Brevet FR2386332A1 — publié le 19781103

La présente invention se rapporte à un procédé et à une installation de séparation en continu de matériaux en suspension dans des liquides. On peut utiliser cette installation dans ce but lorsque le liquide, ordinairement de l'eau, alimente en continu l'installation, et lorsque les matériaux en suspension sont soit contenus dans le courant liquide soit produits totalement ou en partie dans l'installation elle-même par l'addition de produits chimiques. L'installation produit en continu deux courants appelés ci-après le courant d'eau claire et le courant trouble. Le premier contient en grande partie le liquide d'alimentation et seulement une partie infime des matériaux en suspension. La majeure partie de ces derniers est comprise dans le courant trouble qui possède un volume de matière sèche élevé en valeur relative. On peut réaliser ce genre de séparation par décantation lorsque la densité des matériaux en suspension est supérieure à celle du liquide. Dans le cas contraire, la séparation a lieu par flottaison. Dans le cas d'une différence de densité entre les matériaux en suspension et le liquide, on peut également réaliser la séparation par la force centrifuge. La filtration est une autre méthode ordinaire de séparation de matériaux en suspension dans des courants liquides. On utilise déjà des procédés de séparation employés dans des installations connues tels que des bassins de décantation, des installations de flottaison, des centrifugeuses, des cyclones et des filtres pour liquides. Malgré le grand nombre d'installations de séparation de matériaux en suspension dans des courants liquides, il s'est avéré qu'aucune de celles-ci n'était exempte d'inconvénients en particulier dans les cas comme par exemple de purification de courants d'eaux usées fortement chargées en particules de faible dimensionetde densité presque voisine de celle de l'eau. On peut également citer la récupération des filtres d'après le principe de l'eau blanche tel qu'utilisé pour les machines à fabriquer le papier. Dans de tels cas, la séparation réelle par décantation des matériaux en suspension dans le courant liquide exige de longues phases de maintien du liquide dans l'installation qui atteint une taille importante la rendant onéreuse. On peut réduire les phases de maintien en diminuant le trajet de décantation au moyen d'appareils de type différent montés fixes. On évacue le courant trouble des installations de décantation par pompage avec le fluide, ce qui entraine que le volume de matière sèche contenu dans le courant trouble est peu élevé et qu'il doive ordinairement subir un second essorage dans une autre installation tel que par exemple une centrifugeuse ou un filtre-presse à compression à bande en vue de son traitement en tant que matériau solide. On peut séparer les particules en suspension dans un liquide en filtrant ce dernier, qu'il existe ou non une différence de densité entre les particules et le liquide. Dans ce filtre, le courant trouble est ordinairement déplacé au-dessus de la surface du liquide clair de l'installation. Il comprend ainsi un volume de matière sèche assez important. Le gâteau résul- tant dans le filtre constitue l'agent filtrant. Ceci limite les possibilités d'utiliser des filtres en vue de la séparation des matériaux en suspension dans des courants liquides importants puisque le gâteau du filtre étant de nature microporeuse et comprimable, il constitue une grande résistance au courant pour le liquide. Le courant liquide total traversant le gâteau du filtre, les surfaces de celui-ci seront prévues importants et de ce fait non réalistes du -point de vue économique dans le cas d'un courant fort. On connaît déjà par le brevet suédois N 333 721 une installation de séparation des matériaux en suspension dans un liquide au moyen de canaux d'écoulement pour les matériaux, comportant des parois mobiles dans le sens de la longueur des canaux afin de produire une accélération de la suspension, accélération par laquelle les matériaux ont tendance a se déplacer vers des régions, où l'accélération est inférieure de telle