Brevet FR2464924A1 — publié le 19810320

La présente invention se rapporte à un procédé et à. une installation utilisés dans le traitement des boues pour concentrer celles-ci. La boue formée, par exemple, au cours du traitement des eaux d'égouts est généralement composée d'au moins 90 % d'eau et elle est rejetée après avoir subi un prétraitement de concentration comportant une injection de produits chimi- ques suivie d'une déshydratation, d'une dessiccation et d'une incinération. L'aggravation progressive de la rigueur des rè- glements gouvernementaux contre la pollution ainsi que les mo- difications des équipements d'assainissement et les change- ments des autres conditions de l'environnement, ont conduit à la production d'une grande quantité de boues possédant une très haute teneur en eau qui doivent donc en premier lieu être con- centrées afin de réduire la charge lors des traitements ulté- rieurs. Dans la technique classique, la boue dans la plupart des cas concentrée dans un épaississeur dans lequel les-soli- des ayant un poids spécifique apparent moyen d'environ 1,03 se déposent par gravité. Malheureusement, dans ce procédé, les solides demandent un temps très long pour se déposer et la boue n'est pas concentrée dans une mesure satisfaisante. Une autre technique classique de concentration des boues est la technique de flottation à air dissous, dans laquelle on laisse l'air dissous sous pression se dégager pour former des bulles qui se fixent aux solides des boues par adsorption. Ce procédé sépare les solides du liquide plus efficacement que la techni- que de concentration utilisant un épaississeur parce que les solides fixés aux bulles s'élèvent avec une vitesse supérieure à celle avec laquelle les solides des boues se déposent par gravité. Dans cette technique, on porte un réservoir contenant de l'eau et de l'air à une pression d'environ 3 à 5 kg/cm pour dissoudre l'air dans l'eau puis, lorsque l'eau contenant de l'air en dissolution a été mélangée avec une boue dans une cu- ve de mélange, la pression de cette cuve est ramenée à la va- leur de la pression atmosphérique pour laisser l'air dissous en excès se dégager et former des bulles d'air dans la masse de la boue contenue dans la cuve. Malheureusement, cette tech- nique n'est pas aussi pratique que celle utilisant un épais- sisseur, et celà pour les raisons suivantes. (1) l'obtention de la pression nécessaire pour dissoudre l'air dans l'eau con- somme une grande quantité d'énergie; (2) l'application et la réduction de la pression exigent un mécanisme complexe qui n'est pas toujours d'un fonctionnement fiable; (3) la quanti- té d'air qui se dissout dans l'eau n'est pas grande, de sorte qu'il ne se forme pas un grand nombre de bulles d'air; (4) les solides sont liés aux gaz par une adsorption physique fai- ble; (5) étant donné que la force d'adsorption des solides est proportionnelle à la surface active des bulles d'air, il est nécessaire que les bulles d'air soient très fines, et (6) on n'obtient pas un rendement de séparation uniforme parce qu'il est difficile de régler la quantité de bulles d'air de telle manière qu'elle suive avec précision les variations de la teneur en solides de la boue à traiter. Dans un procédé très largement utilisé de séparation des solides des boues par adsorption physique des bulles sur des solides, l'élimination des solides ne s'effectue pas avec un grand rendement, sauf si le diamètre moyen des bulles de mousse est relativement petit comparativement au diamètre des particules solides, car la force de liaison entre les solides et les bulles est basée sur le phénomène d'adsorption physique. C'est pourquoi, dans la technique connue, on estime qu'il est nécessaire de former des bulles colloïdales d'un diamètre de à 50 microns par un cycle d'application et de détente de la pression, comme dans la technique de flottation à l'air dis- sous, ou encore en utilisant des pales de rotor rapides tour- nant à une vitesse de 4 000 à 5 000 tr/mn. Lorsqu'on utilise des bulles de diamètre supérieur à 30 ou 50 microns, il est nécessaire d'ajouter aux boues en cours de traitement un flocu- lant polymère afin de faciliter l'adsorption des grosses bulles sur les solides. Toutefois, même si l'on ajoute un floculant polymère, il est essentiel d'utiliser des bulles d'un diamètre inférieur à 100 microns lorsqu'on applique le procédé de l'ad- sorption physique. D'un autre côté, le rapport gaz/solides est lié par une relation étroite à la concentration des solides contenus dans les boues. En général, plus le rapport gaz/solides est élevé, plus le taux de séparation ou de concentration des so- lides est élevé. Toutefois, en ce qui concerne l'adsorption physique, la force de liaison entre les solides et les bulles a une limite. Lorsque le rapport est supérieur à 0,02, la mous- se excédentaire qui n'est pas adsorbée par les solides s'élè- ve dans la boue, en perturbant les solides contenus dans la couche flottante. Ceci se traduit par une réduction de la con- centration des solides. Il en résulte que, lorsqu'on utilise la technique de l'adsorption physique, la concentration des solides après traitement est au maximum de 4 à 5 %o. Le brevet des E.U.A. 3 642 617 décrit un procédé de con- centration des boues d'égouts utilisant une mousse composée de fines bulles d'air formées en mélangeant de l'eau, un surfac- tif et de l'air. Suivant ce procédé, on peut concentrer une boue activée contenant 1 % de solides en une boue contenant 4 % de solides. Cela résulte du fait que le procédé met à profit le phénomène d'adsorption physique entre les solides de la boue et les bulles, et que les bulles de la mousse sont accompagnées d'une grande quantité d'eau qui dilue la boue à traiter. En outre, étant donné que le surfactif utilisé dans ce procédé pour rendre les bulles stables est de préférence un surfactif non ionique, la mousse n'est jamais chargée d'électricité. De plus, bien que le brevet des E.U.A. 3 642 617 ne l'indique pas clairement, on suppose que le diamètre moyen des bulles de la mousse est inférieur à 100 microns. Par suite, le principal but de l'invention est de four- nir un procédé exempt des inconvénients ci-dessus du procédé de flottation à air dissous classique. