Brevet FR2400939A1 — publié le 19790323

La présente invention concerne un clarificateur pour liquides contenant en suspension des produits solides finement divisés et en particulier pour jus de sucrerie. La clarification des jus sucrés s1 effectue en général dans des décanteurs à plateaux multiples dont il existe un grand nombre de types. Ils sont formés de compartiments de décantation superposés ayant le plus souvent une alimentation commune, cette alimentation se faisant par exemple tangentiellement dans un conduit central creux présentant des ouvertures au niveau des différents compartiments, une évacuation des boues commune, et un soutirage des jus clarifiés se faisant séparément à la partie supérieure de chacun des différents compartiments. Le compartiment supérieur est en général surmonté dtune chambre à mousses où le jus est désaéré, écumé et floculé avant de pénétrer dans les différents compartiments. Ces clarificateurs ont l'davantage de présenter une grande surface de décantation pour un faible encombrement au sol, mais, outre que ce sont des appareils compliqués et chers du fait qu'ils nécessitent une mécanique de raclage des boues à chaque étage, la multiplication des points d'alimentation et des points de soutirage des jus clairs crée des turbulences néfastes à une bonne décantation, Il existe également des décanteurs ou clarificateurs à chambre unique, dans lesquels l'alimentation des jus sucrés ou autres liquides a épurer s'effectue par un conduit central, les boues épaissies étant évacuées à la base après avoir été ramenées vers une chambre de soutirage centrale par des bras racleurs, le liquide clair s'évacuant à la partie supérieure par débordement périphérique. Dans ces appareils, les causes de remous sont en grande partie éliminées, mais pour un encombrement au sol analogue à celui d'un clarificateur à plateaux multiples, ils ont l1inconve'- nient de présenter une surface de décantation très réduite Le clarificateur objet de l'invention, remédie à ces divers inconvénients. Il est constitué par une cuve verticale, de préférence cylindrique et fermée, combinant une alimentation par conduit central se terminant par un divergent et un soutirage péri phérique du liquide épuré avec la présence d'un grand nombre de surfaces de décantation inclinées, parallèles entre elles, formées par des ensembles de troncs de cônes ou de pyramides concentriques disposés autour du conduit dtalimentation central et groupés en galette .Plusieurs de ces galettes peuvent être superposées à l'intérieur de la cuve cylindrique du clarificateur et, de préférence, cette superposition s'effectue en alternant le sens de la pente des surfaces de décantation de façon à former d'étroits couloirs en zig-zag. Cette disposition favorise des courants préférentiels de la boue et du liquide et amortit ainsi les effets des courants de convection. Les boues se déposent sur les parois inclinées et descendent vers le bas du clarificateur, cependant que le liquide clarifié remonte sur l'intrados de ces parois. Dufait de la disposition en zig-zag, il se produit un croisement entre ces deux courants favorisant le piégeage de très fines particules. Pour améliorer la vitesse de décantation, dans le cas où le liquide à épurer est peu# chargé en produits solides et où ces produits sont très fins, il est dtusage de provoquer ltagglo- mération de ces fines particules en ajoutant des réactifs de floculation et de favoriser la formation de gros agglomérats ou flocs par un contact entre flocs en formation et flocs déjà formés. Il est connu également que la concentration en solides d'une suspension joue un rôle important dans les phénomènes de décantation, la bonne clarification de liquides très peu chargés en--solides stavérant très difficile. Le clarificateur, objet de l'invention, tient compte de ces différentes données. Le contact entre solides floculés est amélioré non seulement du fait de la disposition en zig-zag des surfaces de décantation, mais également du fait que le conduit d'alimentation central débouche par un divergent, en-dessous des galettes superposées, dans la zone inférieure du clarificateur où s'établit le lit de boues. La hauteur de ce lit de boue variant avec le produit traité, il est prévu de pouvoir régler en hauteur la position du conduit d'alimentation et de son divergent. La con-~ centration de la suspension peut être, d'autre part, portée à sa valeur optimale pour une bonne décantation, grace au recyclage d'une partie des boues décantées qui sont mélangées au liquide d'alimentation.Ce mélange peut s'effectuer dans le conduit central, dans la chambre à mousse ou de préférence dans un caisson de mélange lequel peut également comporter une entrée pour le ou les réactifs de floculation. De préférence, ce caisson de mélange