contient un matériau d'adsorption d'huile capable de filtrer et d'adsorber huile et les solides en suspension, le matériau d'adsorption étant par exeEple une matière fibreuse en polypropvlène. Lorsque la capacité de recueil d'huile du collecteur d'huile atteint son point de saturation et qu'il se produit une différence de pression entre les faces intérieure et extérieure de la cartouche de recueil d'huile et a'élimination d'huile par centrifugation, on arrete l'alimentation en eau contenant de l'huile et on fait tourner à grande vitesse ladite cartouche de recueil d'huile et d'élimination d'huile par centrifugation en introduisant ou non un gaz ou un liquide de lavage par la partie creuse de 11 arbre rotatif de façon à évacuer par centrifugation les matières huileuses et les matières solides recueillies sur les parois latérales de la cartouche de recueil d'huile et d'évacuation dthuile par centrifugation. Après avoir complètement enlevé l'huile, on arrête la rotation de l'arbre et on alimente à nouveau l'appareil de filtration en eau contenant des matières huileuses. L'appareil de la présente invention est un appareil permettant de concentrer sélectivement, d'éliminer et de récupérer les matières huileuses dans les eaux qui les contiennent grace à une répétition de l'opération mentionnée ci-dessus. Toutefois, il est également possible de prévoir deux desdites cartouches de recueil d'huile et d'évacuation d'huile par centrifugation et de les utiliser alternativement, si bien qu ' on peut ainsi enlever et récupérer de façon continue les matières huileuses dans les eaux qui les contiennent. En outre, l'appareil de la présente invention est plus efficace, dans le cas du traitement des eaux contenant de l'huile, si l'on ajoute un agent coagulant organique ou inorganique comme adjuvant de séparation. on va maintenant expliquer plus en détail la présente invention en se référant à la Figure 1. Toutefois, l'appareil de la Figure 1 est simplement donné à titre d'exemple et on peut le modifier tout en restant dans le cadre de l'invention. Dans 1'appareil de la Figure 1, une cartouche 2 de recueil d'huile et d'élimination d'huile par centrifugation est montée dans une enveloppe 1. On va maintenant décrire plus en détail la cartouche 2; elle est cloisonnée à ses extrémités supérieure et inférieure par deux brides 8 et 9 et sa face extérieure est recouverte d'une plaque perforée 7 (tube extérieur). Un matériau d'adsorption d'huile (par exemple un assemblage de fibres formées par une résine thermoplastique génératrice de fibres) garnit uniformément l'espace cylindrique ménagé entre la plaque perforée et la portion creuse 6 de l'arbre rotatif partiellement creux 5 percé de trous par lesquels peuvent passer les gaz et les liquides. La cartouche 2 de recueil d'huile et d'enlèvement d'huile par centrifugation comprend l'arbre rotatif partiellement creux, le matériau d'adsorption d'huile, la plaque perforée, etc On peut faire tourner cette cartouche 2 dans le sens des aiguilles d'une montre à grande vitesse en llentratnant par le moteur 3, par l'intermédiaire de l'accouplement 4, lorsque le matériau d'adsorption d'huile doit être régénéré. La cartouche 2 est montée dans ltenveloppe 1 et, grace aux habituels joints étanches à l'huile et aux paliers 13 et 14, il ne risque pas de se produire de fuites de liquide et de gaz, meme lorsque ces derniers sont sous pression. Le couvercle supérieur 10 de 1 a enveloppe 1 présente dans sa portion centrale des joints étanches à l'huile et des paliers 14. Le couvercle supérieur 10 est fixé à l'enveloppe 1 par un boulon de serrage 12 par 1' intermédiaire d a une garniture 11 qui évite au gu'une fuite de liquide et de gaz ne se produise rnême sous pression. La portion inférieure dQ,1'enveloppe 1 présente, tout comme le couvercle supérieur 10, dans sa partie centrale, des paliers et joints étanches à l'huile 13.La face de la portion inférieure opposée à la partie où se trouve le palier et le joint étanche à l'huile 13 est inclinée, et un moyen d'évacuation ou vidange 15 et une vanne 16 permettant la vidange et la récupération d'huile sont prévus à la partie la plus basse de ladite portion inclinée. on peut faire tourner la cartouche 2 de recueil d'huile et d'enlève ment d'huile par centrifugation dans une position prédéterminée, en 1 'empêchant