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé et une installation capables de concentrer les boues avec un rendement élevé. Les caractéristiques et avantages de l'invention ap- paraîtront plus clairement au cours de la description qui va suivre. Sur les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est un schéma de principe de l'installa- tion de flottation à air dissous classique; - la Fig. 2 est un schéma de principe du procédé sui- vant l'invention; - la Fig. 3 est une vue schématique, en perspective avec arrachement partiel, de l'appareil de formation de mousse suivant l'invention; - la Fig. 4 est une vue schématique en élévation et en coupe, de l'appareil de la Fig. 3; - la Fig. 5 est une vue schématique, en perspective avec arrachements partiels, de l'appareil de mélange de mousse suivant l'invention, - la Fig. 6 est une coupe schématique montrant la construction de la partie de l'appareil qui est proche de sa sortie; et la Fig. 7 est une vue-schématique, en perspective avec arrachements partiels, de la machine à racler suivant l'invention. A la suite de diverses études du mécanisme de forma- tion de mousse dans les installations de flottation classi- ques à air dissous, on a constaté que le mécanisme d'applica- tion et de réduction de la pression peut être supprimé en utilisant un agent moussant approprié qui permet de former des bulles ou une mous - se à la pression atmosphérique. On a également constaté que l'on peut régler simplement la dimension des bulles et leur quantité par une agitation mécanique et que les bulles formées de cette manière possèdent une efficacité raisonnable en ce qui concerne l'adsorption et la flottation des solides de la boue. En tenant compte du fait que les solides de la boue sont chargés d'électricité, soit négative, soit positive, on a constaté que l'on peut obtenir une liaison plus stable entre les bulles et ces matières solides en réalisant une ad- sorption électro-chimique des solides sur les bulles et que, alors qu'on considère comme intrinsèquement essentiel dans le procédé de flottation classique à air dissous, d'utiliser de l'eau comme support pour les bulles d'air, les bulles chargées électriquement sont suffisamment stables pour les besoins pra- tiques et elles peuvent être formées sans utiliser de l'eau comme véhicule. L'invention a donc pour objet un procédé de concentra- tion de boues qui consiste à introduire un gaz dans une phase liquide qui contient un agent moussant pour former des bulles et un agent électrisant pour produire des bulles chargées d'é- lectricité, à mélanger les bulles avec la boue à traiter pour adsorber les bulles sur les solides de cette boue et à intro- duire le mélange bulles-boue résultant dans une zone de flotta- tion dans laquelle les solides de la-boue et les bulles adsor- bées s'élèvent et flottent pour se séparer de la phase liquide. Dans ce procédé, les bulles sont chargées électriquement de manière à être stables et elles restent adsorbées sur les so- lides de la boue de façon plus stable que lorsqu'elles ne sont pas chargées. Le principe de la flottation qui est mis en oeuvre dans le procédé suivant l'invention est le même que celui uti- lisé dans le procédé de flottation classique à air dissous dans lequel les bulles sont adsorbées sur des matières solides ou flocons (possédant un poids spécifique apparent d'envi- ron 1,02 à 1,30) de manière à réduire leurs poids spécifique apparent à une valeur-inférieure à 1,0 (le poids spécifique de l'eau) de sorte qu'ils flottent à la surface de l'eau. Toute- fois, dans la technique classique, les bulles sont liées aux solides par un phénomène d'adsorption physique. L'efficacité de l'adsorption physique dépend de la surface des bulles de sorte que la dimension des bulles doit être suffisamment pe- tite comparativement à la dimension des particules de l'écume ou la matière floculée et il s'est révélé difficile de mai- triser la formation de bulles fines par le cycle d'applica- tion et de détente de la pression. En outre, étant donné que les bulles d'air sont formées par le relâchement de la pres- sion de l'eau sous pression lorsque cette eau est mélangée à la boue à traiter, il est inévitable d'obtenir une dilution de la boue et il devient donc nécessaire d'utiliser un concen- trateur de boue de grande dimension. Suivant l'invention, une zone ou un appareil de for- mation de mousse destiné à former des bulles en utilisant un agent moussant approprié est prévu indépendamment du mélangeur boue-bulles et la boue à traiter est mélangée uniquement avec ces bulles. En traitant - la surface des bulles à l'aide d'un agent électrisant pour charger ces bulles d'électricité, soit positive, soit négative, on obtient que les flocons ou solides sont adsorbés sur les bulles par un phénomène électrochimique (par agglomération des bulles et des solides) de façon à réa- liser une liaison encore plus stable entre les solides et les bulles. Les solides sont chargés négativement lorsque la boue à traiter est composée d'une matière organique et ils sont chargés positivement lorsque la boue est composée d'une matiè- re inorganique. La charge électrique des bulles est ainsi in- verse de celle des solides de la boue à traiter. Suivant l'invention, la mousse est formée simplement par le-dégagement de bulles de gaz (par exemple de l'air ou de l'oxygène) dans une phase liquide qui contient un agent mous- sant et un agent électrisant et la dimension des bulles résul- tantes peut facilement être réduite par agitation mécanique. On peut citer comme exemples typiques d'agents moussants les surfactifs cationiques tels qu'un sel d'alkylamine ou un sel d'ammonium quaternaire. Ce procédC permet d'utiliser un composé quelconque sans limitation particulière, du moment que ce com- posé est capable de former des bulles sans exiger de support, a la différence du procédé de flottation classique à air dis- sous qui ne permet pas de former des bulles d'air en l'absence d'eau utilisée comme véhicule. Cet agent moussant est ajouté à une phase liquide qui est généralement de l'eau et peut étre constituée par une partie de l'eau clarifiée obtenue dans la zone de flottation. Suivant l'invention, on règle la dimension des bulles à former en agitant mécaniquement la phase liquide à laquelle l'agent moussant a été ajouté et cette agitation mécanique peut être assurée par un homogénéiseur du type turboagitateur. En accroissant la vitesse de rotation, on obtient des bulles plus petites