Brevet FR2360332A1 — publié le 19780303

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la séparation de mélanges solides/liquide et également de mélanges de liquides ayant des densités différentes, en particulier pour l'élimination de la boue déposée à partir du liquide clarifié pendant le traitement des eaux d'égouts. ou eaux résiduaires. Au cours des procédés de traitement des eaux d'égouts, tels que, par exemple, celui décrit dans le brevet britannique n- 1.473.665, un stade d'aération au cours duquel les eaux d'é- gouts ou eaux résiduaires sont aérées intensément est suivi d'un stade de clarification au cours duquel la boue se sépare du liquide clarifié. A partir du stade de clarification, la boue est renvoyée au stade d'aération. Le stade de clarification est effectué dans un clarificateur, qui est habituellement un réceptacle présentant un fond incliné vers le bas en direction d'un point central. La boue se dépose dans la partie inférieure du clarificateur, le liquide clarifié se trouvant au-dessus. Pour son enlèvement, la boue est déplacée vers le bas par raclage en direction d'une évacuation inférieure centrale. Trois méthodes de raclage sont utilisées habituellement. Ce sont 1,- L'utilisation de barres montées axialement à rotation et con- juguées å des lames de raclage planes montées sur elles. Celles-ci tournent au voisinage du fond du clarificateur et déplacent progressivement la boue par inclage en direction de l'évacuation inférieure centrale. 2.- L'utilisation de racleurs à succion montés également à rota tion, ayant une section droite ovale ou allongée, qui éva cuent la boue par des colonnes de pression différentielles, par exemple par un système de siphon. Ceci fournit un renvoi plus rapide de la boue que par la méthode 1). 3.- L'utilisation d'un clarificateur à fond conique à forte pen te et d'un dispositif de raclage à charmez Les inconvénients de ces méthodes sont les suivants 1. Une faible vitesse périphérique du dispositif racleur est nécessaire pour éviter la remontée par agitation de la boue déposée. Ainsi, le retour de la boue est lent et il devient encore plus lent dans le cas de clarificateurs de grand dia mètre, étant donné-que pour la même vitesse périphérique la vitesse de rotation doit être réduite. 2.- La succion fournit un retour plus rapide de la boue que la méthode 1), mais la vitesse périphérique est encore limitée et l'appareil requis est plus complexe. Des bras de succion additionnels peuvent être ajoutés, mais ceci augmente la complexité et le prix de l'appareil. 3.- Un cône inférieur à forte pente est très coûteux dans le cas de clarificateurs de grand diamètre. Le procédé décrit dans le brevet britannique n0 1.473.665 bénificie d'un renvoi rapide de la boue. L'invention est matérialisée dans-un procédé pour l'é- vacuation des solides déposés depuis la partie inférieure d'un mélange de solides et de liquide, ou pour l'évacuation d'un liquide sous-jacent, en particulier d'un liquide visqueux, à partir d'un mélange de liquides, selon lequel on fait tourner une ou plusieurs lames à l'intérieur d'un récipient contenant le mélange, chaque lame présentant un ou plusieurs orifices dans lesquels les solides en suspension ou le solide sous-jacent sont aspirés par succion, chaque lame présentant en outre, en combinaison, une forme en section droite et une position de l'orifice ou des orifices telles que la perturbation par turbulence des gradients de concentration appropriés soit réduite ou supprimée au cours du processus de sédimentation/séparation. L'invention concerne également un dispositif racleur présentant au moins une lame montée à rotation, comportant au moins un orifice à travers lequel un liquide sous-jacent ou les matières solides en suspension peuvent être attirés, et des moyens par lesquels la suspension contenant les solides ou le liquide pénétrant à l'intériéur de la lame est évacué, cette lame présentant, en combinaison, une forme en section droite. et une position de l'orifice ou des orifices telles que toute perturbation par turbulence des gradients de concentration appropriés soit réduite ou éliminée au cours du processus de sédimentation/ séparation. L'invention convient parfaitement dans le cas du traitement des eaux d'égouts ou eaux résiduaires pour obtenir un renvoi rapide de la boue, à partir du clarificateur, en direction du stade d'aération du processus. L'invention sera donc décrite ci-après plus en détail dans son application au traitement des eaux d'égouts. Pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, on fait tourner un dispositif racleur comportant une ou plusieurs lames, de préférence dans des conditions telles que chaqpe lame se trouve en totalité au-dessous de l'interface entre la nappe de boue qui se forme dans la