de se déplacer vers le haut ou vers le bas grace à une saillie 17 ménagée sur l'arbre de rotation. On injecte sous pression de l'eau contenant de l'huile dans l'enveloppe au niveau d'un raccord flexible 18,on lui fait traverser la plaque perforée 7 (tube extérieur), puis le matériau d'adsorption d'huile, et on évacue ensuite l'eau traitée par la sortie 19.On peut également introduire l'eau à traiter sous la pression atmosphé- rique au niveau du raccord flexible 18, pourvu que la sortie 19 soit raccordée à une source de dépression. Etant donné que 1 'enve- loppe 1 est étanche à l'air, ce qui empêche l'intérieur d'être en communication avec l'air, l'appareil de la présente invention peut servir non seulement d'appareil de traitement d'eaux résiduaires contenant de l'huile, mais peut également être utilisé comme appareil industriel et servir à l'épuration de divers liquides qui ne doivent pas subir d'oxydation,ou servir à l'adsorption et à l'élimination de la suie des lampes, des brouillards, des poudres métalliques fines ou de certaines matières organiques contenues dans l'air. Pour faire tourner la cartouche 2 de recueil d'huile et dtealèvement d'huile par centrifugation, on peut utiliser l'un quelconque des moyens bien connus des hommes de l'art; ainsi la cartouche filtrante peut etre entraînée par un moteur à suspension à ressort permettant l' bsorption des vibrations et peut tourner à une vitesse supérieure à 500 t/mn, et de préférence 1000 à 5000 t/mn. Selon l'appareil de la présente invention, la régénération du matériau d'adsorption d'huile est possible et on peut ainsi obtenir un rendement de traitement élevé avec un appareil de dimensions particulièrement petites. On effectue le traitement de régénération de la façon suivante. Ainsi, quoique les eaux contenant de l'huile soient introduites sous une pression prédéterminée, dès que le débit des eaux traitées s'abaisse ou qu'on note la présence de matières huileuses ou de matières solides dans les eaux traitées, on arrête l'alimentation en eau, on ouvre la vanne 16 de façon à opérer la vidange de la cartouche; on ferme ensuite la vanne 16, puis on fait tourner à grande vitesse la cartouche 2 de recueil d'huile et d'enlèvement d'huile par centrifugation (une durée de rotation de 3 à 10 minutes est généralement suffisante) de façon à évacuer l'huile; l'huile retirée par la vanne 16 contient une légère quantité d'eau. Gracie à cette opération, on a a régénéré la cartouche 2 de recueil d'huile et d'enlèvement d'huile par centrifugation. Parfois, cette seule opération ne suffit pas et dans ce cas en même temps qu'on effectue la régénération par rotation de la cartouche, on injecte par la sortie 19 sous pression un liquide ou un gaz de lavage par retour. On peut facilement démonter la cartouche 2 et la retirer de l'enveloppe en enlevant le moteur 3, l'accouplement 4, le couvercle supérieur 10 et le boulon 12, et on peut alors facilement effectuer l'inspection et les autres travaux nécessaires. On peut facilement augmenter la capacité de traitement du présent appareil ou au contraire la diminuer en modifiant le diamètre et la longueur de la cartouche et l'épaisseur du matériau d'adsorption d'huile. Un schéma de principe d'un mode de réalisation du système de traitement de liquide ou de gaz utilisant l'appareil de la présente invention est représenté sur la Figure 2. Sur la Figure 2, le numéro 28 désigne l'appareil de traitement de liquide et de gaz avec appareil de régénération par voie centrifuge selon la présente invention. Après que les vannes d'adret 33 et 34 sont fermées1 on introduit sous pression, à l'aide de la pompe 26, un liquide ou un gaz 25 non traité et on 1'4injecte par 1' intermédiaire de la vanne d'arret 27 dans l'élément filtrant en position Xarre^tn qui se trouve dans llappa- reil 28, et le liquide ou le gaz ainsi traité est évacué par le tuyau de sortie 30 et passe par une vanne électromagnétique 29 à trois voies.La régénération de l'élément filtrant est effectué de la façon suivante: après la fermeture de la vanne d'arrêt 27, le trajet d'écoulement dans la vanne électromagnétique 29 à trois voies est modifié et le liquide de lavage (ou le gaz de lavage) est refoulé, du réservoir 31 dans la partie creuse de l'arbre rotatif partiellement creux de l'appareil de traitement 28, par une pompe 