mais, du point de vue économique, on préfère des bulles d'une dimension de 300 à 500 microns. Dans le dispositif de flottation classique à air dissous on forme généralement des bulles d'air possédant une dimension inférieure à environ microns. Dans une forme de réalisation préférée, l'appareil de formation de mousse suivant l'invention comprend: une cuve d'agitation, des moyens d'agitation montés dans la cuve d'a- gitation pour former des bulles en dispersant et en diffusant l'air qui entre, dans un produit chimique liquide également introduit dans la cuve; une chambre de mousse ménagée dans la partie supérieure de la cuve et destinée à recevoir les bulles qui s'élèvent à la surface du produit chimique liquide par sui- te de l'agitation de l'air et de ce produit chimique; une zone de séparation du liquide dans laquelle les bulles sortant de la chambre de mousse sont retenues temporairement jusqu'à ce que le produit chimique soit séparé des bulles; des moyens de récupération des bulles, destinés à récupérer les bulles dans la zone de séparation du liquide; et des moyens de recyclage qui servent à renvoyer à la cuve d'agitation le produit chimi- que qui a été séparé par les moyens de séparation du liquide. Les moyens d'agitation sont de préférence entraînés en rotation à 1 o0o tr/mn. Les bulles ainsi formées sont stables en elle-même et peuvent être mélangées avec une boue introduite en quantité juste suffisante pour adsorber les solides contenus dans la boue. On peut produire des bulles chargées positivement ou né- gativement en utilisant un agent électrisant, par exemple un agent surfactif cationique ou anionique, en même temps que l'agent moussant, et ces bulles sont plus stables et forment une liaison encore plus forte avec les solides contenus dans la boue. Les bulles peuvent être mélangées à la boue à traiter, simplement en les refoulant dans le passage qui transporte la boue. Dans un mode particulier de formation de ce mélange, les bulles peuvent être introduites dans une cuve de mélange par un transporteur a vis ou un transporteur pneumatique ou encore elles peuvent être directement introduites dans une boue à traiter au moyen d'un éjecteur qui renvoie les bulles dans le passage de la boue. L'utilisation d'une cuve d'agitation séparée pour le mélange a simplement pour effet d'allonger le temps nécessaire à la boue contenant les bulles pour atteindre la cuve de flot- tation et de permettre à la boue de se séparer en écume et en eau avant d'atteindre la cuve de flottation. Des bulles préfor- mées peuvent être envoyées directement à une cuve de flotta- tion dans laquelle elles sont mélangées avec la boue à traiter pour séparer les solides de la boue par flottation mais cet arrangement exige pour l'acheminement des bulles une pression qui nécessite l'utilisation d'un liquide véhicule, ce qui se traduit par une dilution inutile de la boue. Dans une forme préférée de réalisation, l'appareil de mélange suivant l'invention comprend: une cuve de mélange cy- lindrique équipée d'au moins un agitateur monté sur un arbre; une entrée de mousse par laquelle des bulles préformées sont introduites dans la cuve de mélange; une entrée de fluide, en amont de cette entrée de mousse, pour alimenter la cuve de mé- lange en fluide à traiter; une sortie par laquelle est dé- chargé un mélange comprenant les bulles mélangées avec un é- coulement forcé formé par l'action de l'agitateur et s'écou- lant en aval de la cuve de mélange; et un agitateur monté à proximité de la sortie pour provoquer un brassage accéléré du mélange. Le mélange bouebulles résultant de l'opération est ensuite envoyé à la zone de flottation, dans laquelle les so- lides de la boue s'élèvent à la surface de l'eau. Les solides flottant à la surface de l'eau doivent être évacués de la par- tie supérieure de la cuve de séparation par une machine racleu- se. Dans la technique classique, les solides flottants sont amenés à une rigole par un racleur qui tourne sur la surface de l'eau autour de l'axe central de la cuve de flottation (ou de séparation) à une vitesse constante. Toutefois, ce procédé a fréquemment pour effet que l'on recueille non seulement les solides flottants mais également une grande quantité de l'eau sous-jacente, ce qui ne permet pas d'atteindre le but visé con- sistant à réaliser une concentration adéquate des-solides. En outre, le racleur tournant pétrit les solides une fois raclés, et rend ainsi plus difficile la séparation ultérieure entre l'humidité et les solides. C'est pourquoi, dans une forme préférée de réalisation de l'invention, la machine racleuse comprend une racle entrat- née par un arbre qui porte une lame racleuse disposée à peu près horizontalement, des moyens d'entratnement comprenant plu- sieurs raclettes qui se déplacent sur la lame racleuse dans une direction radiale pour entraîner, dans cette direction ra- diale de la racle, une masse raclée qui a été découpée à l'aide de la lame racleuse sous l'action de la rotation de la racle et qui est transportée sur cette lame racleuse, et des moyens de transmission servant à transformer le mouvement de rotation de l'arbre d'entraînement de la racle en translation des raclettes. L'invention va maintenant être décrite en détails, en référence aux dessins annexés. La Fig. 1 est un schéma de principe de l'installation de flottation à air dissous connue. La boue provenant d'une conduite 1 est amenée à une cuve de mélange 2 dans laquelle elle est mélangée avec un floculant arrivant par une ligne-3, pour former une masse floculée on écume des solides en suspen- sion dans la boue. La boue est ensuite transportée le long d'une conduite 4 à une cuve de flottation 5. Une partie de l'eau clarifiée est évacuée de la cuve de flottation 5 par une conduite 6 et mise sous pression à l'aide d'une pompe 7. De l'air fourni par un compresseur 8 est mélangé à cette eau cla- rifiée dans un mélangeur 9 et dissous sous pression dans une cuve à pression 10. L'eau qui contient ainsi de l'air dissous sous pression est transportée par une conduite 11 et introdui- te dans le courant de boue qui circule dans la conduite 4 à travers un détendeur 12, après quoi l'air dissous se dégage pour former des bulles d'air qui sont adsorbées sur les solides de la boue. Le mélange bouebulles résultant est envoyé par la conduite 4 à la cuve de flottation 5 dans