Brevet FR2513239A1 — publié le 19830325

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la déshydratation partielle de boues ou analogues. L'invention est plus particulierement adaptée à la déshydratation partielle,en vue de leur récupération, des boues provenant d'installations d'épuration d'eaux usées par activation bactériologique. On sait que de telles installations d'épuration d'eau comportent notamment un bassin de décantation au fond duquel lesdites boues se déposent, tandis que la partie supérieure de ce dernier contient le liquide susceptible de subir ou non des traitements ultérieurs en vue de le purifier. Les boues décantées sont pour une grande partie recyclées, tandis que le restant doit être éliminé de l'installation. Cette partie en surplus nécessite un traitement visant à la débarrasser d'une partie de son eau, afin de permettre son transport, pour une utilisation ultérieure, comme engrais par exemple. On connaît déjà des procédés visant à extraire une partie de l'eau contenue dans de telles boues ou analogues. Un premier procédé consiste à épandre les boues sur une aire drainante munie d'un réseau collecteur et de matériaux filtrants. Cette technique suppose un instrument et une main Un second procédé connu utilise le principe de la centrifugation. Outre le fait que l'investissement initial est relativement élevé, cette méthode entraîne une consommation importante d'énergie. Un troisième procédé connu consiste déposer les boues sur une bande transporteuse sans fin constituée d'un matériau filtrant et au-dessus de laquelle sont placés des moyens permettant d'exercer une pression sur ladite bande afin de comprimer les boues et d'en extraire une partie de l'eau qu'elles contiennent. Les procédés connus présentent en outre le désavantage commun de nécessiter des investissements importants qui ne sont justifiés que pour des installations destinées à traiter un grand volume d'eaux usées. Dans le cas d'installations de traitement d'eaux usées à faible capacité, de tels dispositifs connus de déshydration de mélange de boues et d'eau sont disproportionnés par rapport au volume de mélange à traiter. On comprend donc que la déshydratation partielle du surplus de boues, provenant d'installations de traitement d'eaux usées de petite taille, présente généralement des difficultés et oblige à réaliser des investissements coûteux et non rentables. La présente invention remédie à ces inconvénients et concerne un procédé et un dispositif pour sa mise en oeuvre, permettant de réaliser la déshydratation partielle de boues de manière simple et rapide. Le procédé selon l'invention permet d'adapter le dispositif pour sa mise en oeuvre au volume de boues à traiter. Cet avantage est particulièrement important en ce qui concerne les installations de traitement des eaux usées de faible capacité, qui peuvent ainsi utiliser des dispositifs de déshydratation adaptés à leurs besoins et susceptibles d'être manipulés par du personnel non qualifié. A cette fin, selon l'invention, le procédé pour la déshydratation partielle de boues ou analogues, est caractérisé par la succession des étapes suivantes a) on verse lesdites boues dans un récipient dont au moins une paroi est perméable à l'eau, tout en étant apte à retenir les particules de boue; b) on introduit dans ledit récipient un corps expansible; c) on provoque l'expansion dudit corps qui comprime alors les boues contre les parois du récipient,entraî- nant le passage d'une partie de l'eau au travers des parois perméables; d) on retire le corps expansible, et l'on extrait les boues partiellement déshydratées du récipient. Plus spécialement le remplissage du récipient s'effectue progressivement afin de permettre un premier égouttage du mélange, l'eau suintant naturellement sur la face externe de la paroi perméable. Avantageusement, l'on réalise l'expansion du corps expansible en plusieurs étapes. L'invention concerne également un dispositif comportant un récipient dont au moins une paroi est perméable à l'eau, tout en étant susceptible de retenir les particules de boue , un corps expansible apte à pénétrer dans ledit récipient, des moyens permettant de provoquer l'expansion dudit corps ainsi que sa rétractation, et des moyens d'extraction des matières partiellement déshydratées contenues dans le récipient. De manière avantageuse le corps expansible est de forme sensiblement complémentaire au volume interne du réci pient De préférence, la paroi perméable à l'eau du récipient est constituée d'une feuille de matériau tissé ou non-tissé de faible épaisseur, et apte à retenir les particules de boue. Egalement le corps expansible est constitué d'une poche dont les parois sont élastiquement déformables, étant susceptible de contenir de l'air sous pression et munie d'un organe, tel qu'une valve, autorisant l'échappement de l'air contenu et ainsi la rétractation de ladite poche. Avantageusement le récipient est constitué d'un cylindre formant la paroi perméable à l'eau, ledit cylindre étant fermé à l'une de ses extrémités par un fond étanche, tandis que l'autre extrémité est ouverte et permet l'introduction du corps expansible