32, en même temps que l'élément filtrant tourne à grande vitesse. Le liquide (par exemple les eaux résiduaires contenant de l'huile à une concentration élevée) produit par régénération est évacué par la canalisation 35. Ainsi, selon la présente invention, il devient possible de fournir d'une part des appareils industriels efficaces et d'autre part de petits appareils de laboratoire permettant le traitement de liquides dans des applications particulières. On peut fabriquer l'appareil de la présente invention en utilisant un quelconque matériau généralement employé dans la production des chaudières et des machines industrielles, par exemple les métaux, les alliages, le verre, les matières plastiquels, les matériaux enduits, en fonction des techniques scientifiques et des propriétés des eaux résiduaires contenant de l'huile, de l'air contenant des poussières, de l'air contenant de l'huile, des suspensions, etc., qui doivent être traités. On expliquera plus spécialement maintenant les effets de la présente invention dans l'exemple suivant Toutefois cet exemple est simplement donné à titre d'illustration et ne doit pas etre considéré comme limitatif. Exemple an enroule autour d'un tube cylindrique partiellement perforé de 30 cm de diamètre un assemblage de fibres obtenu par filage A llétat fondu d'une composition contenant du polypro pylène cristallin et du polypropylene non cristallin qui sont des sous-produits formés lors de la production de polypropyléne par procédé de filage centrifuge et on moule cet assemblage de fibres de façon à obtenir une épaisseur de 12,5 cm et une longueur de 50 cm. on emploie cet assemblage de fibres comme matériau d'adsorption d'huile (appelé au cours du mémoire un collecteur d'huile), matériau destiné à adsorber et à filtrer l'huile dans l'appareil de la Figure 1.Le poids du collecteur d'huile est de 6,1 kg . On soumet à un traitement continu sous pression (pression de 1 kg/cm) une eau résiduaire contenant 200 à 1320 ppm d'huile pour cylindres a vapeur. La capacité de traitement de cet appareil varie en fonction de la quantité d'huile qui s'accumule dans la cartouche de recueil d'huile et d'enlèvement d'huile par centrifugation, mais cette capacité est en général de 2 à 3 t/h et la teneur en huile de l'eau traitée est de 0,1 à 0,3 ppm. Lorsque la quantité totale de l'huile recueilli# atteint environ 7,6 1, 0 1, on fait tourner pendant 5 minutes le moteur (100 V, 3000 t/mn, 2 Ch) de façon à effectuer la régénération. La quantité d'huile restant dans le collecteur d'huile représente de 22% à 84% du poids du collecteur d'huile. Lorsqu'on traite une eau résiduaire contenant les huiles lourdes A.B. ou C. et une eas résiduaire contenant les huiles évacuées par un poste à essence (ces types d'huile contenus dans les eaux résiduaires sont les huiles pour moteurs à essence des voitures automobiles habituelles et les huiles pour moteurs Diesel), puis qu'on effectue le traitement de régénération, la proportion de l'huile restante représente de 10 à 40% du poids du matériau d'adsorption d'huile, et dans les deux cas on peut utiliser comme combustible l'huile récupérée sans aucun danger. Le rendement de l'appareil ainsi régénéré ne se trouve pas sensiblement abaissé, même si on l'utilise de façon répétée, et en général on peut utili ser 1 L'appareil de façon semi-permanente. REVENflICATI ONS 1. Appareil de traitement de liquide et de gaz pour en enlever les substances qu'ils contiennent, en particulier les matières huileuses et les matières en suspension, appareil constitué par une cartouche de recueil d'huile et d'évacuation d'huile par centrifugation comprenant un tube extérieur que peuvent traverser le liquide et le gaz, un arbre rotatif partiellement creux et percé de trous par lesquels peuvent passer le liquide et le gaz, et#un adsorbant d'huile qui garnit l'intervalle entre ledit tube extérieur et ledit arbre rotatif; et un moyen permettant de faire tourner ladite cartouche à une vitesse supérieure a 500 tours par minute. 2 Procédé de régénération de l'élément filtrant de l'appareil de traitement de liquide et de gaz selon la revendication 1, qui consiste à faire tourner ladite cartouche à une vitesse supérieure à 500 tours par minute, en introduisant: ou non un liquide ou un gaz de lavage par la portion centrale creuse dudit arbre rotatif