laquelle les solides, enveloppés dans des bulles qui ont un poids spécifique apparent inférieur à celui de l'eau, s'élèvent à la surface et sont re- cueillis par une conduite 13 qui les envoie aux postes de trai- tement suivants. La Fig. 2 est un schéma de principe du procédé de con- centration de la boue suivant l'invention. La boue arrivant par une conduite 21 est envoyée à une zone de mélange (cuve de mélange) 22, dans laquelle elle est mélangée à des bulles char- gées d'électricité qui arrivent par une conduite 23. La zone de mélange est munie d'un agitateur approprié (non représenté). Les bulles mélangées à la boue sont non seulement adsorbées sur les solides de la boue (ayant un poids spécifique apparent d'environ 1,02 à 1, 3) mais elles sont également emprisonnées dans les solides qui ont été finement divisés par l'action de l'agitateur. Le mélange boue-bulles résultant a maintenant un poids spécifique apparent d'environ 0,4 à 0,6. Le mélange est ensuite transporté à travers une conduite 24 jusqu'à une zone il de flottation 25 dans laquelle la séparation entre les solides et la boue s'effectue en environ 30 mn et o les solides sont récupérés au moyen d'une conduite 26 pour être envoyés aux postes de traitement suivants. Les solides présents dans la boue à traiter ont été récupérés presque totalement et la te- neur en solides a été amenée à environ 9 % ou plus; L'eau clarifiée est évacuée de la zone de flottation par une conduite 27 et une partie de cette eau est envoyée à une zone de conditionnement 28, dans laquelle elle est mé- langée à un agent moussant et à un agent électrisant arrivant par une conduite 29. L'agent moussant est ajouté en une quan- tité d'environ 0,15 g par litre d'eau séparée et l'agent élec- trisant est utilisé dans une quantité d'environ 0,3 à 0,7 g par litre d'eau. L'eau clarifiée contenant l'agent moussant et l'agent électrisant est envoyée par une pompe 30 à une zone 31 de formation de la mousse dans laquelle elle est mélangée à un gaz (air ou oxygène) arrivant par une conduite 32 pour former des bulles chargées d'électricité. Suivant l'invention, on obtient des bulles suffisamment petites simplement en fai- sant barbotter le gaz à travers l'eau clarifiée, mais on peut utiliser un agitateur dans la zone de formation de la mousse pour agiter l'eau et limiter la dimension des bulles à former. Les bulles résultantes sont transmises par la conduite 23 à la zone de mélange ainsi qu'onl'aW décrit plus haut. A la diffé- rence de l'installation de flottation classique à air dissous, l'invention n'utilise pas d'eau comme véhicule pour former les bulles et, de cette façon, les bulles peuvent être acheminées seules à la zone de mélange 22 ou-à la cuve de mélange par des moyens simples tels qu'un transporteur à vis ou un transporteur pneumati- que. Dans une variante de réalisation de l'invention, on n'utilise pas de cuve de mélange et les bulles peuvent être envoyées directement à la boue par l'action d'un éjecteur. Les solides qui ont été séparés de la boue par le pro- cédé suivant l'invention ont un poids spécifique apparent de 0,4 à 0,6, généralement inférieur à 0,5, et la valeur de ce poids spécifique est nettement inférieure à la valeur de 0,8 ou 0,9 que l'on obtient avec le procédé de flottation à air dissous classique. La boue concentrée ainsi obtenue est spon- gieuse et élastique et peut être pressée entre des rouleaux sans qu'on n'ait à y ajouter de produit chimique comme cela est nécessaire dans le procédé classique de concentration des boues. La facilité de manutention et de traitement qui en ré- sulte, ajoutée à l'élimination de l'utilisation d'un produit chimique, constituent des grands avantages de l'invention. La séparation désirée de l'eau peut également être obtenue facilement par centrifugation parce que les solides sont solidement liés aux bulles et que le mélange solides-bul- les a généralement un poids spécifique apparent de 0,5 ou moins. Un autre avantage de l'invention est une simplification appréciable du traitement général de la boue car le concentré de boue obtenu en introduisant de l'oxygène dans l'eau clari- fiée pour former les bulles peut être soumis tel quel à une digestion aérobie consécutive des solides. La Fig. 3 est une vue-schématique, en perspective avec arrachements partiels, d'une forme préférée de réalisation de l'appareil de formation de mousse suivant l'invention; et la Fig. 4 est une vue schématique en élévation et en coupe de l'appareil de formation de mousse de la Fig. 3. Sur ces deux Figures, les éléments analogues sont désignés par les mêmes références. L'appareil de formation de mousse représenté comprend deux cylindres coaxiaux 41 et 42, respectivement intérieur et extérieur, qui ont une base commune. La description donnée ci- après concerne principalement la Fig. 3 mais la Fig.4 montre avec plus de détails combient les bulles sont formées dans l'ap- pareil suivant l'invention et il est donc évident que l'expli- cation de la Fig.3 s'applique également à la Fig. 4. De l'air et un produit chimique liquide contenant un agent moussant et un agent électrisant arrivant par une condui- te 43 sont introduits par dessous, comme indiqué par la flèche sur la Fig. 3, dans une cuve d'agitation 45, à travers un dif- fuseur 44 et, dans cette cuve d'agitation 45, l'air est dis- persé et diffusé dans le produit chimique au moyen d'un agita- teur 46. La référence 47 désigne le produit chimique contenu dans la cuve d'agitation. Le mélange gaz-liquide contenant des bulles ainsi formées par l'agitation de l'air et du produit chimique s'élève à la surface 48 de la masse de produit chimi- que liquide et monte le long de la cuve d'agitation pour dé- border à travers un plateau annulaire intérieur 49 avant de pénétrer dans une chambre de mousse 50. La chambre de mousse comprend un premier espace annulaire défini par le plateau annulaire intérieur 49, un plateau annulaire extérieur 51 et le cylindre extérieur 41. Les bulles qui sont repoussées le long du plateau annulaire intérieur 49 vers le plateau annu- laire extérieur 51 traversent des ouvertures annulaires 52 mé- nagées dans le plateau annulaire extérieur et pénètrent dans une zone 53 de séparation du liquide. Cette zone 53 de sépa- ration du liquide comprend un deuxième espace annulaire au dessus de la portion de la surface 48 délimitée par le cylin- dre