de forme sensiblement cylindrique, ledit corps étant solidaire d'un couvercle apte à obturer après son introduction, l'extrémité ouverte du récipient. Selon une variante de réalisation la paroi perméable à l'eau est constituée de deux demi-cylindres articulés le long d'une de leurs génératrices communes reliant le bord respectivement du fond et du couvercle du récipient, des moyens d'étanchéité d'une part, et de fermeture d'autre part, étant prévus afin d'assurer en position fermée du dispositif une fermeture étanche, la position ouverte des deux demi-cylindres permettant l'extraction des boues partiellement déshydratées adhérant aux faces internes desdits demi-cylindres. Suivant une autre rFalisation , le corps expansible comporte des mamelons de forme sensiblement annulaire, faisant saillie par rapport à la surface externe des flancs déformables dudit corps, et d'une rigidité suffisante pour venir porter à l'état expansé de ce dernier par leur pointe contre la face interne des parois perméables du récipient, le mouvement relatif en translation du récipient et du corps assurant, par raclage desdites pointes sur la face interne desdites parois, l'extraction des boues déshydratées hors du récipient. L'invention sera bien comprise à la lumière des figures annexées qui représentent le dispositif selon l'invention appliqué à la déshydratation partielle d'un mélange d'eau et de boues provenant d'une installation de traitement d'eaux usées par activation bactériologique. Les figures 1 et 2 montrent,en perspective, un exemple de réalisation du récipient perméable selon l'invention. La figure 3 montre le corps expansible et le couvercle complémentaires du récipient des figures 1 et 2. La figure 4 montre,en perspective, le récipient et le corps expansible associés. Les figures Sa, 5b et 5c sont des schémas montrant les trois étapes de la déshydratation partielle des boues. Les figures 6,7,8,9a et 9b représentent différents exemples de réalisation des moyens d'extraction des boues partiellement déshydratées Les figures 10 et 11 montrent un autre exemple de réalisation du récipient et ses moyens d'extraction des boues dcshydratées. Les figures 12a,12b et 12c montrent une variante de réalisation du corps expansible et des moyens d'extraction. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est représenté selon un exemple de réalisation sur les figures 1 à 4, et est composé d'un récipient 1 de forme cylindrique apte à recevoir un corps expansible 2. Le récipient 1 est ouvert à l'une de ses extrémités -3, tandis que l'autre extrémité est munie d'un fond étanche 4 par lequel le récipient repose sur un support ou sur le sol. Les parois verticales 13 du cylindre sont constituées d'une feuille de matériau perméable à l'eau, telle qu'un tissé ou un non-tissé, tendu entre des armatures verticales 5 reliant le fond 4 du récipient et la collerette supérieure 6. L'extrémité ouverte 3 est susceptible d'être obturée par un couvercle 7 circulaire et solidaire du corps expansible 2. La collerette supérieure 6 et ledit couvercle 7 comportent des lumières correspondantes, aptes à être traversées par des organes de solidarisation, tels que des boulons par exemple. Le matériau perméable formant les parois latérales 13 du récipient 1 sont susceptibles de laisser libre passage à l'eau tout en retenant les particules de boue. Le corps expansible 2 est formé d'une poche gonflable en matière élastiquement déformable, telle que du caoutchouc, et de forme sensiblement cylindrique. L'air provient d'une source d'air sous pression par l'intermédiaire d'une conduite 8, munie éventuellement d'une valve 9. Le corps expansible 2 est représenté sur les figures 3 et 4 à l'état rétracté. Le couvercle 7 comporte sur sa face supérieure un orifice de remplissage 10 associé à une conduite Il reliée à la source des boues que l'on désire partiellement déshydrater. Ledit orifice 10 est excentré par rapport au corps expansible 2. Le procédé selon l'invention comporte plusieurs étapes schématisées sur les figures 5a,5b et 5c qui représentent en coupe l'exemple de réalisation du dispositif montré sur les figures 1 à 4. Dans un premier temps, on introduit le corps expansible 2, à l'état rétracté, dans le récipient 1 et l'on solidarise le couvercle 7 et la collerette 6. Puis l'on verse par l'orifice de remplissage 10 les boues 12 dans le récipient 1 ( figure Sa ). Lesdites boues 12 occupent un volume égal à celui du récipient diminué de celui du corps expansible 2 rétracté. On note que, dès ce premier stade, une partie de l'eau 14 contenue dans les boues 12 traverse, par égouttage naturel, les parois perméables 13 dudit récipient 2.Ainsi, le remplissage progressif du récipient permet déjà de diminuer la teneur en eau du volume des boues 12 initialement versées. La seconde étape consiste à provoquer l'expansion du corps expansible 2 par introduction d'air sous pression. Ledit corps 2, augmentant de volume, presse alors les boues 12 contre les parois perméables 13 au travers desquelles s'écoule l'eau 14, L'introduction d'air sous pression est également réalisée graduellement, afin de permettre le passage