Brevet FR2382915A1 — publié le 19781006

La présente invention concerne un décanteur à tubes pour la séparation d'un mélange de substances fluides de densités différentes, notamment de substances solides en suspension dans un liquide ou d'un mélange liquides de densités différentes. De tels décanteurs sont fréquemment employés notamment dans l'industrie galvanoplastique, pour l'épuration des eaux d'alimentation ou d'égout des installations industrielles, la décantation des vins, etc. Des décanteurs à tubes connus comportent un ou plusieurs faisceaux de tubes ouverts aux deux extrémités, dans lesquels on introduit le mélange à décanter pour recueillir séparément un liquide épuré et des boues résiduelles. Plus la vitesse d'écoulement est faible, meilleure est l'efficacité de la décantation. En augmentant la vitesse d'écoulement, par exemple en donnant aux tubes une plus forte inclinaison vers le bas, l'efficacité de la séparation diminue fortement. De tels décanteurs classiques ont donc un rendement et une efficacité rela vivement faibles pour un encombrement relativement important. La présente invention a pour but un décanteur à tubes efficace, rapide et peu encombrant, facile à réaliser, robuste et peu onéreux, ne présentant pas les inconvénients des décanteurs classiques. L'invention a pour objet un décanteur à tubes pour la séparation de mélanges de substances fluides de densités différentes, dont l'une au moins est un liquide, comprenant un bac contenant un faisceau de tubes parallèles ouvert aux deux extrémités, une arrivée pour le mélange a décanter et deux sorties pour l'évacuation séparée des substances décantées ; les tubes sont inclinés vers le bas et chaque tube est-percé d'un orifice latéral dans la face supérieure de sa paroi et dans le quart inférieur de sa longueur. Les tubes sont espacés les uns des autres. Suivant un mode de réalisation particulièrement av#antageux, les tubes ont une pente de 350 environ. Un tel décanteur peut comporter une rampe horizontale d'alimentation en mélanges à décanter disposée transversalement au faisceau des tubes pour répartir le mélange à décanter de façon homogène à la partie supérieure du bac. Le bac peut être séparé en plusieurs compartiments contigus par les parois de séparation communiquant ou non entre elles au voisinage du fond du décanteur afin de ménager un compartiment d'arrivée du mélange à décanter séparé d'un compartiment de prélèvement du liquide décanté, lui-même séparé d'un compartiment de rassemblement de boues Ses parois sont traversées par le faisceau de tubes qu'elles supportent à l'intérieur du bac. Le compartiment d'arrivée du mélange à décanter peut servir pour la floculation ou la flottation du mélange à décanter avant son accès au tube. Un écran déflecteur peut être avantageusement disposé face à l'arrivée du mélange à décanter afin de créer une zone de tranquilisation favorable à la sédimentation des particules plus lourdes ainsi qu'à la floculation. L'invention vise également deux procédés d'utilisation d'un décanteur suivant l'invention - suivant un premier procédé, on fait circuler de haut en bas, à travers le faisceau de tubes le mélange à décanter, le liquide séparé et les boues décantées ; - suivant un second procédé, on peut utiliser le même décanteur en faisant circuler les boues décantées à contre courant du mélange à décanter et du liquide séparé. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d' exemple non limitatif, un mode dé réalisation de l'invention. Les dessins annexés représentent un décanteur suivant l'invention adapté plus particulièrement à la décantation de solides en suspension dans une phase liquide : - la figure en est une vue en coupe en élévation ; - la figure 2 en est une vue de dessus - la figure 3 en est une vue en coupe partielle selon III-III de la figure 1 ; - la figure 4 en est une vue en coupe selon IV-Iv de la figure 1. Un bac 1 en forme de prisme rectangulaire à fond 3 incliné pyramidal est supporté par un bati 2 dont les montants reposent sur le sol. Il est muni d'une tubulure d'arrivée du mélange à décanter 4 alimentant une rampe 5 percée d'orifices 6 de répartition d'une tubulure 7 pour l'évacuation du liquide léger séparé et d'une tubulure 8 pour l'évacuation des boues plus lourdes. Perpendiculairement au fond incliné 3 du bac 1 est fixée une plaque 9. Dans les plans parallèles à la plaque de soutien 9 sont disposées, avec espacement, une plaque de séparation 10 et une plaque de retenue Il. La fixation de ces plaques à l'intérieur du bac peut s'effectuer par tout moyen connu, notamment sur des parois latérales du bac. Les trois plaques 9, 10 et 11 sont traver suées par un faisceau de tubes parallèles 12 inclinées de 350 