extérieur 41 et le cylindre intérieur 42. En même temps que les bulles descendent le long de la zone 53, le produit chimique en excès est évacué par gravité et récupéré à partir de la surface 48. Un trou de communication 54 est prévu au bas de la cuve d'agitation constituée par le cylindre intérieur 42, de sorte que la surface libre du liquide contenu dans la cuve d'agitation se trouve au même niveau que la surface libre du liquide contenu dans le deuxième espace annulaire. Les bul- les, qui ont été libérées du produit chimique en excès dans la zone 53 de séparation du liquide, sortent par un moyen de ré- cupération de la mousse 55 qui est constitué par une conduite débouchantdans le deuxième espace annulaire et sont évacuées de l'installation suivant l'invention comme l'indique la flè- che sur la Fig.3. Une chicane 56 est prévue dans la cuve d'a- * gitation pour empêcher le produit chimique liquide d'accompa- gner le mouvement de rotation de l'agitateur. Sur la Fig.3, la référence M désigne un moteur. Les bulles chargées d'électricité sortant de l'appa- reil de formation de la mousse sont mélangées avec un excé- dent de boue par un moyen approprié et elles se fixent aux; solides de la boue et les font flotter pour accroître la con- centration des solides. Dans la forme de réalisation repré- sentée, l'appareil est composé de cylindres coaxiaux, respec- tivement intérieur et extérieur, et cet arrangement est avan- tageux pour la réalisation d'un appareil compact. Il n'y a pas de limitation particulière en ce qui con- cerne le point o l'air et le produit chimique sont introduits dans la cuve d'agitation mais, si l'on effectue l'agitation à l'aide d'un agitateur monté au centre de la cuve, l'air et les produits chimiques sont de préférence introduits au milieu du fond de la cuve. Pour obtenir des bulles encore plus peti- tes, on peut utiliser deux agitateurs. La chambre à mousse est de préférence directement au-dessus de la cuve d'agitation de manière à tirer profit du mouvement d'élévation que le mé- lange gaz-liquide contenant des bulles effectue pendant l'a- gitation mais, dans une autre forme de réalisation, les bulles peuvent être évacuées à travers-la paroi latérale d'une cuve d'agitation dont la partie supérieure est fermée. La fonction de la chambre à mousse est non seulement de recevoir les bulles provenant de la cuve d'agitation mais également de séparer le liquide des bulles en retenant ces dernières pendant un temps approprié. Les bulles provenant de la chambre à mousse pénè- trent dans la zone de séparation du liquide à travers plusieurs ouvertures annulaires. Ces ouvertures peuvent être remplacées par des fentes annulaires ou par une structure en grille. En variante, la chambre à mousse peut être intégrée à la zone de séparation du liquide. En d'autres termes, les bul- les peuvent être récupérées directement à partir de la chambre à mousse à la fin de la séparation complète du liquide contenu dans la chambre. Par exemple, une cuve contenant un produit chimique liquide et équipée d'un agitateur peut être divisée en deux zones qui communiquent entre elles par une ouverture centrale ou périphérique (annulaire). Dans cet arrangement, la zone inférieure, qui renferme la surface libre du produit chimique liquide, définit la cuve d'agitation et l'air et le produit chimique acheminés sont mélangés sous l'effet de l'agitation assurée par l'agitateur, pour former des bulles. Les bulles montent à la surface du produit chimique liquide pour pénétrer dans la zone supérieure., La zone supérieure sert à la fois de chambre de mousse et de zone de séparation du li- quide et, lorsque les produits chimiques liquides sont retenus dans cette zone, pendant une période donnée, les produits chi- miques en excès se séparent par gravité. Par conséquent, les bulles peuvent être directement évacuées de la zone supérieure. Dans une variante de réalisation, un plateau intérieur est in- cliné vers le bas, soit du centre vers l'extérieur,Soit de la périphérie vers l'intérieur et ceci permet de renvoyer à la cu- ve d'agitation les produits chimiques en excès qui ont été sé- parés. Le but de l'addition-des produits chimiques est de fa- ciliter la formation des bulles et de charger les-bulles for- mées d'électricité, soit positive, soit négative. En général, on utilise comme agent électrisant un floculant polymère ou un surfactif. Le choix de l'agent électrisant n'est pas limité à un agent donné, la seule condition est qu'il puisse produire des bulles chargées électriquement. La Fig. 5 est une vue schématique, en perspective avec arrachements partiels, d'une forme préférée de réalisation de l'appareil de mélange de la mousse suivant l'invention. La Fig. 6 est une coupe transversale schématique montrant des détails du mécanisme servant à assurer un brassage accéléré du mélange composé d'un courant forcé de fluide et de bulles préformées La Fig. 5 montre un appareil 61 de mélange de mousse, suivant l'invention, qui est constitué par une cuve de brassage cylindrique 63 équipée d'au moins un agitateur (agitateur de brassage 62) monté sur un arbre. Les bulles préformées à l'aide d'un appareil de formation de mousse approprié sont introduites dans la cuve de brassage par une entrée de mousse 64, comme indiqué par la flèche, et un fluide contenant des solides, par exemple une boue excédentaire, qu'il s'agit de traiter est introduit dans la cuve de brassage par une entrée-de flui- de 65, comme indiqué par la flèche. L'agitateur 62 est entrai- né par un moteur M pour engendrer à force un tourbillon dans le fluide. Les bulles chargées d'électricité arrivant par l'entrée de mousse 64 sont attirées dans le tourbillon et mé- langées au fluide en même temps qu'elles s'écoulent de haut en bas suivant le mouvement du tourbillon. Ainsi que représenté, - un autre agitateur 67 est prévu à proximité d'une sortie 66 pour accélérer la vitesse de circulation du fluide dans lequel les bulles sont dispersées. L'agitateur coopère avec un guide 68 qui l'entoure pour mettre le fluide sous. pression (ou ac- croître sa vitesse) afin de l'envoyer au fond d'une cuve de flottation (non représentée). Ainsi que la Fig. 6 le montre plus précisément, l'agitateur 67 coopère avec le guide 68 pour former une pompe. Par conséquent, vis-à-vis de la cuve de bras- sage, l'agitateur 67 forme un moyen de