graduel de l'eau et la répartition uniforme de la pression. On obtient ainsi des boues 12'ayant abandonné une partie de leur eau (figure 5b). La réduction de volume obtenue entre le volume initial 12 et le volume partiellement déshydraté 12', peut atteindre le rapport 3 ou 4, pour un récipient d'une contenance de quelques dizaines de litres. La dernière étape consiste à ramener le corps expansible à l'état rétracté en provoquant la sortie de l'air sous pression, puis à retirer ledit corps dudit récipient (figure 5c), afin de permettre l'extraction des boues partiellement déshydratées 12' hors du récipient. L'enlèvement desdites boues est susceptible d'être réalisé à la l'aide de moyens d'extraction dont les figures 6 à 12 donnent des exemples de réalisation Une première possibilité consiste à retirer le fond 4 du récipient 1 et à exercer une pression longitudinale sur le volume en forme d'anneau cylindrique, des boues 12' adhérant à la paroi perméable 13 du récipient cylindrique. Cette pression peut être exercée au moyen d'un disque tournant muni d'une brosse sur son pourtour (figure 6), ou d'un organe rotatif et mobile en translation en forme de vis d'Archimède (figure 7); dans les deux cas les boues partiellement déshydratées 12' sont recueillies dans un réceptacle 19. La figure 8 montre un autre exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, dans laquelle les parois perméables 13 sont constituées de deux demi-cylindres 15 et 16 articulés le long d'une génératrice commune reliant le fond 4 et le couvercle 7 du récipient 1. Le processus d'obtention des boues . partiellement déshydra tées 12' est le même que montré aux figures 5a,5b et 5c; le couvercle 7 et le corps 2 n'ont pas alors besoin d'être retirés. On fait ensuite pivoter les demicylindres 15 et 16 afin de les écarter, et les boues 12' adhérant aux parois sont ensuite enlevées par raclage (mécanique ou manuel). Une autre possibilité d'extraire le mélange consiste à munir le récipient 1 de parois déformables par pression longitudinale (figures 9a et 9b, flèche f); cette déformation provoque le décollement de la croute constitube par les boues déshlrdratées et adhérant auxdites parois. L'ouverture du récipient permet alors d'extraire les boues 12'. Les figures 12a,12b et 12c montrent une variante de réalisation du corps expansible 2. Lesdites figures sont des vues en coupe du récipient cylindrique 1 dans lequel est placé le corps expansible 2, les boues 12 étant versées.La figure 12a montre le corps 2 à l'état rétracté comportant des mamelons 18, formant des anneaux (ou un pas de vis)et faisant saillie par rapport d la surface dudit corps 2. L'introduction d'air sous pression provoque l'expansion du corps (figure 12b) et lesdits mamelons 18 sont suffisamment rigides pour venir porter contre la paroi interne du récipient 1, le corps 2 étant à l'état expansé.On obtient de la même manière que décrit précédemment, par la compression du volume initial des boues 12 qui perd une partie de son eau s'écoulant au travers des parois perméables 13, des boues 12' partiellement déshydratées. La figure 12c montre l'enlèvement de ces mêmes boues déshydratées 12' hors du récipient 1 par la translation longitudinale du corps 2 gonflé, qui, grâce aux mamelons 18, permet de racler la surface interne dudit récipient 1 et ainsi de décoller les boues déshydratées 12' adhérant à ladite face interne. Les exemples de réalisation décrits montrent un récipient et un corps de forme cylindrique, mais on conçoit que toute forme peut convenir; la seule obligation résulte de la complémentarité de forme entre le corps et le récipient afin que l'espace laissé aux boues ose pressées présente une épaisseur la plus homogène possible. Les figures 10 et 11 représentent en perspective un récipient parallélépipédique dont les faces latérales constituées de matériau perméable, pivotent chacune autour de l'arête la séparant de la face supérieure 17 du récipient 1. Le pivotement desdites faces, après un cycle de remplissage de mélange et de gonflement du corps expansible, permet l'enlèvement par raclage des boues partiellementddshydratées 12 adhérant à la face interne desdites faces perméables. Le procédé selon l'invention, et le dispositif pour sa mise en oeuvre, permettent de traiter des quantites variables de boues. En effet, pour un récipient de volume donné, on pourra effectuer plusieurs cycles afin de déshydrater la quantité nécessaire de boues ; On pourra également réaliser le recipient d'un volume tel qu'il autorise le traitement de la quantité de boues en une seule fois. On voit que le dispositif selon l'invention s'adapte au volume de boues à déshydrater. Ceci est particulièrement avantageux en ce qui concerne le traitement ae surplus de boues d'activation , provenant d'une installation de traitement d'eau usées, notamment de taille modeste. En effet, ce volume à traiter est généralement faible et le procédé selon l'invention est parfaitement adapté à cette situation au vu de l'investis- sement faible qu'il suppose pour sa mise en oeuvre. Dans le cas où ledit volume à traiter varie (pour une installation de traitement