Brevet FR2597360A1 — publié le 19871023

La présente invention concerne un séparateur par gravité des matières d'une densité,par rapport à un liquide dans lequel elles sont contenues, inférieure ou supérieure à l'unité,comme par exemple les particules et/ou les matières grasses contenues dans les eaux usées ou résiduelles. Le séparateur faisant l'objet de la présente invention est du type de ceux comportant une entrée pour l'arrivée de liquide chargé, une sortie pour le départ de liquide clarifié. Le fonctionnement de ce type de séparateur est basé sur le ralentissement de la vitesse de flux pendant la période de transition dans le séparateur afin de donner la chance à la dite charge soit de se décanter soit de flotter selon le cas. Les conditions les plus importantes à réunir pour réussir cette séparation par gravité sont - le vitesse de flux ne doit pas excéder certaine valeur. Cette valeur est une fonction de la distance à traverser entre l'ent- rée et le sortie du séparateur, la densité relative de la charge par rapport au liquide clair et aussi l'état de la turbulence du flux. - la distance à parcourir doit être suffisante pour que la séparation soit faite avant d'atteindre la sortie. - la turbulence du flux est à éviter le plus possible pour ne pas perturber le parcours des composants de la charge. La cause essentielle de la turbulence dans un tel séparateur est l'arrivée d'une façon brutale et irrégulière du liquide chargé. Pour cette raison les séparateurs par gravité peuvent avoir par exemple - une cloison le divisant en deux compartiments; le premier reçoit le liquide chargé et subit la turbulence causée par son arrivée irrégulière et le deuxième reçoit par exemple, par trop plein, le liquide clarifié à moitié du premier compartiment pour compléter la séparation. - une chicane composée de plusieurs obstacles faisant varier le sens du flux dans le séparateur et favorisant la séparation du liquide de sa charge, tout en empêchant la progression de la turbulence causée par l'arrivée irrégulière de liquide chargé. Dans ces séparateurs par gravité, le débit d'arrivée de liquide chargé est incontrôlable, n'importe quelle quantité de liquide chargé se présentant à 11 entrée est admise,ce qui fait augmenter le débit à l'entrée d'une façon brutale pour des durées relativement courtes. D'autres séparateurs essaient de jouer sur le sens suivant lequel, et la profondeur à laquelle, le liquide clarifié est éva cuve, par exemple évacuer le liquide clarifié à partir d'un point immergé pour éviter d'évacuer en même temps les matières soit flottantes à la surface soit décantées au fond et suivant un sens horizontal pour éviter de pécher tes matières au sein du liquide, se dirigeant soit vers la surface, soit vers le fond. Dans le cas d'une grande turbulence, il y a une chance que les composants de la charge se dirigent dans tous les sens. La présente invention résoud le problème de la turbulence dans le séparateur par gravité en contrant le débit à l'entrée. A cet effet, le séparateur par gravité, faisant l'objet de la présente invention, se caractérise essentiellement par un moyen pour exercer une pression sur le liquide lorsque son niveau atteint une hauteur prédéte.#inée è l'intérieur du séparateur, la dite pression étant croissante avec le deit de liquide char, h l'entrée,ceci pour ralentir l'arrive de ce liquide chars et accélérer le départ du liquide clarifié dans le cas d'arrivée brutale d'un affluent important de liquide chargé. La pressente invention se ra mieux composite à la lecture de la description détaillée ci-aprés illustrée par des dessins dans lesquels - la figure (1) est un schéma qui présente un mode de réalisation du séparateur dans lequel un coussin d'air (13), prisonnier entre la surface de liquide et les parois étanches du séparateur exerce une pression sur la dite surface dés que le niveau du liquide atteint la prise d'air (13) - la figure (2) est une vue en coupe selon B8 de la figure (1). - la figure (3) est une vue selon CC de la figure (1) - la figure (4) est un schéma qui présente un deuxième mode de réalisation dans lequel un sac (17) rempli de gaz occupe l'espace entre la surface du liquide et les parois du séparateur. - la figure (5) est un schéma qui montre un troisième mode de réalisation dans lequel, l'espace contenu entre la surface de liquide et la paroi supérieure du séparateur est réduit,un tuyau vertical (18) d'une faible section par rapport à celle de l'entrée de liquide chargée communique avec le liquide à l'intérieur du séparateur. Selon l'invention et suivant un mode de réalisation le séparateur par gravité est constitué d'un bac étanche (1) d'une forme quelconque. A titre d'exemple le bac (1) peut avoir un fond rectangulaire incliné (2), quatre parois verticales (3) et une paroi supérieure (4). Une entrée d'admission constituée d'un tuyau coudé (5) dont une partie horizontale porte le liquide chargé depuis l'extérieur et une partie verticale conduit le liquide près du fond de séparateur, et une sortie d'évacuation constituée aussi d'un tuyau coudé (6) dont une partie horizontale porte le liquide clarifié depuis le séparateur jusqu'à l'extdrieur et une partie