propulsion qui refoule le fluide arrivant en aval de la cuve de brassage, et permet ainsi au fluide de s'écouler de haut en bas avec une vitesse suffisamment élevée. Les agitateurs 62 et 67 peuvent être coa- xiaux et entraînés conjointement par un moteur M. Cet arrange- ment fournit un appareil de brassage compact. Il convient de remarquer que la vitesse du fluide qui est refoulée et s'écoule en aval de la cuve de brassage doit être supérieure à celle des bulles qui flottent à la surface du fluide stationnaire. L'agitateur 67 peut être du type à hélice ou à vis pourvu qu'il imprime crée un écoulement forcé du fluide arri- vant qui s'écoule en aval de la cuve de brassage. L'invention est décrite dans le cas o la cuve de brassage est un cylindre vertical mais on obtient le même effet si cette cuve est un cylindre couché. Ainsi que décrit, suivant une forme préférée de réali- sation de l'invention, des bulles préformées peuvent être di- s* rectement mélangées avec le fluide à traiter, par exemple avec une boue en excès, sans utiliser de fluide véhicule et, par conséquent, en mélangeant les bulles avec le fluide juste avant qu'elles ne pénètrent dans la cuve de flottation, la séparation entre les bulles et le fluide ne se produit que dans la cuve de flottation. Un autre avantage est que, étant donné que l'ap- pareil de mélange ou de brassage suivant l'invention est très petit et se comporte également comme une pompe, on peut réduire la dimension de l'ensemble de l'installation de traitement en montant cet appareil dans un tube d'alimentation en fluide. La Fig. 7 est une vue schématique, en perspective avec arrachement partiel, d'une cuve de flottation incorporée dans un concentrateur de boue équipé d'une machine racleuse, suivant une forme préférée de réalisation de l'invention. Avec la ma- chine racleuse classique, les solides raclés "roulent" en avant du racleur en même temps que ce dernier se déplace et, en con- séquence, les solides prennent de l'eau sur la surface libre de la masse d'eau et sont pétris avec l'eau pour former une masse crémeuse. Il est très difficle de séparer l'eau de cette masse crémeuse dans une phase suivante. Il se produit quelque- fois que les solides flottants soient poussés au-dessous de la lame racleuse, qui ne peut donc pas-les racler. En outre, une trémie qui a en général une section en forme de secteur de cer- cle dont l'angle d'ouverture est d'environ 600, réduit l'espace effectif de flottation et gène la flottation des solides. A la limite, les solides peuvent se séparer des bulles de gaz et se redéposer. Comme on peut le voir en se référant à la Fig.7, une cuve de flottation 71 présente dans sa partie basse une entrée 72 par laquelle la boue à traiter, par exemple la boue en excès, est introduite dans la cuve en même temps que les bulles qui se fixent aux solides de la boue et font flotter ces derniers. La référence 73 désigne la couche de solides flottants contenus dans la boue concentrée. Suivant l'invention, une machine ra- cleuse 74 comprend une racle 77 et un moyen d'entra nement 78, et la racle 77 comporte une lame racleuse horizontale 76 mon- tée sur un arbre 75 de manière à permettre le réglage de sa position en hauteur. Dans la forme de réalisation représentée, les moyens d'entraînement 78 sont constitués par des plaques ou raclettes 81 qui sont fixées à une cha ne 79 avec un écartement donné et se déplacent sur un épaulement 80 de la lame racleuse 76, du centre vers l'extérieur dans une direc- tion radiale de la cuve de flottation 71. Une roue d'engrenage fixe 82 montée sur l'arbre 75 est reliée par une chaîne à un pignon rotatif 83 fixé à la racle 77 pour constituer un moyen de transmission. Lorsque le pignon 83 tourne, la chaîne 79 à laquelle les raclettes sont fixées est entraînée en rotation. Par conséquent, à la suite de la rotation de l'arbre 75 qui est entraîné par l'intermédiaire d'un mécanisme réducteur 84, la racle 77 et la lame racleuse 76 coupent les solides flot- tants suivant un plan horizontal pendant qu'elles tournent au- tour de l'arbre 75 au niveau de la surface du liquide dans la cuve de flottation. Les raclettes 81 qui constituent les moyens d'entraînement 78 se déplacent le long de la lame racleuse 76, du centre vers l'extérieur dans une direction radiale, en ré- ponse à la rotation de la chaîne 79 qui résulte de la rotation relative de la roue fixe 82 et du pignon 83. De cette façon, les raclettes 81 entra nent la tranche des solides flottants portée par la lame 76, vers une fosse qui entoure la cuve de flottation 71 et les déverse dans cette fosse. Les raclettes effectuent cette opération d'entratnement et de déversement sans aucun pétrissage des matières solides. La machine racleuse suivant l'invention est équipée d'un déversoir de trop-plein mobile-86 à l'aide duquel on peut faire varier l'épaisseur de la couche de solides flottants en réglant le niveau de l'eau introduite dans la cuve de flottation. En outre, par modifica- tion de l'épaisseur de la couche de solides flottants, on peut régler la teneur finale en solides. Ainsi que décrit, suivant l'invention, les solides flot- tants sont tranchés ou découpés dans un plan horizontal par une lame racleuse sans subir de pétrissage ni de malaxage et sans entra ner d'eau. En bref, les solides flottants sont évacués après avoir effectué un déplacement ?parallèleTT à la surface des liquides contenus dans la cuve de flottation, sans êtres malaxés et sans prélever d'eau à la surface du liquide. Il en résulte que la déshydratation de la boue concentrée, exécutée dans une phase suivante, devient très facile. Dans la forme de réalisation représentée, on utilise un ensemble de raclettes pour entraîner et évacuer la tranche de matières solides portés par la lame racleuse. Si nécessaire, les raclettes peuvent être agencées pour se déplacer radiale- ment de l'extérieur vers l'intérieur. EXEMPLES EXEMxPLE 1 On a concentré par le procédé suivant l'invention une boue excédentaire formée par le procédé de la boue activée, en utilisant un appareil du type représenté sur la Fig. 2. Les matières solides de la boue avaient un poids spécifique appa- rent de 1,03 et un pH de 6,8. A l'eau clarifiée séparée de la cuve de flottation, on a ajouté 0,15 g de chlorure de lauryl- triméthylammonium (agent moussant) par litre d'eau clarifiée et 0,25 à 0, 5 g d'un sel de