Brevet FR2454320A1 — publié le 19801114

La présente invention concerne un récipient de clarification ayant la forme d'un solide de révolution, muni d'au moins une entrée orientée tangentiellement et debou- chant au-dessus d'un fond sensiblement horizontal du récipient, par laquelle arrive le liquide trouble à clarifier, et d'au moins une sortie prévue dans la zone périphérique du fond pour le liquide clarifié. Les récipients de ce type fonctionnent suivant le principe dit "du tourbillon" et ils peuvent être utilisés avantageusement lorsque la différence de poids spécifique entre le liquide et les impuretés qu'il contient est relativement faible et ne permet pas d'utiliser des cyclones pour séparer les impuretés. Ces récipients ont été jusqu'ici utilisés principalement dans les brasseries pour la clarification du moût chaud; on désirait en effet que les pertes de moût au cours de la séparation des impuretés soient aussi faibles que possible et ce, même au prix d'un travail supplémentaire pour ltévacuation du dépôt qui stest formé et qui est encore chaud. Lorsqu'on utilise le principe du tourbillon, il faut, pour obtenir lteffet dit "de tasse à thé", utiliser un récipient cylindrique ayant un fond sensiblement plat et qui s'étend symétriquement autour d'un axe de révolution (brevet autrichien N 289 670). Plus la forme du récipient s'éloigne de celle drun solide de révolution, plus l'effet de clarification est médiocre.De plus, le contenu énergétique du ou des courants qui amène(nt) au tourbillon le liquide à clarifier a une importance considérable (brevet autrichien Ne 339 337 ), On trouve dans la littérature technique la descrip- tien de clarificateurs à tourbillon qui présentent dans la partie centrale de leur fond un cône d'un diamètre relus tivement faible pour faciliter l'évacuation des impuretés séparées. Toutefois, le principe du tourbillon est basé sur le fait que par suite de la rotation du liquide dans le récipient, la force centrifuge propulse les impuretés vers la périphérie et que cette rotation est freinée par le fond dans la couche liquide qui se trouve au voisinage de celui-ci, d'où il résulte naturellement une force centrifuge proportionnellement plus faible, vaincue par les forces centrifuges des couches non freinées, avec pour conséquence la formation d'un courant centripète au voisinage du fond. L'écoulement en régime permanent est le suivant: une couche ptriphérique de quelques centimètres d'épaisseur transporte vers le fond les impuretés que lui amènent les forces centrifuges, là, l'écoulement est dévié vers le haut sur presque toute la section du récipient.Cet écoulement vertical ascendant ne possède qu'une fraction de la vitesse du courant périphérique descendant et, de ce fait, les impuretés demeurent au centre du récipient, où elles forment approximativement un cône. Qr, si lton remplace par un cône la totalité ou même une partie du fond du clarificateur à tourbillon, lteffet de freinage qui vient d'être décrit est réduit en conséquence, avec une réduction proportionnelle de l'efficacité du clarificateur. En outre, on ne peut plus en brasserie, par exemple, lais- ser sécher le dépôt dans une trop forte mesure, mais il faut l'amener dans la cuve de clarification pour obtenir le moût imbibé. Il existe des liquides troubles pour lesquels il n' est pas particulièrement important de récupérer chaque goutte de liquide, mais plutôt d'effectuer la séparation de telle façon que les impuretés puisse être évacuées avec un travail réduit, tout en maintenant la clarification à un degré élevé d'efficacité, par exemple les impuretés des lessives de ~achines à laver les bouteilles, les boues activées des bassins de décantation, les fibres de cellulose des eaux résiduelles de l'industrie de la cellulose, etc.. Dans cea cas, il serait judicieux de remplacer le fond plat du clarificateur à tourbillon par un cône aussi grand que possible, mais lteffet de séparation d'un appareil ainsi construit est alors considérablement réduit, car, non seu lement les conditions d'écoulement ne sont plus conformes, mais en outre le courant périphérique fait constamment touubillonner le contenu du cône. L'invention a donc pour objet de séparer les impu- retés du liquide avec peu de travail et une grande efficacité et ce, a 1'aide d'un agencement très simple. A cet effet, dans le récipient de clarification selon l'invention, la partie centrale de fond est conformée en passage pour la phase aqueuse contenant les impure- tés séparées du liquide à clarifier. De cette façon, les impuretés qui, par suite de l'effet de tourbillon, se rassemblent dans la partie centrale du fond du récipient trouvent leur chemin à travers le dit passage pour parvenir dans un compartiment place sous le fond, duquel elles peuvent être facilement soutirées, dès que leur concentration atteint un certain de gré. Pour infléchir dans une direction horizontale, dans la zone du fond, le courant dirigé vers le bas qui se forme à la périphérie du récipient dans un clarificateur à tourbillon, il s'est révélé avantageux que la partie centrale du fond, conformée en passage, soit entourée d'une partie pleine annulaire, horizontale ou faiblement inclinée vers l'intérieur et vers le bas, et qui se raccorde à la paroi périphérique du récipient, éventuellement par un arrondi. En ce qui concerne la configuration du passage, de nombreuses possibilités sont offertes, qui ne sortent pas du cadre de l'invention. I1 peut être prévu, par