sorte que l'on obtienne une solution claire et une solution épaissie. Cette installation possède cependant une capacité trop faible pour etre de quelque utilisation pratique. Afin de procurer une accélération, le courant liquide doit être de type laminaire, ce qui signifie que la vitesse d'écoulement demeure si basse que l'on ne peut obtenir aucune capacité de séparation pratique avec cette installation. Ainsi, l'objet de la présente invention con siste a fournir un procédé et une installation de séparation des matériaux en suspension dans un courant liquide,. procédé et installation grace auxquels on élimine les inconvénients décrits cidessus et l'on obtient une bonne capacité de séparation. On comprendra plus aisément l'invention a l'aide de la description détaillée qui suit, et des dessins annexés dans lesquels - la figure 1, est une vue en coupe verticale longitudinale de l'installation - la figure 2, est une vue frontale de l'installation présentant également sa conduite extérieure - la figure 3, est une vue en coupe transversale d'un canal d'écoulement de l'installation - la figure 4, est une vue en perspective représentant les caractéristiques fondamentales de construction des éléments particuliers de l'installation formant des parois limitant les canaux d'écoulement et constituant les parties essentielles de la présente installation. Il faut cependant considérer ces dessins comme des exemples d'un mode de réalisation technique de l'installation car on peut en concevoir d'autres. Dans ces dessins, la référence 1 indique un réservoir ou une cuve dans laquelle on amène le liquide duquel il faut séparer des partìculesten suspension au moyen de la conduite d'entrée 2. Celle-ci mène a un endroit prédeterminé de la section 3 de la cuve que l'on peut munir de chicanes 4 pour le courant et alimenter en produits chimiques afin de créer la précipitation ou la floculation des particules en suspension dans le liquide en agglomérats plus gros. Dans la cuve 1, se trouvent au minimum deux éléments d'installation 5 appelés ci-après chargeurs et disposés de telle sorte qu'une extrémité de chacun d'entre eux soit sous la surface 6 du liquide tandis que l'autre extrémité se trouve audessus de cette même surface. La figure 1 montre trois chargeurs de ce genre dont le nombre peut aller jusqu'à plusieurs douzaines dans la même cuve. Un canal d'écoulement libre 7 s'étendant audessus de la largeur totale de la cuve 1 se trouve placé entre l'extrémite inférieure des chargeurs et le fond de la cuve. Le liquide provenant de l'endroit référencé3de la cuve, s'écoule par ce canal vers les canaux d'écoulement 8, formés au-dessus du fond sur la largeur totale de la cuve et tous les deux chargeurs. Ceuxci reposent sur des supports 9, montés sur les parois longitudinales de la cuve. Ces supports empêchent également l'écoulement du liquide entre la paroi longitudinale et le chargeur, et ceci d'un canal d'écoulement 8 à un autre. Le modèle des canaux d'écoulement apparait clairement en figure 3 représentant une vue en coupe transversale d'un canal d'écoulement selon l'invention. On peut placer le chargeur. 5 dans la cuve 1 de telle sorte que chaque chargeur puisse être retiré de celle-ci, qu'ils soient montés ou non. De même, on peut prévoir tous les chargeurs d'un même modèle pour les rendre interchangeables. On explique la construction des chargeurs 5 en référence aux figures 1 et 4. Chaque chargeur est constitué d'une part d'un cadre formé de tuyaux et d'une me plane, et d'autre part de deux rouleaux d'appui 11 et 12 situés à chacune des extrémités du chargeur. Le rouleau 11 situé à l'extrémité du chargeur arrivant au-dessus du niveau 6 du liquide présent dans la cuve 1 est entrainé par un ensemble d'entraînement 13 pouvant être un moteur électrique monté sur chaque chargeur ou un organe commun aux rouleaux de plusieurs chargeurs. Le rouleau 12 placé sous le niveau du liquide est un cylindre palier. Un tissu filtrant 14 est monté en tapis roulant au-dessus de ces. cylindres. Le rouleau 11 grâce à son mécanisme d'entraîne- ment 13 entraîne le tissu filtrant en rotation de telle