Brevet FR2373319A1 — publié le 19780707

La présente invention a pour objet un procédé de filtration et un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé. Dans la plupart des dispositifs connus, la filtration par percolation est traditionnellement effectuée par passage des liquides sur des couches successives formant une masse poreuse telle que des sable, charbon actif ou autre. L'inconvénient est que ces masses poreuses, en raison même de leur action filtrante, présentent après un certain temps d'utilisation une résistance importante au passage du courant du liquide à filtrer, ce qui réduit progressivement le débit du liquide et, par suite, diminue la durée d'utilisation du filtre entre deux nettoyages. Un des problèmes rencontrés avec les filtres de type connu provient de ce que leur nettoyage est malaisé et noces- site dtimportantes quantités de liquide à contre courant ainsi que l'adjonction d'un fort débit d'air surpressé ayant pour but de déshomogénéiser la masse filtrante et de chasser ainsi les impuretés qui se sont déposées ou accrochées dans les espaces intersticiels. L'installation et l'exploitation de surpresseur d'air est coûteuse et bruyante. La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients et a pour but de proposer un procédé et un dispositif de filtration qui permettent d'obtenir un plus fort débit par une diminution de la résistance au passage du liquide et ainsi d'augmenter la durée de fonctionnement du filtre entre deux nettoyages. Selon la présente invention, le procédé de filtration est caractérisé en ce que la matière filtrante utilisée est calibrée et de densité inférieure à celle du liquide à filtrer. Ainsi, la matière filtrante flotte dans le liquide et ne présente qu'une résistance limitée au passage du courant de celui-ci. Le type et la (ou les) calibration de la matière filtrante sont déterminés par cas d'espèce en fonction des liquides à traiter et des résultats à obtenir. Dans le cas de l'eau par exemple, la matière filtrante peut être constituée par du polyéthylène, des copolymères, du polyvinyl, du charbon actif, de l'anthracite expansé, de la sciure de bois agglomérée et conditionnée, etc. Suivant le cas, pour l'eau en particulier, la vitesse de filtration peut être égale ou supérieure à 30 m3/h/M2 suivant la teneur en matière en suspension à éliminer et les résultats à obtenir. L'invention permet soit le déshuilage, soit la filtration fine ou le dégrossissage suivant le cas - des eaux de rivières (sable fin, matières filamenteuses, organiques, insectes... etc.) - Is eaux exhaures de mine - des eaux de la métallurgie (copeaux, battitures... etc.) - des bains de galvanoplastie - des eaux de papeteries (de fabrication ou résiduaires, élimination des fibres, des charges après prétraitement... etc.) - et autres utilisations relevant du même procédé. Dans certains cas, le procédé selon l'invention permet de remplacer avantageusement les décanteurs primaires réduisant ainsi considérablement les frais d'investissement, d'exploitation et surfaces d'implantation. Le nettoyage s'effectue à l'inverse du courant de filtration en -procédant simultanément à la vidange et à la mise en marche d'un vibreur qui joue ici le même rôle qu'une émission d'air surpressé, mais d'une manière plus active donc plus rationnelle. En effet, l'air surpressé envoyé å la base d'un appareil classique rencontre certaines difficultés à se répartir d'une façon homogène dans la masse filtrante, ce qui n'est pas le cas d'une vibration qui intéresse la totalité de cette masse, à condition toutefois de savoir prédéterminer la fréquence, l'amplitude et le sens dimensionnel de la vibration par un dispositif de réglage et de construction appropriés. On notera également l'économie d'énergie importante réalisée entre l'exploitation d'un vibreur par rapport à celle d'un surpresseur d'air. De même, le volume d'eau généralement employé pour le nettoyage selon le procédé du brevet est d'environ 20 fois inférieur à celui du procédé classique, d'où une importante économie d'eau et d'énergie. Une autre originalité du procédé consiste, avec une fréquence, une amplitude et un sens dimensionnel de vibration déterminés, à procéder à une filtration vibrée afin de réduire le temps de colmatage ou d'obtenir une filtration plus poussée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation donné uniquement à titre d'exemple en regard des figures 1 et 2 qui représentent - la figure 1 une coupe verticale d'un filtre selon l'invention; - la figure 2 une. vue extérieure du même filtre et des tuyauteries annexes. Sur la figure 1, le filtre est constitué par une enveloppe 1 qui, dans le mode de réalisation représenté, est cylindrique mais qui peut être réalisée sous toute autre forme. A la partie inférieure de l'enveloppe 1 se trouve un ajutage 2 permettant l'amenée du fluide à filtrer, ce fluide sortant du filtre par l'ajutage 3, ces ajutages étant munis de vannes (non référencées > . A la partie supérieure de ltenveloppe I, se trouve un ajutage d'entrée 4 correspondant à un ajutage de sortie 5 situé à la partie inférieure du filtre. A la partie supérieure de l'enveloppe I se trouve également un ajutage de purge ## d'air raccordé à un purgeur d'air automatique 20 et une purge manuelle 21. Ces ajutages sont également munis de vannes dont le rôle sera expliqué par la suite. A l'intérieur de l'enveloppe est contenue, entre deux grilles 6 et 7 incolmatables et spécialement étudiées, dont le#s orifices sont inférieurs au diamètre des modules granulométriques de la matière filtrante, une masse 8 de matière filtrante qui, comme il a été dit précédemment, est de densité inférieure à celle du liquide à filtrer et dont le type et la (ou les) calibration sont déterminés en fonction des liquides à traiter et des résultats à obtenir. A l'extérieur et à la partie supérieure, se trouve un vibreur 9 ,avec son dispositif