exemple, dans la zone centrale du fond une ouverture unique, qu'on ferme ou qu'on laisse ouverte, suivant les besoins. I1 est toutefois plus avantageux de munir la partie centrale du fond d'une pluralité d'ouvertures, donc de 18s perforer ou de la conformer en treillis ou en grille. On peut alors faire varier systématiquement l'aire de la section des ouvertures ou des mailles, par exemple de façon qu'elle augmente au fur et a mesure qu'on se rapproche du centre du fond. Il peut être en outre recommandable de pouvoir régler l'aire de la section de passage des ouvertures. Lorsque la zone centrale du fond ne comporte qu'une seule ouverture, il peut être prévu une fermeture par diaphragme (comme l'obturateur d'un appareil photographique), tandis que dans le cas d'une pluralité d'ouvertures, il est plus commode de leur associer une plaque tournante ou coulissante, munie d'un même groupement d'ouvertures. Le réglage peut dépendre, soit de la nature du liquide trouble à cla- rifier, soit de la façon dont doit se dérouler le processus de clarification. La conformation du passage en zone perforée ou en treillis produit en outre un effet désirable de freinage du courant de liquide créé dans la zone du fond; ce frei- nage favorise très efficacement le dépôt des solides contenus dans le liquide Au-dessous du fond muni d'un passage central, le récipient de clarification selon l'invention peut se prolonger en forme de cône inversé, un orifice de sortie étant prévu au bas de cette partie conique pour l'evacua- tion des impuretés séparées par clarification. De toute façon, l'invention sera bien comprise a 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, dont l'*unique figure est une vue en élévation, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce récipient de clarification. Le récipient de clarification 1 a une forme cylindrique et il est muni dans sa paroi périphérique d'une entrée 2 orientée tangentiellement, par laquelle arrive le liquide à clarifier. On peut évidemment prévoir plusieurs entrées réparties sur la périphérie du récipient et qui débouchent à peu près dans le sens de rotation, le cas é- chéant au-dessus du niveau maximal du liquide. I1 va de 50i que ces entrées ne doivent pas être constituées par des ouvertures ménagées dans la paroi périphérique, mais par des conduites qui aboutissent tangentiellement à la dite paroi. Pour la simplicité du dessin, la figure ne montre qu'une seule entrée 2 conformée en ouverture dans la paroi. Le courant de liquide à clarifier qui arrive dans le récipient doit être légèrement incliné vers le bas, ctest-à-dire vers le fond 3 du récipient et, pour créer l'effet de tourbillon désiré, il doit créer le moins de turbulence possible à son entrée dans la masse liquide. La partie centrale 4 du fond 3 est conformée en passage pour les impuretés qui s'accumulent en cet endroit au cours de la clarification. Dans la forme d'exécution t représentée, cette zone centrale est occupée par un grillage formé de barreaux, qui est particulièrement apte à produire lteffet de freinage désirable dont il a été parlé plus haut. En associant à ce grillage une plaque coulis- sante, on peut, si cela est nécessaire, régler l'aire de la section de passage. Autour de la partie centrale 4 du fond, s'étend une zone annulaire, légèrement inclinée vers l'intérieur et vers le bas, zone qui appartient aussi au fond et qui est pleine. Au-dessous du fond ] , le récipient se prolonge par une paroi 5 en forme de cône inversé, au bas de laquelle est prévu un orifice de sortie 6 pour ltévacuation du résidu de clarification. L'orifice de sortie 7 du liquide clarifié est prévu dans la paroi périphérique du récipient, juste au-dessus du fond. Pour améliorer l'efficacité du clarificateur selon l'invention, il est recommandé d'ajouter au liquide trouble des adjuvants de floculation, par exemple des polyélectrolytes. On a aussi déterminé empiriquement l'avan- tage qu'apporte l'addition supplémentaire au liquide trouble d'une certaine quantité du résidu de clarification. - REVENDICATIONS 1.- Récipient de clarification en forme de solide de révolution, muni d'au moins une entrée orientée tangentiellement et débouchant au-dessus d'un fond sensiblement horizontal du récipient, par laquelle arrive le liquide trouble à clarifier, et d'au moins une sortie prévue dans la zone périphérique du fond pour le liquide clarifié, caractérisé en ce que la partie centrale (4) du fond (3) est conformée en passage pour la phase aqueuse contenant les impuretés séparées- du liquide à clarifier. 2.- Récipient selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la partie centrale (i) du fond, conformée en passage, est entourée d'une partie annulaire pleine, horizontale ou faiblement inclinée vers l'intérieur et vers le bas. 3.- Récipient selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la partie centrale (i) du fond (3) est munie d'une pluralité d'ouvertures (per forations). 4.- Récipient salon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce que la partie centrale 843 du fond (3) est conformée en treillis, en grille ou autre structure ajourée similaire. 5.- Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'aire de la section du passage est réglable, 6.- Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que sa paroi périphéri- que se prolonge au-dessous du fond (3) par une paroi en forme de cône inversé, qui se termine par un orifice d' évacuation du résidu de clarification (6).