ne débouche pas directement dansle conduit d'alimentation central, mais tangentiellement dans une chambre de diamètre plus grand que celui du conduit, servant à la fois de chambre d'élimination des mousses, des bois et d'autres solides flottants et de dégazage, et qui comporte de manière connue un dispositif de raclage en surface. Cette chambre se situe soit immédiatement au-dessus du clarificateur proprement dit, soit dans une position surélevée par rapport à ce clarificateur afin d'y faire régner une certaine pression dans le but d'éliminer les phénomènes résiduels de dégazage qui gêneraient la décantation. Le réglage du niveau de liquide dans cette chambre s'obtient par réglage du niveau de débordement du liquide clarifié. Le dispositif de soutirage du liquide clarifié est égaiement un des objets de l'invention. Il est composé d'un collez teur périphérique situé à la partie supérieure du clarificateur proprement dit, relié à des conduits verticaux équipés de manchons permettant de régler la hauteur du seuil de débordement. Ces conduits verticaux peuvent être au nombre de trois, disposés à 1200, ou plus nombreux. L'augmentation des points d'évacuation permet de réduire la vitesse de soutirage et d'équilibrer les courants. Les boues décantées sur le fond du clarificateur sont poussées par des bras équipés de racleurs vers un compartiment central de soutirage comportant des palettes disposées en hélice autour d'un arbre vertical qui tourne lentement et qui peut être un arbre commun aux bras racleurs situés à la base du clarificateur et au dispositif de raclage de la chambre à mousses. Ces palettes en hélice provoquent une compression et un tassement des boues, elles peuvent fonctionner en coopération avec des contrepales fixes. Le dessinrannexé illustre, à titre exemple non limitatif, un mode de réalisation dtun clarificateur conforme à la présente invention plus particulièrement prévu pour la clarification des jus sucres. Ilreprésente une coupe verticale, schématisée, d'un clarificateur 10, surmonté d'une chambre à mousses et de dégazage 12 qui se prolonge vers le bas par un conduit d'alimentation 14 débouchant dans la partie inférieure du clarificateur 10. Ce conduit 14 se termine par un conduit coulissant-14t et un divergent 16. Ce montage permet de régler la position en hauteur du divergent 16. Le conduit 14, 14t est entouré d'un ensemble de troncs de cônes concentriques 18, chaque ensemble formant une galette 20. Quatre de ces galettes 20 sont superposées en alternant le sens d'inclinaison des troncs de cônes 18 de façon à former des couloirs en zig-zag 22. Les troncs de cônes 18 les plus extérieurs présentent aux points de contact 70 avec la paroi du clarificateur 10 des encoches, non représentées, tout le long de leur bord. Ces encoches qui ne sont pas visibles sur la figure,- sont indispensables pour que les jus puissent circuler dans les couloirs 22 les plus extérieurs. Les boues épaissies sont évacuées par une chambre de soutirage 24 et ltévacuation des jus clarifiés s'effectue par un collecteur périphérique 26 relié à plusieurs tubes verticaux 28, dont un seul est représente pour la clarté du dessin. Chaque tube 28 est surmonté d'un manchon coulissant 30 permettant de régler le seuil de débordement 29 à la hauteur voulue et l'ensemble est entouré d'un cylindre fermé 34 débouchant sur l'extérieur par un conduit 36 dtévacuation des jus clairs. Le clarificateur 10 est fermé par un couvercle 32. Un arbre rotatif, vertical 38 le traverse de haut en bas. Cet arbre 58 porte, au niveau de la chambre à mousses 12, des palettes 40 qui servent à évacuer les mousses et solides flottants par la sortie 42. A la partie inférieure du clarificateur proprement dit, il porte des bras 44 équipés de racloirs 46 et au niveau de la chambre de soutirage 24 des pales 48 disposées en hélice et coo- pérant avec des contrepales fixes 50. La rotation de l'arbre 38 est très lente, mais pour éviter encore plus sûrement les remous, les bras 44 sont surmontés d'un cône renversé 64 qui forme avec le divergent 16 un canal d'alimentation à section annulaire 66. L'évacuation des boues non recyclées s'effectue par la sortie 52 et celle des boues recyclées par la sortie 54. Ces boues recyclées sont introduites en 56 dans un caisson de mélange ge 58 en m#me temps que les jus troubles qui arrivent par lten- trée 60 et que le réactif de floculation introduit en 62. Le mélange de ces trois produits arrive tangentiellement dans la chambre a mousses 12 où s'effectue un dégazage et l'évacuation des écumes en 42 à 11 aide des palettes 40. Le mélange en cours de floculation descend dans le conduit 14, 14 et débouche par le canal annulaire 66 dans la partie inférieure du clarificateur. Les flèches en# traits pleins sur la figure indiquent le