sur l'horizontale et disposés en quinconce comme représenté sur la figure 4. Des ouvertures 13 sont ménagées au bas des plaques de séparation 10 et de retenue 11 pour permettre l'écoulement du fluide ou des boues sur le fond incliné 3 du bac vers l'évacuation 8. La plaque de séparation 10 est prolongée à son extrémité supérieure par une cloison verticale 15 isolant la sortie du fluide décanté 7. Les tubes 12 sont percés au voisinage de leurs extrémités inférieures d'orifices 14, de forme allongée. Un écran déflecteur 16 est placé devant la rampe d'alimentation 5. Les plaques de soutien 9, de séparation 10 et de retenue 11, la cloison 15 ainsi que les tubes 12 peuvent etre en matière plastique telle que du chlorure de polyvinyle. La nature, la longueur et le diamètre des tubes sont choisis suivant l'application envisagée. Le mélange à décanter, par exemple des effluents en provenance d'un atelier de galvanoplastie, est introduit par la tubulure d'alimentation 4 du bac et étalé en jets multiples grâce aux orifices 6 de la rampe horizontale et transversale 5. Les jets étant dirigés horizontalement en direction de l'écran déflecteur 16, on réalise ainsi une zone de tranquilisation dans le compartiment 17 facilitant une sédimentation des particules plus lourdes.Au fur et à mesure de 11 arrivée du mélange à décanter, le bac 1 se-remplit complètement par les tubes 12. La phase enrichie en boues en provenance du compartiment de repos 17 s'écoule le long des tubes vers le fond incliné 3 du bac. L'eau-remonte dans le bac par les ouvertures 14 et 13 en se décantant. Les boues redescendent entre les tubes et passent par les ouvertures 13 ménagées dans la plaque de séparation 10 et la plaque de retenue 11. Le décanteur est alors prêt à fonctionner. Le fluide s'écoulant dans les tubes 12 se sépare progressivement des boues qui se rassemblent en progressant sur la partie inférieure des tubes. La phase décantée claire remonte à l'intérieur du bac 1 par les orifices 14 et elle est évacuée par le trop plein formé par la tubulure d'évacuation 7.Les boues émergent par l'extrémi- té basse des tubes, s'amassent au fond du bac et sont soutirées périodiquement par l'ouverture d'évacuation 8. Le compartiment 17 peut également servir de compartiment de floculation si on additionne au préalable le mélange à décanter des agents floculants. Dans 'ce mode d'utilisation du décanteur suivant l'inven- tion, le procédé utilisé est celui dit"au fil de l'eau", dans lequel le mélange à décanter; le fluide décanté et les boues résiduelles progressent tous dans la même direction. Cependant, on peut également utiliser un tel décanteur suivant le procédé dit "à contre courant", les tubes 12 sont alimentés en mélange à, décanter dans leur partie basse ou intermédiaire dans lequel on fait arriver le mélange à décanter à l'intérieur des tubes 12 par les orifices 14. Le fluide décanté remonte le long des tubes vers leurs extrémités supérieures en se séparant progressivement d'une phase plus dense qui chemine en sens opposé de la phase décantée, émerge par les extrémités basses des tubes pour être évacué par l'orifice 8. Le décanteur à tubes selon l'invention convient à de nombreuses applications. Gr#ce à son débit important, il est particulièrement destiné aux opérations d'épuration des eaux résiduaires, des effluents de galvanoplastie, etc. On peut également le placer à la suite des appareils de flottation classiques pour recueillir les phases dont la séparation a déjà été initiée. Dans une séparation fractionnée, on peut recueillir plusieurs fractions séparées si on aligne en série plusieurs décanteurs, l'alimentation de l'un d'eux étant constitie par le fluide décanté sortant du décanteur précédent. La forme particulièrement compacte du décanteur permet une juxtaposition des décanteurs avec le minimum d'encombrement au sol pour l'implantation et le transport. Dans un exemple numérique particulièrement adapté à la décantation d'effluents de galvanoplastie renfermant de 2 à 10 % d'extrait sec d'hydroxydes de cuivre,nickel,chrome dont la vitesse de sédimentation est de 2 à 3 m#tres/heure, un décanteur suivant l'invention d'un encombrement d'environ 2,2 an x 1,1 n x 2,2 m de haut équipé d'un faisceau de 150 tubes de 63 x 56,6 millimètres de diamètre et 1,3 n de long permet un débit de 10 m3/heure au lieu de 2 m3/heure avec un décanteur à tubes classique pour une meme surface au sol. Bien entendu, l'invention neest nullement limitée au tQ- de de réalisation décrit et représente, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. C'est ainsi que le décanteur suivant l'invention se prêté particulièrement bien à la standardisation sous forme d'éléments modulaires montés en parallèle. REVENDICATIONS 1 Décanteur à tubes pour la séparation de mélanges de substances fluides de densitésdifférentes dont l'uoeau moins est un liquide, comprenant un bac contenant un faisceau de tubes parallèles ouverts aux deux extrémités, une arrivée pour le mélange à décanter et deux sorties pour l'évacuation séparée des substances décantées caractérisé en ce que les tubes sont inclinés vers le bas et que chaque tube est percé d'un orifice latéral dans la face supérieure de sa paroi et dans le quart inférieur de sa lon gueux, lesdits tubes n1 étant pas jointifs. 