verticale conduit le liquide clarifié du sein du séparateur jusqu'à la partie horizontale,traversent les parois verticales de part et d'autre de la pente constituée par le fond du séparateur , la sortie (6) étant vèrs le niveau supérieur de la dite pente. Un creux (7) constitue la partie basse du fond du coté de l'entrée (5). Une colonne sèche de vidange (8) traverse la paroi supértieure pour s'arrêter au regard du creux (7). Une prise d'air (10) est reliée à la colonne sèche (8). Cette prise d'air est munie de deux vannes monodirectionnelles (11) et (12). Ces deux vannes fonctionnent à partir d'une certaine pression appliquée. Lors des vidanges on envoie l'air sous pression par la colonne sèche pour désagréger les matières décantées, ensuite on aspire le contenu du bac. La vanne (11) ne laisse pas la pression, lors de cet envoi d'air sous pression, depasser certain seuil à partir duquel il commence à laisser l'air s'échapper. De meme la vanne (12) fonctionne dans le sens inverse, lors de l'aspiration pour empêcher la depression d'atteindre un niveau très bas dans le séparateur ceci pour éviter la déformation de celui-ci. La paroi supérieure est munie d'une trappe (9) de visite étanche. La charge portée par le liquide peut soit se décanter soit flotter, ceci en fonction de sa densité relative par rapport au liquide clair. Au repos ou dans le cas d'un débit relativement faible, le niveau de liquide (13) dans le séparateur sera égal au niveau le plus bas du tuyau horizontal de la sortie. Dans le mode de réalisation présenté sur la figure (1) l'entrée et la sortie sont au mêne niveau. Le coussin gazeux, prisonnier entre la surface de liquide, les parois verticales et la paroi supérieure communique avec entrée à l'aide d'une prise d'air (15). Ceci pour maintenir la pression du dit coussin égale à celle de l'entrée (15). Une communication,entre le coussin d'air et la canalisation, peut être autrement assurée par une prise d'air (16) à la sortie (6). La communication entre le coussin d'air et la canalisation peut être encore réalisée à la fois à l'aide des deux prises d'air (15) et (16). Dans le cas d'un affluent important de liquide chargé par l'entrée, celui-ci bouche le prise d'air (15). Si la communication entre le coussin d'air et la canalisation est assurée uniquement par la prise d'air (15), une fois que celle-ci est bouchée le coussin d'air sera isolé et s'opposera à la montée de niveau du liquide (13). Si cette communication est assurée uniquement par la prise d'air (16), l'exercice de pression sur le liquide co#- mencera une fois que cette prise d'air est bouchée par la montée de niveau du liquide. Si la communication entre le coussin d'air et la canalisation est à la fois assurée par les deux prises d'air (15) et (16), le dit exercice de pression commence une fois que toutes les deux sont bouchées. Dans tous les cas, la pression exercée par le coussin d'air est linéairement proportionnelle au débit du liquide à l'entrée c' est-à-dire au débit de l'admission. A l'arrivée d'un affluent important par l'entrée le débit à l'entrée prend une valeur très importante, vue la noÀ opposition du coussin d'air. Une fois que la (les) prise(s) d'air est (sont) bouchées, le coussin d'air commence à excercer une pression croissante sur la surface de liquide et par conséquence le débit à l'entrée diminue jusqu'à un état stationnaire ( dans l'hypothè- se où l'affluent continue) auquel le débit à l'entrée est assuré par la différence entre la pression exercée par le liquide chargé à l'entrée dans le tuyau juste avant de se jeter au bac et la pression dans le bac au même niveau de l'entrée. Dans le sens inverse lorsque le débit à l'entrée diminue, la pression du coussin d'air diminue aussi. Dans tous les cas quand la pression à l'intérieur du séparateur augmente, le débit du liquide clarifié à la sortie augmente aus Si. Le fait de contrôler le débit de liquide à l'entrée atténue efficacement la cause de turbulence. Le fond du séparateur qui présente une pente dans le sens entrée sortie est encore incliné dans le sens perpendiculaire au sens précédent (figure 2) pour aider les matières décantées à se rassembler au niveau le plus inférieur de la partie creuse (7) au regard de la colonne sèche de vidange. Conne le débit de liquide chargé est contrôlé et ralenti en cas de besoin, un réservoir d'attente ( non présenté) peut précéder l'entrée du séparateur, ceci pour contenir les quantités de liquide qui arrivent et attendent qu'elles soient admises. Ce réservoir d'attente peut être utile dans le ces où des quantitis importantes de liquide chargé par rapport au flux interne pour r le type de séparateur utilisé, se présentent à l'entrée, Ceci pour éviter le remplissement de tuyaux qui précédent l'entrée. Dans le cas où la taille du séparateur choisi à un flux interne maximal autorisé dans les conditions habituelles de fonctionnement permet de faire passer les quantités prévues de liquide chargé sans encombrer la canalisation qui le précède, l'usage d'un réservoir d'attente n'est pas necessaire. Selon une autre forme de réalisation, un sac (17) rempli de gaz sous une pression désirée occupe l'espace entre la surface de liquide