copolymère de vinylpyridine (agent polymère électrisant) par litre d'eau clarifiée, et le mélange obtenu a été acheminé à la zone de formation de mousse dans laquelle il a été agité mécaniquement à l'aide d'un homogénéi- seur. Les bulles formées ont été refoulées jusque dans la cuve de brassage, dans laquelle elles ont été mélangées à la boue, qui étaient introduite à un débit de 2 litres à la minute. A- près environ 10 mn de mélange sous agitation, le mélange de bulles et de boue a été envoyé à la cuve de flottation dans la- quelle les solides ont été séparés de la boue pendant une pé- riode d'environ 30 mn. Les résultats obtenus sont indiqués au tableau 1 ci-dessous: TABLEAU 1 o O * La mousse est composée de 79 % d'air et de 31 % d'eau. 0% 4'o Concentra-Quantité Rapport gaz/Concentration des produitsSolides flottantsTeneur en tion de lade mous- solides chimiques dans la boue Concen- Poids sp-solides de boue se en pro- xair (g) PV b( por senpoVide()) ssurfactifr6actif tration cifique rificla-e (ppm)de la(g) polymènre (5) apparent de la boue (ppm) (ppm) (ppm) boue (%)............. 4857 10 0,027 3,2 7 8,4 0,53 42 ,,., l ,..DTD: 10950 20 0,047 6,3 14 9,1 0,58 23 ,.,i.... 10950 40 0,095 12,6 28 9,3 0,36 21 19430 20 0,013 6,3 21 9,9 0,64 22 1 32...I. -0 _403 - _ 10430 20 0,027. 12,6 42 10,8 0,39 20 I. . l, _J Ei%!PLE 2 On a effectué une série d'essais en utilisant l'ins- tallation représentée sur les Fig. 2 à 7. L'agent moussant était le chlorure de lauryltriméthylammonium et l'agent élec- trisant un réactif polymère à base de sel d'un copolymère de vinylpiridine. Ces agents étaient ajoutés à raison de 0,2 - 0,35 g par litre d'eau clarifiée provenant de la zone de flot- tation. Le mélange résultant était envoyé à la cuve de forma- tion de mousse, dans laquelle il était agité mécaniquement par des ailettes de turbine de manière à former des bulles chargées d'électricité qui étaient refoulées dans la zone de mélange, et combinées dans cette zone avec la boue amenée à un débit de 11 à 20 1/mn. On a ainsi concentré une boue conte- nant 0,8 % de solides en une boue contenant 5 à 9 % de solides. Les résultats sont résumés au tableau 2. Sur ce tableau, l'in- dication niveau d'eau signifie le niveau du liquide contenu dans la cuve de flottation, que l'on peut règler à l'aide d'un déversoir mobile pour faire varier le temps de séjour de l'é- cume dans la cuve. Le temps de séjour est déterminé en fonction du volume d'écume surmontant la surface libre de l'eau. A titre de comparaison, on a effectué le même essai en l'absence de floculant polymère. Toutefois, dans cet essai sans floculant polymère, la flottation des solides n'a pas été satisfaisante. L'eau séparée contenait une quantité de solides relativement grande. Les données expérimentales résultantes montrent donc que l'on n'a pas obtenu une séparation satis- faisante des solides. TABLEAU 2 lDébit de Concentra- ProduitsNivea CÀharges de Rapport gaz/ Concen-Poids Solides dans Essai sju Essai boue à tion ini- chimiques d'eau sd oursolides par solides tration spécifique l'eau n deltraitertiale des ajoutésdla unité de (àir (kg) finale apparent s6parée n traiter tiale des ajoutés (i) sufedeso(p) (1/h (a) solidssepm surfa.ge des so- (ppm) _ (V)solides(pp(r) (kgn/m)h) (solides (kg) lides () -(%) _ _ _ _ d e s _ _ (_ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 1288 0,43 33,2 932 10,4 16,3 0,10 5,16 0,53 9 2 1200 0 43 35,7 915 17 6 15,2 0,10 6, 33.0,57 5 3 1257 0 43 29,2 900 20,4 15,9 0,09 7,25 0,55 6 4 1212 0,42 36,5 900 20,6 15,3 0,10 7,35 0,53 - 1209 0,42 39,8 880 22,0 15,2 0,10 8,20 0,49 10 6 1174 0 42 36,5 855 25,0 14,9 0,10 9,25 0,51 10 7 665 0 83 47,1 900 19',6 16,5 0,06 6, 15 0,63 5 8 672 0,83 45,4 890 26,5 16,7 0,06 7,63 0,65 9 624 0,83 46,8 875 34,5 15,5 0,06 8,13 0,59 9 681 0 83 46,3 860 40 0. 16,9 0,06 9,18 0,67 10 11 675 O 83 45,9 855 42,0 16, 8 0, 06 9,22 0,61 7 Note: 1) diamètre moyen de la mousse: 300 à 500 microns 2) la quantité de produits chimiques ajoutés est exprimée en pourcentage de la quantité de boues introduites Le procédé suivant l'invention permet donc d'attein- dre ce résultat simplement par un mélange mécanique de la boue avec des bulles en quantité suffisante pour adsorber les so- lides de la boue. Les bulles chargées d'électricité sont suf- fisamment stables pour ne pas s'agglomérer, même lorsqu'elles sont mélangées avec la boue sous agitation. Au contraire, el- les ont tendance à pénétrer dans une écume de solides aggrégés, de manière à réduire le poids spécifique apparent de ces so- lides à une valeur d'environ 0,4 à 0,5. Suivant l'invention, on produit une écume de solides fortement liés aux bulles. Etant donné que, on ajoute unique- ment des bulles (et pas d'eau) à la boue à traiter on peut sé- parer pratiquement la totalité des solides contenus dans la boue en modifiant de façon appropriée le débit d'alimentation des bulles. La formation, le transport et le mélange des bulles peuvent être effectués à la pression atmosphérique, ce qui per- met d'utiliser un équipement simplifié, réduit la consommation d'énergie et de combustible, assure un fonctionnement constant et diminue considérablement lfinvestissement initial. La con- centration finale des solides dans la boue est augmentée d'en- viron 50 % comparativement à celle que lion obtient avec le procédé de flottation à air dissous, classique. Ainsi que décrit, le procédé suivant l'invention permet de concentrer rapidement et facilement la boue excédentaire fournie par une installation de traitement des eaux usées, pour réduire son volume de façon que pendant le traitement la chargé soit diminuée. Les principales sources de boues qui peuvent être traitées par le procédé suivant l'invention com-- prennent, notamment, les eaux usées provenant des installations de traitement des eaux d'égouts, les eaux usées des mines, les eaux usées résultant des travaux de creusement de tunnels et les eaux usées industrielles. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Procédé de concentration de boue, caractérisé en ce qu'on introduit des bulles de gaz dans une phase liquide contenant un agent moussant et un agent électrisant de maniè- re à former des bulles chargées d'électricité, on mélange les bulles ainsi formées avec la boue à traiter pour fixer les bulles sur les solides de la boue par un phénomène d'adsorp- tion et on introduit le mélange résultant de bulles et de boues dans une zone de flottation dans laquelle les solides fixés aux bulles flottent en se séparant de la phase liquide. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz est de l'air ou de l'oxygène et que l'agent é- lectrisant est un agent polymère ou un agent surfactif catio- nique ou anionique. 3 - Installation pour la concentration des boues, ca- ractérisée en ce qu'elle comprend une zone de mélange (22), une zone de flottation (25) et une zone de formation de mousse (31), des moyens (27, 28) pour évacuer de la zone de flotta- tion une partie de l'eau clarifiée et ajouter un agent mous- sant et un agent électrisant à cette eau, des moyens (30) pour alimenter la zone de formation de mousse avec une partie de. l'eau clarifiée contenant l'agent moussant et l'agent électri- sant des moyens (32) pour acheminer un gaz à la zone de forma- tion de mousse afin de former des-bulles chargées d'électricité dans l'eau clarifiée qui contient l'agent moussant et l'agent électrisant et des moyens (23) pour envoyer les bulles obtenues à la zone de mélange. 4 - Installation suivant la revendication 3, caractéri- sée en ce que la zone (31) de formation de mousse est consti- tuée par un appareil de formation de mousse comprenant: une cuve d'agitation (45); des moyens d'agitation (46) montés dans la cuve d'agitation et formant les bulles chargées d'électrici- té en dispersant et en diffusant l'air introduit dans la cuve dans une phase liquide qui contient l'agent moussant et l'a- gent électrisant également introduit dans la cuve; une chambre de mousse (50) ménagée dans la partie supérieure de la cuve et recevant les bulles qui s'élèvent à la surface de la phase liquide par suite de l'agitation de l'air et de cette phase liquide; une zone (53) de séparation du liquide dans laquelle des bulles provenant de la chambre de mousse sont retenues temporairement jusqu'à ce que le liquide se soit séparé d'elles; des moyens (55) d'extraction des bulles pour récupérer les bul- les de la zone de séparation du liquide et des moyens de recy- clage (54) pour renvoyer à la cuve d'agitation le liquide qui a été séparé par les moyens de séparation du liquide. - Installation suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que l'appareil de formation de mousse comprend des cylindres intérieur (42) et extérieur (41) ainsi qu'un plateau annulaire intérieur (49) et un plateau extérieur (51) montés à la partie supérieure du cylindre intérieur (41), la cuve d'agitation étant constituée par ce cylindre intérieur (42) qui contient la phase liquide et les moyens d'agitation comprenant un agitateur (46) monté dans cette cuve, tandis que la chambre de mousse (50) comprend un premier espace annulaire délimité par le plateau annulaire intérieur (49), le plateau annulaire extérieur (51) et le cylindre extérieur (41), la zone (53) de séparation du liquide comprend un deuxième espace an- nulaire délimité par le plateau annulaire extérieur (51), le cylindre extérieur (41) et le cylindre intérieur (42), les moyens d'extraction de la mousse comprennent un conduit (55) qui débouche dans le deuxième espace annulaire, et les moyens de recyclage (54) comprennent un trou percé au-dessous de la surface libre de la phase liquide et faisant communiquer le volume intérieur de la cuve d'agitation avec la partie annulai- re délimitée entre les cylindres intérieur (42) et extérieur (41). 6 - Installation suivant l'une des revendications 3 à caractérisée en ce que l'appareil de formation de mousse comprend une cuve destinée à contenir des produits chimiques et équipés d'un agitateur, cette cuve de réception de la phase liquide étant divisée, par un plateau intérieur, en deux zones qui communiquent au-dessus de la surface de la phase liquide, la zone inférieure servant de cuve d'agitation tandis que la zone supérieure sert de zone de séparation et également de chambre de mousse, et le plateau intérieur étant incliné vers le bas pour constituer les moyens de recyclage servant à ren- voyer à la cuve d'agitation le liquide qui a été séparé dans la zone de séparation; et un conduit qui débouche dans la chambre de mousse servant de moyen d'extraction de la mousse. 7 - Installation suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la zone de mélange comprend un appa- reil (61) de mélange de la mousse qui comporte une cuve de mé- lange cylindrique (63) munie d'au moins un agitateur (62) monté sur un arbre; une entrée de mousse (64) par laquelle des bul- les préformées sont introduites dans la cuve de mélange; une entrée de boue (65) en amont de l'entrée de mousse pour ali- menter la cuve de mélange er. boue à traiter; une sortie (66) par laquelle sort un mélange comprenant les bulles mélangées avec un écoulement forcé formé par l'action de l'agitateur (62) et s'écoulant en aval de la cuve de mélange; et un agitateur (67) monté à proximité de la sortie et provoquant un brassage accéléré du mélange. 8 - Installation suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que la zone de flottation est équipée d'une machine racleuce (74) comprenant une racle (77) entral- née par un arbre (75) et munie d'une lame racleuse (76) dispo- sée à peu près horizontalement, des moyens d'entraînement (78) comprenant plusieurs raclettes (81) qui se déplacent le long de la lame racleuse (76) dans une direction radiale pour entra - ner, dans la direction radiale de la racle (77), la masse ra- clée qui a été découpée par la lame racleuse (76) sous l'effet de la rotation de la racle (77) et qui est transportée sur cet- te lame racleuse (76), et des moyens de transmission (82, 83) servant à transformer le mouvement de rotation de l'arbre d'en- trainement de la racle en un mouvement de translation des ra- clettes (81). 9 - Installation suivant la revendication 8, caractéri- sée en ce que les moyens de transmission (82,83) comprennent une roue dentée fixe (82) montée coaxialement sur l'arbre d'en- tralnement (75), un pignon rotatif (83) qui est relié à la roue dentée fixe (82) et monté sur la racle (77) et des moyens de fixation des raclettes (81) qui sont reliées au pignon rotatif (83) pour imprimer un mouvement de translation radiale aux ra- clettes (81). - Installation suivant la revendication 9, caracté- risée en ce que lesdits moyens de fixation des raclettes (81) sont une chalne.