2. Décanteur selon la revendication I caractérisé en ce que les tubes ont une pente de 350 environ. 3. Décanteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une rampe horizontale d'alimentation en mélanges à décanter disposée transversalement au faisceau de tubes dans la partie supérieure-du bac. 4. Décanteur selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'une plaque de séparation traversée par le faisceau de tubes s'étend en travers de la partie supérieure du bac et empêche le passage direct entre l'arrivée et au moins une des sorties. 5. Décanteur selon l'une des revendications I à 4 caractérisé en ce qu'une plaque de séparation traversée par le réseau de tubes s'étend en travars de la partie inférieure du bac entre l'extrémité inférieure des tubes et leurs orifices latéraux, ladite plaque présentant à sa partie inférieure des ouvertures de communication au voisinage du fond incliné du bac, parallèle au faisceau de tubes. 6. Décanteur selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une plaque de séparation traversée par le faisceau de tubes est disposée travers de la partie- média- ne du bas au-dessus des orfices latéraux des tubes, ladite plaque présentant à sa partie inférieure des ouvertures de communication au voisinage du fond du bac. 7. Décanteur selon l'une quelconque des revendications I à 6 caractérisé en ce qu'il comporte un écran déflecteur disposé face à l'arrivée du mélange à décanter 8. Décanteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte un compartiment de floculation ou de flottation entre l'arrivée du mélange à décanter et son accès au tube. 9. Décanteur selon l'une des revendications 1 à 8, carae- térisé#en ce que l'arrivée du mélange à décanter et la sortie de substances légères sont situées à deux extrémités opposées de la partie supérieure du bac. 10. Décanteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'arrivée du mélange à décanter est à la partie supérieure du bac et les orifices latéraux des tubes évacuent les subtances les plus légères cependant que la substance la plus lourde s'évacue par l'extrémité inférieure des tubes dans le fond du bac, le mélange à décanter et les substances séparées circulant dans le même sens à travers le décanteur. 11. Décanteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'arrivée de mélanges à décanter est constituée par des orifices latéraux des tubes, la substance la plus légère étant évacuée par l'extrémité supérieure des tubes et la substance la plus lourde par l'extrémité inférieure-des tubes, les deux substances séparées circulant en sens inverse 11 une de l'autre d travers le décanteur. 12. Procédé pour la séparation par décantation d'un mélange de substances fluides de densités différentes, notamment de liquides et solides au moyen d'un décanteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on fait arriver le mélange à décanter à la partie supérieure du bac d'un côté de la paroi de séparation formant barrage au passage direct entre l'arrivée et la sortie du liquide décanté, on fait pénétrer ledit mélange dans les tubes par leurs extrémités supérieures, on fait remonter le liquide décanté par les orifices percés à la périphérie supérieure de la surface des tubes et on le recueille å la partie supérieure du bac, de l'autre côté de la paroi de séparation, tandis que les résidus solides émergent par l'extrémité basse des tubes et sont collectés à la partie inférieure du bac. 13. Procédé pour la séparation par décantation-d'un mélange de substances fluides de densités différentes au moyen d'un décanteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on fait arriver le mélange à décanter à la partie supérieure du bac d'un premier côté de la paroi de séparation, on fait pénétrer ladite substance dans les tubes par les orifices placés à la périphérie supérieure de la surface des tubes, on recueille la substance légère décantée à l'extrémité supérieure des tubes dans la partie du bac située du deuxième côté de ladite paroi de séparé tion tandis qu'on recueille une substance séparée plus lourde à l'extrémité inférieure des tubes dudit premier côté de la paroi de séparation.