donnée), l'invention permet une corrélation constante entre les besoins et les moyens de les satisfaire. De fait, Si le volume augmente, on aura la possibilité soit de traiter les boues en plusieurs cycles, soit de réaliser un récipient de taille plus importante. On peut concevoir une gamme de dispositifs de différentes tailles susceptibles d'être combines entre eux afin de couvrir les besoins nécessaires d'installations de différentes capacités. Le dispositif selon l'invention est particulièrement facile de réalisation et d'emploi; l'investissement est alors réduit au minimum et se trouve ainsi rapidement amorti. De même, le type de matériau perméable utilisé, le-rapport de la surface totale interne à la surface permeable ainsi que le rapport des volumes ou récipient et du corps expansible, permettent des combinaisons nombreuses en fonction notamment du type de boues à traiter. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la déshydratation partielle de boues ou analogues caractérisé par la succession des étapes suivantes a) on verse les dites boues 12 dans un récipient 1 dont au moins une paroi 13 est perméable à l'eau, tout en étant apte à retenir les particules de boue b) on introduit dans ledit récipent 1 un corps expansible 2; c) on provoque l'expansion dudit corps 2 qui comprime alors les boues 12 contre les parois 13 du récpient 1, entrainant le passage d'une partie de l'eau 14 au travers desdites parois perméables 13; d) on retire le corps expansible 2, et l'on extrait les boues partiellement déshydratées 12' du récipient 1. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le remplissage du récipient 1 s'effectue progressivement afin de permettre un premier égouttage du mélange, l'eau suintant naturellement sur la face externe de la paroi perméable 13. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, carac térisé en ce que l'on réalise l'expansion du corps expansible 2 en plusieurs étapes. 4 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un récipient 1 dont au moins une paroi 13 est perméable à l'eau,tout en étant susceptible de retenir les particules de boue , un corps expansible 2 apte à pénétrer dans ledit récipient 1, des moyens permettant de provoquer l'expansion dudit corps ainsi que sa rétraction, et des moyens d'extraction des boues partiellement déshydratées contenues dans le récipient. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps expansible 2 est de forme sensiblement complémentaire au volume interne du récipient 1. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la paroi perméable 13 à l'eau du récipient 1 est constituée d'une feuille de matériau tissé ou non-tissé de faible épaisseur, et apte à retenir les particules de boue. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le corps expansible 2 est constitué d'une poche dont les parois sont élastiquement déformables, étant susceptible de contenir de l'air sous pression et munie d'un organe 19, tel qu'une valve autorisant l'échappement de l'air contenu et ainsi la rétraction de ladite poche 2. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le récipient est constitué d'un cylindre formant la paroi 13 perméable à l'eau, ledit cylindre étant fermé à l'une de ses extrémités par un fond étanche 4,tandis que l'autre extrémité est ouverte -et permet l'introduction du corps expansible 2 de forme sensiblement cylindrique, ledit corps 2 étant solidaire d'un couvercle 7 apte à obturer après son introduction l'extrémité ouverte du récipient 1. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la paroi perméable 13 à l'eau est constituée de deux demi-cylindres 15,16 articulés le long d'une de leurs génératrices communes reliant le bord respectivement du fond 4 et du couvercle 7 du récipient 1, des moyens d'étanchéité d'une part, et de fermeture d'autre part, étant prévus afin d'assurerren position fermée du dispositif,une fermeture étanche, la position ouverte des deux demi-cylindres 15,16 permettant l'extraction des boues partiellement déshydratées adhérant aux faces internes desdits demi-cylindres 15,16. 10-- Dispositif selon la revendication 8,caractérisé en ce que le corps expansible 2 comporte des mamelons 18 de forme sensiblement annulaire, faisant saillie par rapport à la surface externe des flancs déformables dudit corps 2 et d'une rigidité suffisante pour venir porter à l'état expansé de ce dernier par leur pointe contre la face interne des parois perméables 13 du récipient 1, le mouvement relatif en translation du récipient 1 et du corps 2 assurant, par raclage desdites pointes sur la face interne desdites parois 13, l'extraction des boues déshydratées 12' hors du récipient. 11 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le récipient 1 est formé d'un parallélépipède dont une des faces constitue l'ouverture par laquelle est introduit le corps expansible 2 de forme sensiblement complémentaire. 12 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les faces perméables du paral lélépipède sont aptes à pivoter chacune selon l'arête reliant ladite face perméable à l'une des faces inférieure ou supérieure du récipient 1 en forme de parallélépipède.