partie inférieure du clarificateur et l'eau clarifiée qui occupe l'espace situé au-dessus de cette nappe. La forme de chaque lame est choisie judicieusement pour réduire au minimum la perturbation par turbulence des processus de sédimentation, et toute perturbation du fluide est judicieusement réduite ou supprimée en prélevant le fluide vers l'intérieur de la lame du dispositif racleur et en l'acheminant ainsi vers le point de prélèvement, qui se trouve habituellement au centre du clarificateur.Dans le cas du traitement des eaux d'egoutst la boue prélevée est recyclée par renvoi au stade d'aération du procédé, et sa quantité est judicieusement telle qu#e, par le procédé suivant l'intention, elle soit supérieure ou égale à la quantité devant être prélevée pour empêcher la perturbation par turbulence qui autrement serait créée par le dispositif racleur rotatif. De préférence, la forme de la lame de raclage est telle qu'elle s'oppose d une amorce de perturbation par turbulence, et le régime d'écoulement étudié en vue d'une formation de couche limite laminaire. La séparation de la. couche limite est empêchée, et par suite la perturbation par turbulence est réduite ou même évitée par toute combinaison de forme de lame, et de position et de quantité d'aspiration. Le dispositif racleur a de préférence une forme en profil d'aile. Dans certaines applications, une partie seulement de la lame de raclage peut avoir une forme en profil d'aile, le reste, par exemple, la partie à faible vitesse de la zone centrale du clarificateur, pouvant titre constitué seulement par un ou plusieurs conduits simples, ce qui réduit ainsi le prix de revient. Dans de tels cas, c'est seulement une partie de la lame de raclage qui a un profil hydrodynamique pour éviter la séparation de la couche limite. Les orifices prévus dans une lame de raclage peuvent être de n'importe quel type convenable, et par exemple# constitués par des trous ou de préférence par des fentes. Quand la lame a une forme en profil d'aile, les orifices sont situés judicieusement en arrière dans le sens de rotation de la lame. La surface en section droite d'une lame de raclage est choisie de telle-sorte que les vitesses d'écoulement de la boue à l'intérieur, en direction du point de prélèvement central, soient comprises entre une faible valeur pour laquelle des problèmes de sédimentation/occlusion se posent, et une valeur plus élevée pour laquelle il se produit une chute de pression excessive. La taille du ou des orifices, par exemple de la ou des fentes, est calculée de telle sorte que la chute de pression à travers la fente soit suffisamment élevée, afin que l'écoulement à travers cette fente ne soit pas influencé de façon notable par l'écoulement transversal de la boue à l'intérieur.La surface en section droite d'une lame telle que définie cidessus peut etre déterminée en choisissant pour la lame une hauteur et (ou) une distance mesurée dans le sens antéro-postérieur appropriées. Les dimensions ne sont pas nécessairement constantes sur toute la longueur de la lame. Judicieusement, la construction mécanique du dispositif de raclage est telle que a.- La totalité du couple assurant le mouvement peut être appli quée à partir d'un pivot central (selon une variante à par tir d'organes de suspension périphériques) c'est-à-dire que la résistance structurelle doit êtrd suffisante à cet effet. On peut prévoir un ou plusieurs éléments résistants en acier ou autre matériau en un point quelconque à l'intérieur de la lame quand celle-ci a une forme en profil d'aile, pour absor ber la totalité des contraintes. b.- Une partie ou la totalité de la lame peut se présenter sous la forme d'une pièce creuse moulée De telles pièces peuvent être réalisées, par exemple, à partir d'une matière plastique résistante, avec une présence minimale de nervures, etc. pour éviter des problèmes de blocage ou d'occlusion interne. c.- On peut prévoir des roues ou patins pour supporter le poids de la lame, en vue d'un déplacement sur le fond du clarifi cateur. La lame peut être suspendue par sa périphérie, mais ceci ne constitue pas la solution préférée. d.- Les orifices, par exemple les fentes, peuvent être subdivi sés, et les courants de boue admis peuvent être acheminés sé- parément à l'intérieur d'une lame. e.- Toute méthode convenable de nettoyage-automatique intermit- tent ou continu de la lame peut être utilisée. f.