Brevet FR2341524A1 — publié le 19770916

La présente invention a trait au domaine des dispositifs de traitement, par voie physique, des eaux résiduaires, notamment des eaux industrielles de rejet et des eaux d'égouts brutes. Elle concerne plus spécialement un dispositif permettant à la fois l'égouttage et la déshydratation des boues, ou matières analogues, issues de telles eaux. On sait que les eaux usées, telles que par exemple les eaux d'égouts, municipales ou industrielles, doivent subir une série de traitements physiques et, éventuellement, chimiques ou biologiques, avant de pouvoir être rejetées à la rivière sans créer de pollution et etre réutilisées. A divers stades de ces traitements, notamment lors dè la décantation et des filtrations, on récupère des déchets et amas de boues qulil convient d'égoutter puis de déshydrater plus ou moins totalement avant soit de les récupérer en vue de diverses utilisations, par exemple comme composts, soit généralement de les jeter ou faire disparaitre par combustion dans des fours. Suivant les installat-ions de traitements mises en oeuvre, divers moyens sont utilisés pour-éliminer l'eau de ces boues. Généralement on procède ou bien à un égouttage assez poussé des résidus avant de les envoyer à la chambre de combustion ou bien à une filtration très poussée1 par exemple sur filtres-presses, pour exprimer la totalité de la matière aqueuse. Dans ce dernier cas, il est nécessaire de disposer dlap- pareillages de grand volume, de cout et dlentretien élevés, dans lesquels le dé colmatage rapide des filtres constitue une opération longue-et difficile. L'invention permet de résoudre à la fois les problèmes dlegouttage et de pressage des boues résiduaires récupérées aux divers stades de traitement en proposant une solu tion élégante faisant appel à un seul dispositif dont le fonctionnement et le décolmatage sont effectués en continu et de façon automatique. Le nouveau dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement une presse à boues fonctionnant au moyen dlune vis rotative transporteuse qui traverse longitudinalement la partie médiane de la presse en délimitant deux zones, l'une d'alimentation et égouttage, l'autre de mise en pression des boues, des moyens étant en outre prévus pour : l'alimentation et la commande de la presse, le décolmatage des éléments sous pression et l-'évacuation des filtrants et des boues. L'originalité fondamentale de la presse consiste en la forme et en la fonction de la vis rotative, constituée par une vis dlArchimède comprenant un corps cylindro-conique et un filetage hélicoidal de pas et de diamètre extérieur constant de telle sorte que les espaces libres ménagés entre les extrémités de deux filets adjacents et le corps de la vis aillent en diminuant depuis la zone d'égouttage Jusqu'au bout de la zone de pression. Dans la zone de mise en pression des boues de la nouvelle presse, les filets ou spires de la vis conique appuyent fortement, pendant la rotation, sur des rondelles empilées les unes contre les autres et capables de ménager entre elles de petits interstices ou canaux par où s'écoule 1'eau résiduelle de pressage. En pratique, plusieurs types de rondelles peuvent être utilisés. Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse, les rondelles sont lisses et leur empilement est maintenu entre des colonnes munies, sur au moins l'une de leurs extrémités, de joints élastiques s'écartant sous l'effet de la pression interne et permettant de compenser le Jeu desdites rondelles. Selon une autre forme intéressante d'exécution, les rondelles possèdent sur leurs deux faces circulaires des sillons ou rainures qui, lors de l'empilement, peuvent s'emboiter tout en laissant passer par de fins canaux le liquide de pressage pendant le fonctionnement de la vis.Dans l'une oui'autre des réalisations précitées, les rondelles sont reliées, par l'intermédiaire de chambres de pression, à des enveloppes extérieures ae récupération du filtrat de pressage, lesquelles sont avantageusement munies de cales et d'un soufflet en matériau élastique jouant le rôle d'élément compensateur et régularisateur de pression pendant le fonctionnement de la vis. D'une façon générale, la presse est enfermez sos carter et comprend dans la zone d'égouttage une goulotte d'alimentation en boue et des canalisations d'évacuation du filtrat d'égouttage et du filtrat de la zone de pression. La vis centrale est entraînée par motovariateur, avec lin;itateur de couple et l'ensemble des opérations est programmé par liaison avec un tableau général de commande électrique. Selon une autre caractéristique importante de l'installation de l'invention, la presse est soumise pendant son fonctionnement, à intervalles réguliers et