sorte que la partie supérieure se déplace de façon oblique vers le haut et l'autre partie de façon oblique vers le bas le long du chargeur quand ce dernier est placé dans la cuve 1. Le tissu filtrant est suffisamment large pour qu'il s'étende au-dessus de tout le chargeur jusqu'aux supports 9 de celui-ci, sans cependant les toucher. Il n'est pas nécessaire de prévoir par ailleurs une fixation spéciale du bord du tissu filtrant au chargeur. On dispose au moins deux casiers d'aspiration 15 et 16 à l'intérieur du cadre du chargeur sous le tissu filtrant. Le liquide s'échappe du canal d'écoulement 18 sous le chargeur dans le casier d'aspiration# 15 par les nombreuses ouvertures du tissu filtrant. De même, le liquide s'échappe du canal d'écoulement 18 sous le chargeur dans le casier d'aspiration 16 à travers le tissu filtrant et les nombreuses ouvertures qu'il recouvre. Chaque casier d'aspiration possède un ensemble d'ouverture 22 chacune en relation avec un tuyau 17 partiellement inclus dans le cadre du chargeur et se terminant en-dehors de la cuve 1. Dans une autre version, les casiers d'aspiration sont séparés par des parois. La figure 2 montre comment chaque tuyau 17 est relié au tuyau de décharge 18 se terminant, par un siphon 19 dans un canal ouvert 20 plus bas que le niveau 6 du de la cuve 1. On peut prévoir des vannes 21 dans les tuyaux. Les tuyaux 18 peuvent être reliés à une conduite fermée de laquelle on peut amener le liquide en vue de son écoulement par gravité ou par pompage. On peut également disposer la conduite fermée sur un niveau sans rapport avec celui du liquide libre de la cuve 1. Dans la partie située au-dessus du niveau liquide libre 6, on prévoit sur chaque chargeur un dispositif en vue de l'évacuation du dépôt sur le tissu filtrant tel que par exemple un racleur 23 ou un organe sufflant de l'air comprimé à travers le tissu de l'intérieur vers l'extérieur. Cet organe n'est cependant pas indispensable. On expliquera le procédé de séparation en se reportant aux figures 1 à 4, et aux références attribuées aux différents éléments de l'installation. Par la conduite 2, on alimente la section 3 de la cuve en liquide contenant les particules en suspension ou duquel on crée des particules par addition de produits chimiques. Dans ce dernier cas, cette addition a lieu au niveau de la section 3 de la cuve que l'on peut munir d'un agitateur et de plaques afin de diriger le courant. Le liquide chargé de particules en suspension s'écoule de cette partie de la cuve dans le canal 7 et remonte ensuite dans les canaux 8 disposés entre les chargeurs 5 de l'installation. Il faut choisir le nombre des chargeurs de l'installation et également les canaux d'écoulement 8 selon l'importance du courant liquide d'alimentation de telle sorte que la vitesse du courant dans chaque canal diminue suffisamment de façon à permettre la sédimentation des particules solides vers le tissu filtrant inférieur. La sédimentation ne produit au niveau de la face inférieure du chargeur qu'une couche liquide contenant seulement une faible partie des matériaux en suspension . A partir de cette couche, le liquide est filtré par le tissu filtrant du chargeur supérieur par son casier d'aspiration 15, dans lequel on conduit une différence de pression sur le tissu filtrant engendrée par l'échappement liquide du casier d'aspiration provoqué par les tuyaux de décharge 18 à un niveau inférieur à celui de la surface liquide libre 6 de la cuve 1. On peut régler le débit du courant par chaque casier d'aspiration à l'aide des vannes 21 et ainsi le débit dans chaque canal d'écoulement 8 de l'installation. Lorsque la majeure partie des particules solides en suspension dans le liquide filtré par les casiers d'aspiration 15 a été séparée par sédimentation, il n'existe pas de gâteau filtrant épais à grande résistance au courant lors de ce filtrage. On peut ainsi filtrer la majeure partie du courant liquide d'alimentation à partir de la couche liquide claire de la décantation. Parce que le tissu filtrant 14 sur la face supérieure du chargeur inférieur 5 délimitant verticalement le canal d'écoulement 