- Le dispositif de raclage peut être employé en combinaison avec un équipement simple pour écarter les objets de grandes dimensions sur le fond du clarificateur et pour assurer leur entrainement par raclage. La vitesse à laquelle une lame de raclage est entraînée en rotation est de préférence comprise dans une gamme représentant l'équivalent d'une vitesse périphérique de 0,3 à 30 mètres/ minute et de préférence de 0,9 à 12 mètres/minute. Le dispositif de raclage peut Entre utilisé en outre dans un clarificateur rectangulaire. I1 peut cotre également employé pour le raclage d'écume ou'bien d'une nappe flottante, et comme dispositif de raclage de parois latérales. Le dispositif de raclage suivant l'invention présente les avantages ci-après i) I1 peut etre entrainé en rotation d'une façon plus rapide que les dispositifs classiques, sans agitation ou brassage inadmissible de la nappe de boue. ii) I1 permet à la boue d'être renvoyée très rapidement au sta de d'aération, avec une seule lame, méme dans les clarifi cateurs de grandes dimensions. iii) il est de construction simple. iv) il doit être moins codteux que les mécanismes à bras ra cleurs actuels, étant donné que les systèmes de construction et de support mécaniques sont plus simples. Le dispositif suivant 11 invention est représenté sur les dessins annexés, donnés à titre non limitatif et sur les quels Les Fig. 1, 2, 3 et 4 sont des vues en section droite de quatre formes de lames de raclage, les trajets d'écoulement autour de ces lames étant indiqués par des flèches. Sur chaque figure, la référence 1 désigne une lame-de raclage et 2 un orifice. Les trajets d'écoulement sont indiqués par des flèches. Sur la Fig. 4, il est prévu deux orifices occupant des positions différentes, montrant que plusieurs positions, outre plusieurs trous prévus dans une position donnée, sont parfaitement utilisables. D'autres modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour l'évacuation des solides déposés depuis la partie inférieure d'un mélange de solides et de liquide, ou pour l'évacuation d'un liquide sous-jacent, en particulier d'un liquide visqueux, à partir d'un mélange de liquides, caractérisé en ce qu'on entrasse en rotation une ou plusieurs lames à l'intérieur d'un réceptacle contenant le mélange, chaque lame présentant un ou plusieurs orifices dans lesquels les solides en suspension ou le liquide sous-jacent sont aspirés par succion, chaque lame présentant en outre, en combinaison, une forme en section droite et une position de l'orifice ou des orifices telles que la perturbation par turbulence des gradients de concentration appropriés soit réduite ou éliminée au cours du-processus de sédimentation/séparation. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque lame est entraînée en rotation alors qu'elle se trouve entièrement à l'intérieur des solides en suspension, dans la partie inférieure du mélange, ou bien à l'intérieur du liquide sous-jacent. 3.- Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les solides en suspension ou le liquide sous-jacent sont acheminés vers un point de prélèvement qui est voisin de l'axe de rotation de la ou -des lames. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la vitesse d'écoulement des solides en suspension ou du liquide sous-jacent vers le point de prélèvement est comprise entre une faible valeur pour laquelle il se produit une sédimentation ou une occlusion, et une valeur élevée pour laquelle il se produit une chute de pression excessive à travers l'orifice ou les orifices. S,- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque lame est entratnée en rotation à une vitesse comprise dans une gamme qui est l'équivalent d'une vitesse périphérique allant de 0,3 à 30 mètres/minute et notamment de 0,9 à 12 mètres/minute. 6.- Dispositif de raclage, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une lame montée à rotation et présentant au moins un orifice à travers lequel un liquide sous-jacent ou une matiè- re solide en suspension peut être aspiré, et des moyens-par lesquels le solide en suspension ou le liquide pénétrant à l'int6- rieur de la lame est évacué, cette lame présentant, en combinaison, une forme en section droite et une position de l'orifice ou des orifices telles que la perturbation par turbulence des gradients de concentration appropriés soit réduite ou éliminée au cours du processus de sédimentation/séparation. 7.- Dispositif de raclage suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'une partie au moins de la lame présentant la vitesse de rotation la plus élevée à une forme en profil d'aile. 8.- Dispositif de raclage suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque orifice est constitué par un trou ou une fente. 9.- Dispositif de raclage suivant la revendication 8, caractérisé en ce que chaque orifice est disposé à l'arrière par rapport au sens de rotation de la lame. 10.- Dispositif de raclage suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que chaque lame est montée sur une ou plusieurs roues, patins ou analogues qui supportent le poids de la lame et qui se déplacent sur le fond du réceptacle dans lequel le mélange est contenu.