de façon automatique, à un cycle de décolmatage par envoi d'air comprimé dans les chambres de pression, les enveloppes de récupération du filtrat de pressage et dans la zone d'égouttage, ee décolmatage pouvant, si désiré, etre effectué séparément pour chaque zone. L'invention sera mieux comprisepar la description détaillée d'un mode de réalisation, non limitatif, par réfé rence aux figures des planches des de sinus annexées sur les- quelles on peut voir - figure 1 : une représentation, en coupe, de éléments caractéristiques d'une presse conforme aux caractéristique prci- tées; - figure 2 : une illustration de la vis conique selon l'invention; - figures 3 et 4 ; des vues, respectivement de profil et en projection sur un plan, d'un type de rondelles lisses susceptibles d'etre empilées autour de la vis conique; - figures 5, 6 et 7 : des vues d'un autre type de rondelles munies sur leurs deux faces de rainures ou gorges; - figure 8 : une représentation schématique, en coupe, d'une installation selon l'invention, avec ses principaux organes de commande. Dans sa coupe longitudinale de la figure 1, la presse à boues comprend, dans sa partie médiane et sur toute sa longueur, une vis transporteuse 1 de caractéristiques décrites ci-après. Le bâti 2 de la presse délimite celle-ci en deux zones, l'une A à droite de l'appareil correspondant à l'égouttage du matériau traité, l'autre B correspondant au compartiment de mise sous pression du matériau. Dans la zone A la presse est munie d'une goulotte 3 d'alimentatnon en boue à traiteur, cette dernière étant entrainée par la vis 1 sur un fond 4 garni de toile métallique favorisant l'égouttage; le filtrat obtenu est récupéré et évacué en 5 au bas de la chambre d'égouttage 6. Dans la zone B, la vis 1 tourne au sein d'un empilement 7 de disques de filtration dont le réglage, en nombre et en pres sinon, est effectué à l'aide de cales ou couronnes 8 disposées sur une plate-forme mobile 9 de la presse.Cette plate-forme est munie avantageusement d'un soufflet 10, en caoutchouc ou en matière analogue, permettant d'absorber les écarts entre les disques 7 lors de la rotation de la vis et de compenser ainsi l'empilement de disques avec la chambre ou enveloppe 11 de récupération du filtrat de pressage. Selon la particularité de la presse, la vis 1 (visible sur les figures 1 et 2 comporte des filets hélicoidaux 12 sensiblement de meme pas et de même diamètre extérieur.mais qui sont disposés sur un corps 13 cylindro-conique dont le diamètre augmente progresslvement dans la zone B dite de pression. Ainsi, les espaces libres 14 entre les filets ou spires de la zone d'egouttage A s'amenuisent de plus en plus, en 15 puis 16 dans la zone B, au fur et à mesure que la boue progresse (flèche 17 figure 2), La pression devient alors de plus en plus forte et lton peut récupérer à la sortie de la presse (flèche- 18 figure 1) des boues normalement déshydratées. La vis peut etre réalisée par tout moyen en tous matériaux connus, comme par exemple en matière plastique injectée résistant à la pression, à l'abrasion et à la corrosion (polyamides, polyoléfines, polyphényles-). Les disques de filtration 7, serrés les uns contre les autres autour des spires 12 de la vis 1 dans la zone de pression B, peuvent être de plusieurs types. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, on a adopté comme dis ques des rondelles 7 t du type illustré sur les figures 3 et 4. Ces rondelles 71, découpées à un diamètre 19 sensiblement égal à la section de passage de la vis conique, ont des faces 20 pratiquement lisses.Lors de leur fixation, par les perforations 21 sur un axe ou tige 22 et après leur empilement, on prévoit à l'une au moins des extrémités de cette tige, un joint élastique 23 du type rondelle de Belleville ou analogue qui permet le rattrapage du Jeu des rondelles 7' lorsque celles-ci s'écartent sous l'effet de la pression interne. Selon une variante d'exécution, illustrée par les figures 5, 6 et 7, on peut utiliser comme disques de filtration 7 des rondelles 7 munies sur leurs deux faces de gorges ou sillons et qui sont empilées grâce à des pions de positionnement 24.Lors du montage sur la presse de la figure 1, ces rondelles 7" sont associées à d'autres rondelles d'adaptation 25 de façon à obtenir le meme diamètre que les rondelles lisses 7'. I1 n'est pas nécessaire cependant, dans ce cas, de prévoir le ou les jointsélas- tiques 23 de compensation de jeu. En se référant à nouveau à la figure 1, on peut voir que le liquide d'égouttage soutiré en 5 et le filtrat 26 de la zone de pression sont récupérés séparément afin de permettre des mesures de débit pour chacune des zones de travail. Dans certains cas, il peut être avantageux d'incliner légèrement