8 se déplace vers le haut par la rotation du rouleau 11, les matériaux sédimentant sur le tissu filtrant sont également emportés vers le haut sur ledit chargeur inférieur. La couche de sédiment sur le tissu filtrant passe au-dessus du casier d'aspiration 16 dans le chargeur où la différence entre la pression dans le canal d'écoulement 6 et celle du casier d'aspiration 16 tasse le sédiment sur le tissu filtrant et en même temps une plus petite partie du filtrat liquide passe par le gâteau filtrant en formation. Le gateau filtrant compact est emporté vers le haut au-dessus de la surface liquide 6 dans la cuve 1 par le déplacement du tissu filtrant, il est séparé de ce dernier au moyen par exemple du racleur 22 et évacué de l'installation par le tissu filtrant des chargeurs suivants. On peut même retirer plus d'eau des pores du gâteau filtrant ainsi formé en provoquant une aspiration d air à travers lui. Mais cette technique bien connue en elle-mme n'est pas indispensable pour l'installation. Néanmoins, si on l'utilise; il est nécessaire de monter un casier d'aspiration supplémentaire dans la partie du chargeur située au-dessus de la surface liquide libre 6. Ce casier d'aspiration est reliée à un système à basse pression qui aspire de l'air par le gâteau filtrant. Cette possibilité n'est pas représentée dans les figures 1 à 4. Des expériences réalisées à l'aide d'un prototype correspondant aux installations décrites ont. prouvé que lorsque l'on épure différentes sortes d'eaux usées, on peut choisir la vitesse moyenne du courant dans les canaux d'écoulement 8 à une valeur d'un mètre par minute, vitesse à laquelle une couche claire se forme à la partie supérieure du canal d'écoulement de telle sorte que la majeure partie de l'eau d'alimentation peut être aspirée par le tissu filtrant vers le casier d'aspiration 15. On peut filtrer une faible partie du courant liquide d'alimentation au moyen du gâteau filtrant vers le casier d'aspiration 16, mais ce courant liquide relativement faible suffit à comprimer le gâteau filtrant de telle sorte qu'il puisse se déplacer avec le tissu filtrant au-dessus de la surface liquide de l'installation. A cette vitesse, le courant liquide est turbulent à proximité de la surface limite supérieure du canal d'écoulement où le tissu filtrant se déplace dans le sens contraire du courant principal du liquide. C'est pourquoi on ne peut maintenir une certaine accélération dans le courant liquide et celle-ci n'est ni nécessaire ni souhaitable dans les canaux d'écoulement. REVENDICATIONS 1. Procédé de séparation de particules solides en suspension dans un courant liquide, dans lequel on subdivise ce dernier en des courants liquides secondaires dans des canaux d'écoulement pourvus d'une surface filtrante supérieure et d'une surface inférieure également filtrante, toutes deux mobiles, la surface filtrante supérieure se déplaçant en sens contraire du courant principal du liquide et la surface filtrante inférieure inci dans le sens du couran du liquide, procédé caractérisé en ce qu'il maintient la vitesse du courant du liquide dans lesdits canaux d'écoulement de façon suffisamment élevée pour que le courant soit turbulent et suffisamment basse pour que la sédimentation des matériaux en suspension soit possible pour la for tation d'une couche supérieure claire à volume réduit de matériaux en suspension dans chaque courant liquide inférieur et en ce que la filtration de ladite couche supérieure claire produit plus de la moitié du liquide alimentant chaque canal d'é- coulement par la surface filtrante supérieure et en ce que l'on aspire moins de la moitié du liquide alimentant le canal d'écoulement à travers un filtrat formé sur la surface filtrante in férieure et en ce que l'on retire finalement le filtrat de la surface filtrante inférieure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filtrat formé est emporté au-dessus de la surface libre du liquide avant qu'il ne soit retiré de la surface filtrante inférieure. 