de réglage 10 ,monté sur une membrane élastique 15 et communiquant par une tige vibrante 13 guidée par les guides 11 et 12 avec le peigne vibrant 14 spécialement étudié en fonction de la nature et de la forme des matières à éliminer lors du décolmatage ou du fonctionnement en continu. Sur l'enveloppe 1 sont installées deux fenêtres 22, 23, permettant le contrôle optique de la matière filtrante lors de la filtration et du nettoyage. La figure 2 représente les dispositions générales des canalisations et tuyauteries de façade, munies de leurs systèmes de régulation : débit-mètre 16 , manomètres simples ou différentiels de régulation 18, 19, compteur avec prédétermination de cycles 17 et dispositif de réglage du vibreur 10, etc. Le fonctionnement du filtre est le suivant I FILTRATION La matière filtrante 8 étant maintenue dans le filtre, le liquide à filtrer est introduit par l'ajutage 2 à la partie inférieure de celui-ci et, sous l'influence du débit et de sa densité relative, monte à l'intérieur de l'enveloppe 1 entraînant avec lui la matière filtrante 8 qui est retenue par la grille supérieure 6. Le liquide filtré passe à travers' la grille 6 et sort du filtre par l'ajutage 3 (flux A). En fonctionde la nature et de la forme des matières à éliminer, le vibreur 9 peut être utilisé en continu aux fréquence, amplitude et dimension de la vibration prédéterminés par le dispositif de réglage 10 approprié. Le débit de filtration est contrôlé par le debitmètre 16 et totalisé par le compteur 17. Un purgeur d'air automatique 20 doublé d'une purge d'air manuelle 21, élimine l'air qui serait susceptible de s'accumuler dans le filtre au cours du cycle de filtration. La pression différentielle entre les ajutages 2 et 3 est indiquée par les (ou le) manomètre 18, 19. Suivant les cas d'espèces en fonction des liquides à traiter et des résultats à obtenir, les cycles prédéterminés peuvent être contrôlés - soit par un régulateur de pression différentiel mettant automatiquement, par action de vannes électro-pneumatique, le filtre en position arrêt, puis décolmatage, lorsque la pression différentielle a atteint le seuil prédéterminé. - soit par contact électrique à prédétermination, incorporé au compteur totalisateur, avertissant par un signal sonore et lumineux la fin du cycle. Lorsque le cycle a atteint le seuil prédéterminé, le filtre est nettoyé. Il NETTOYAGE Les vannes des ajutages 2 et 3 sont fermées et les vannes des ajutages 4 et 5 (flux B) sont ouvertes, le sens du courant à l'intérieur du filtre est alors inversé parallèlement à l'ouverture de l'ajutage 5, le vibreur est mis en service par le dispositif de réglage approprié au décolmatage de la matière filtrante, en fonction de la nature et de la forme des matières retenues à éliminer. Lorsque l'ajutage 5 est ouvert, la matière filtrante vibrée se déplace vers la partie inférieure du filtre et est retenue par la grille 7. Le courant d'eau introduit par l'ajutage 4 permet alors de la nettoyer La séparation entre la masse filtrante et les impuretés retenues au cours de la filtration est réalisée de manière optimale lorsque les modules granulométriques de la matière filtrante en suspension dans l'eau de nettoyage sont soumis aux vibrations transmises par l'eau. Le vidage et le rinçage des filtres doivent se faire relativement progressivement. - Le nettoyage terminé, le fonctionnement en filtration (flux A) peut reprendre. La filtration vibrée selon la présente invention permet d'augmenter la durée de fonctionnement ou d'obtenir une filtration plus poussée en favorisant la coalescence des matières en suspension. Le dispositif qui vient d'être décrit n'est, bien entendu, pas exclusif des dispositifs traditionnels avec lesquels il peut coopérer dans une chaîne de traitement. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de filtration par passage du fluide à filtrer à travers un lit de matière poreuse, caractérisé en ce que la matière poreuse est calibrée et de densité inférieure à la densité du fluide à filtrer. 2.- Dispositif de mise en oeuvre du procédé de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend à l'intérieur d'une enveloppe une masse de matière filtrante emprisonnée entre deux grilles respectivement inférieure et supérieure, permettant le passage du fluide à filtrer mais non le passage de la matière filtrante, le fluide pénétrant par un ajutage à la partie inférieure de lten- veloppe et sortant, après filtrage, à la partie supérieure de celui-ci. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un ajutage de purge d'air manuelle et/ou automatique est placé à l'extrémité supérieure du filtre. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un peigne vibrant entraîné par un vibreur, est disposé entre les grille#s précitées. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 2 t 4, caractérisé en ce que l'enveloppe de forme c#ylindrique est placée en position verticale. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à S, caractérisé en ce que, lorsque le fluide à filtrer est constitué par de l'eau comprenant des matières en suspension, la matière filtrante est composée de granulés calibrés choisis dans la classe regroupant le polyvinyle, les polyéthylènes, les copolymères, le charbon actif, l'anthracite expansée, la sciure de bois agglomérée. 7.- Procédé de filtration selon la revendication. 1, caractérisé en ce que, lors de la filtration, le peigne vibrant est entraîné par le vibreur durant le filtrage. 8.- Procédé de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nettoyage du filtre est obtenu par inversion du sens de passage du courant du fluide dans le filtre et par vibration de la masse à nettoyer. 9.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un dispositif de réglage permet de donner aux vibrations du peigne vibrant, la fréquence, l'amplitude et le sens dimensionnel adaptés à la filtration à réaliser.