la presse par rapport à l'horizontale afin de faciliter la réCupé- ration du filtrat. Chacune des deux sorties 5 et 26 est reliée à un robinet commandé électriquement à distance comme il sera expliqué plus loin. La figure 8 donne une représentation schématique de l'installation selon l'invention, illustrant les principaux organes de raccordement à la presse. La vis conique est entraînée par un motovariateur 27, commandé par 28, avec limitateur de couple 29. L'ensemble des circuits électriques est relié à l'armoire de commande 30. Selon une caractéristique de l'invention, un cycle de décolmatage des disques 7 de filtration intervient régulièrement au cours du fonctionnement de Ta presse. Pendant ce cycle, on ouvre la vanne 31 d'alimentation en boues à traiter et l'on ferme les robinets 32 et 53 d'évacuation des eaux d'égouttage 5 et du filtrat de pressage 26, la vis 1 continuant à tourner. On met alors en pression l'enveloppe 11 de récupération de filtrat et la chambre 5 d'égouttage par ouverture des robinets 34 et 35 situés sur des canalisations d'air comprimé 36. Le temps de décolmatage est reglé en fonction du type de boue à traiter et llon peut, bien entendu, effectuer l'opération séparément pour chacune des zones A et B, ceci sans aucune intervention manuelle. Ainsi, une installation telle que celle décrite ci-dessus permet d'effectuer successivement, en continu, l'égouttage puis la déshydratation totale de tous types de boues issues d'eaux résiduaires ou autres et l'on récupère à la sortie 18 de la vis (frigo 1) un matériau pret à etre brûlé ou réutilisé à diverses finso REVENDICATIONS 1 / Installation destinee ;' la déshydratation des boues issues des eaux résiduaires c a r a c t é r i s é e en ce qu'elle comporte essentiellement une presse a boues fonctionnant au moyen d'une vis rotative transporteuse qui traverse longitudtnalement la partie médiane de la presse en délimitant deux zones, l'une d'alimentation et égouttage, l'autre de mise en pression des boues, des moyens étant en outre prévus pour: l'alimentation et la commande de la presse, le décolmatage des éléments sous pression et l'évacuation des filtrats et des boues. 20/ Installation selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é e en ce que la vis rotative est constituée par une vis type d'hrchimede comprenant un corps cylindro-conique et un filetage hélicoidal de pas et de diamètre extérieur constants de telle sorte que les espaces libres menagés entre les extrémités de deux filets adjacents et le corps de la vis aillent en diminuant depuis la zone d'égouttage jusqu'au bout de la zone de pression. 39/ Installation selon la revendication 2, c a r a c-t é r i s é e en ce que, dans la zone de mise en pression des boues, les filets ou spires de la vis appuyent fortement, pendant la rotation, sur des rondelles empilées les unes contre les autres et capables de ménager entre elles de petits interstices ou canaux par où s'écoule l'e:-u résiduelle de pressage. 4"/ Installation selon la revendication 3, c a r a c t é r i s é e en ce que les rondelles sont lisses, leur empilement étant maintenu entre des colonnes munies, sur au moins l'une de leurs extrémités, de joints élastiques s'écartant sous l'effet de la pression interne et permettant de compenser le jeu des dites rondelle, 50/ Installation selon la revendication 3, c a r a c t é r i s é e en ce que les rondelles sont munies sur leurs deux faces de sillons et sont serrées entre elles par encliquetage des sillons, ces derniers s'écartant pour laisser passer le liquide de pressage pendant le fonctionnement de la vis. 60/ Installation selon les revendications 3 et 5, c a r a c t é r i s é e en ce que les empilements de rondelles sont reliés, par l'intermédiaire de chambres de pression, à des enveloppes extérieures de récupération du filtrat de pressage, lesquelles sont munies de cales et d'un soufflet en matériau élastique jouant le rôle d'élément compensateur et régularisateur de pression pendant le fonctionnement de la vis. 70/ Installation selon l'ensemble des revendications 1 à 6 c a r a c t é r i s é e en ce que la presse à boue, enfermée sous carter, comprend dans la zone d'égouttage uné gou- lotte d'alimentation en boues et des canalisations d'évacuation du filtrat d'égouttage et du filtrat de la zone de pression, la vis centrale de ladite presse étant entraînée par moto-variateur avec limitateur de couple. 80/ Installation selon la revendication 7 c a r a c t é r i s é e en ce que la presse est soumise pendant son fonctionnement, à intervalles réguliers, à un cycle de décolmatage par envoi d'air comprimé simultanément ou séparément dans les enveloppes de récupération de filtrat de pressage et dans la zone d'égouttage.