3. Installation de séparation de particules solides en suspension dans un courant liquide caractérisée en ce qu'elle comprend une cuve ouverte avec des parois latérales et un orifice d'entrée pour la suspension, et en ce qu'elle comporte une série de plusieurs chargeurs au moins en partie superposés dans la cuve qui forment avec les parois latérales de celle-ci des canaux d'écoulement pour la suspension et s'étendent d'au-dessus du fond de la cuve jusqu'au-dessus de la surface de la suspension, et en ce qu'elle comprend un cadre ayant une surface supérieure et lme surface inférieure revêtues à plus des deux tiers d'un tissu filtrant, et en ce qu'elle comprend des organes en vue du déplacement de ce tissu filtrant vers le haut le long de la surface supérieure du chargeur et vers le bas le long de la surface inférieure de ce dernier au-dessus d'au minimum deux casiers d'aspiration ayant des orifices de sortie séparés, et en ce que lesdits casiers d'aspiration sont ouverts vers les surfaces supérieures et inférieures du chargeur en vue de l'evacua- tion du liquide de la suspension par le tissu filtrant et en ce qu'elle comprend des organes pour le retrait du filtrat des particules solides du tissu filtrant au-dessus de la surface de la suspension. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les chargeurs possèdent une telle inclinaison que le sens de déplacement du tissu filtrant forme un angle de 10 à 600 par rapport à l'horizontale. 5. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le tissu filtrant qui se déplace au-dessus des surfaces du chargeur touchant les canaux d'écoulement est monté en tapis roulant et est mené sur un rouleau situé à chaque extrémité du chargeur, le rouleau supérieur possédant un mécanisme d' entraînement. 6. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que tous les chargeurs sont interchangeables dans la cuve et que chaque chargeur peut être monté ou retiré de la cuve, que les autres chargeurs soient montés ou non. 7. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les chargeurs sont disposés dans la cuve de manière à ce qu'il en résulte un volume liquide en-dehors des canaux d'écoulement avec une phase de maintien moyennement longue du liquide de telle sorte que la floculation chimique ou la précipitation des matériaux en suspension dans le liquide puisse avoir lieu. 8. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des tuyaux pour l'écoulement du liquide des casiers d'aspiration, tuyaux ayant un orifice de sortie ouvert donnant au-dessus d'un tuyau ouvert sur un niveau plus bas que le niveau liquide libre dans la cuve et en ce que chaque tuyau situé près de cet orifice de sortie est représenté sous la forme d'un siphon. 9. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les orifices de sortie par lesquels le liquide s'écoule des casiers d'aspiration sont reliés à une conduite commune fermée. 10. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'on prévoit des vannes pour régler le courant liquide dans les tuyaux par lesquels le liquide peut s'écouler des casiers d'aspiration. 11. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que dans quelques chargeurs au moins on prévoit un casier d'aspiration supplémentaire totalement séparé des autres casiers par des cloisons et en ce qu'un tel casier d'aspiration est seulement relié par plusieurs ouvertures pratiquées à travers le tissu filtrant à l'air ambiant au-dessus de la surface liquide libre dans la cuve, ces casiers d'aspiration étant reliés à une pompe à vide à tuyaux commune. 12. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les organes pour le retrait de la majeure partie des particules solides amenées#en haut par le tissu filtrant des canaux d'écoulement consistent en un racleur qui s'étend au-dessus de la largeur totale du tissu filtrant. 13. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les organes pour le retrait de la majeure partie des particules solides amenées en haut par le tissu filtrant des canaux d'écoulement consiste en une conduite d'air à ouverture étroite en forme de fente qui s'étend au-dessus de la largeur totale du tissu filtrant et que de l'air sous pression est soufflé à travers ladite fente par le tissu filtrant contre le filtrat.