et les parois du séparateur. Dans ce mode de réalisation, la colonne sèche est,de préférence, branchée sur une des parois verticales au niveau du creux (7). La pression à laquelle le sac (17) est rempli peut être égale ou supérieure à la pression atmosphérique. Dans le cas où cette pression est égale à la pression atmosphéri- que,la réaction du sac (17) vis à vis de la montée du niveau de la surface de liquide est approximativement semblable à celle du coussin d'air (14) dans le premier mode de réalisation. Dans le cas où la pression à laquelle le se (17) est soumis est supérieure à la pression atmosphérique, la résistance à la montée de niveau de le surface de liquide est plus importante que dans le cas précédent. Selon une variante de ce deuxième ncde de réalisation la pression du sac (17) est rd31able à l'aide d'une vanne (mn présentée) qui traverse une des parois du séparateur pour être accessible de l'extérieur. Selon une troisième forme de réalisation, ltespace entre la surface de liquide et les parois du séparateur est réduit ou presque annulé, un tuyau (16) d'une section relativement petite par rapport à celle de l'entrée de liquide chargé communique avec l'intérieur du séparateur. Ce tuyau remplit la m#me fonction que celle du coussin d'air (14) ou du sac gonflsble (17). En effet à l'arrivée d'un grand affluent et comme le niveau de liquide ne peut pas monter dans le bac lui même, le liquide monte dans le tuyau (18). La colonne de liquide dans le tuyau (18) exerce une pression proportionnelle à sa hauteur sur le liquide à l'intérieur du séparateur, ce qui a comme résultat de ralentir l'arrivée de liquide chargé et accélerer le départ du liquide clarifié. Le tuyau (18) peut être ouvert à son autre extrémité. Il peut encore être fermé ,fermant ainsi une quantité de gaz compressib- le. Il est à noter que dans tous les modes de réalisation le rapport entre la section de l'entrée et celle de la sortie est choisi pour ajuster le rapport entre le débit de l'arrivée et celui de la sortie dans le cas d'une arrive importante de liquide chargé. La grandeur de ces deux sections est choisie en fonction de la taille du séparateur c'est-à-dire de sa capacité. La vidange du séparateur est à effectuer périodiquement en fonction de l'intensité de l'usage et aussi en fonction de la quantité des matières chargées normalement dans le liquide. Le séparateur faisant l'objet de la présente invention peut être réalisé en toutes matière adéquates. Il est bien évident que le séparateur, faisant l'objet de la pre- sente invention, peut recevoir toutes améliorations classiques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS R1/ Séparateur par gravité des matières d'une densitré relative, par rapport à un liquide dans lequel elles sont contenues, inférieure ou supérieure à l'unité, con me par exe;iple- les particules et/ou les matières grasses contenues dans les eaux usées ou résuduelles du type de ceux comportant une entrée pour l'arrivée de liquide chargé, une sortie pour le départ de liquide clarifié caractérisé par un moyen pour exercer une pression sur le liquide lorsque son niveau atteint une hauteur prédéterminée à l'intérieur du sépara teur,la dite pression étant croissante avec la hauteur de liquide dans le séparateur, ceci pour ralentir l'arrivée du liquide chargé et accélérer le départ du liquide clarifié dans le cas de l'arrivée brutale d'un affluent important de liquide chargé. R2/ Séparateur par gravité selon la revendeication 1 caractérisé en ce que le moyen pour exercer la pression est un coussin gazeux prisonnier entre les parois du séparateur et la sur face du liquide dans celui-ci. i R3/ Séparateur par gravité selon le revendication 1 caracterise en ce que le moyen pour exercer la pression est un sac remp- 11 de gaz sous certaine pressiontoccupant l'espace du sépa rateur contenu entre la surface de liquide et les parois du séparateur. RAZ Séparateur par gravité selon la re-endication 1 caractérisé en ce qu'un tuya vgftical d'une faible section,pas ra port à celle de l'entrée de liquide chargé, communisue avec l'in- térieur du séparateur dans lequel la surpaie du liquide eaF t très près de la paroi supérieure ou touche celle-ci, la mor- tée de liquide dars ce tuyau à la suite de l'arrivée d'un affluent importat de liquide chargé exerçant une pression sur le liquide dans le séparateur. R5/ Séparateur par gravité selon la revendication 2 caractérisé par une prise d'air (15), faisant communiquer le coussin d'air avec le tuyau (5) qui porte le liquide chargé à l'in trieur du séperateur,le niveau de cette prise d'air déter minant le niveau à partir duquel le coussin d'air exerce la dite pression sur la surface du liquide. R6/ Séparateur par gravité selon la revendication (2) caractéri sé en ce que une prise d'air (16) fait communiquer le cous sin d'air avec le tuyau (6) qui porte le liquide clarifié, ce qui détermine le niveau à partir duquel le coussin d'air exerce la dite pression sur la surface de liquide. R7/ Séparateur par gravité selon l'une quelconque des revendica tions de 1 à 5 caractérisé en ce que la sortie de liquide clarifié peut avoir une section égale , au maximum, à celle de l'entrée.