sens du mouvement de la phase solide et les flèches en traits interrompus indiquent le sens d'écoulement de la phase liquide. Le repère 68 désigne les points de croisement entre boues et jus clairs. Les boues décantées se rassemblent sur le fond du clarificateur et sont poussées par les bras 44 équipés de racloirs 46 vers la chambre de soutirage 24, où elles sont tassées par les pales 48 dont la lente rotation provoque ltélimination de l'eau piégée entre les flocs qui peut ainsi remonter vers le haut. Le débordement des jus clairs s'effectue dans le collecteur périphérique 26 puis, par les tubes 28 prolongés par les manchons 30, dans les cylindres 34 d'où ils sont évacués par les sorties 36. Il est bien entendu qu'en substituant aux moyens techniques décrits ci-dessus des moyens équivalents on ne sort pas du cadre de l'invention. On pourrait, par exemple, remplacer les troncs de cônes par des troncs de pyramides disposés concentriquement autour du conduit a'alimentation, ou modifier le nombre des troncs de cônes et le nombre de galettes superposées représentées sur la figure, ou encore remplacer la chambre de soutirage par un fond conique à forte pente permettant de supprimer les bras de raclage. Le clarificateur, objet de ltinvention, peut être utilisé non seulement dans l'industrie sucrière pour le traitement des jus-sucrés, mais également dans d'autres industries organiques et minérales, chaque fois qu'il y a un problème de clarification de liquides ou d'épuration d'eaux résiduaires peu chargées ou chaque fois qu'on veut récupérer des produits fins dispersés dans un liquide susceptibles d'être séparés par une décantation physique ou chimique. REVENDICATIONS I - Clarificateur formé d'une cuve cylindrique fermée, alimenté tangentiellement à sa partie supérieure dans une chambre à mousses et de dégazage qui se continue vers le bas par un conduit central débouchant dans le clarificateur proprement dit, avec soutirage du liquide clarifié en haut du clarifica teur proprement dit et évacuation des boues a la base, for mant compartiment de soutirage, caractérisé par le fait qutil comporte intérieurement des surfaces de décantation inclinées parallèles entre elles et formées par des ensembles de troncs de cônes ou de pyramides concentriques, disposés autour du con duit d'alimentation central et groupés en galettes srrperposé#s, 2 - Clarificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les galettes sont superposées en alternant le sens dtinclinaison des surfaces de décantation de façon a fumer des couloirs en zig-zag. 3 - Clarificateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le conduit d'alimentation central débouche par un divergent au-dessous des galettes superposées, a larnté- rieur de la zone où s'établit le lit de boue. 4 - Clarificateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le divergent est réglable en hauteur. 5 - Clarificateur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte un cône placé sous le divergent, coaxiale- ment à celui-ci de façon à former un passage à section annu laire raccordé au conduit central et débouchant dans la zone où s'établit le lit de boues. 6 - Clarificateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qutil comporte à sa base des bras rota tifs fixés sur un arbre vertical et équipés de racleurs qui poussent les boues vers un compartiment de soutirage central 7 - Clarificateur selon la revendication 6, caracterisé en ce que le compartiment de soutirage central comporte des pales dis posées en hélice sur un arbre vertical rotatif et des contre pales fixes. 8 - Clarificateur selon la revendication 5 et 6, caractérisé en ce que le cône est fixé sur l'arbre portant les bras memas de racleurs. 9 - Clarificateur selon l'une quelconque des revendications préce- dentes, caractérisé par le fait que le soutirage du liquide clarifié s'effectue par un collecteur périphérique relié à un ou plusieurs conduits verticaux équipés de manchons permettant de régler la hauteur du seuil de débordement. 10- Clarificateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la chambre à mousses et les manchons fixant le seuil de débor dement sont surélevés par rapport au clarificateur proprement dit de façon à créer dans le clarificateur une pression supé rieure à la pression atmosphérique. 11- Clarificateur selon l'une quelconque des revendications précé dentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un conduit de recyclage d'une fraction des boues décantées qui débouche dans un caisson mélangeur recevant le liquide à clarifier, ledit caisson étant raccordé tangentiellement à la partie in férieure de la chambre à mousses. 12 -Clarificateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le caisson mélangeur comporte une entrée pour un réactif de floculation.