Brevet FR2621830A1 — publié le 19890421

Installation de filtration d'une suspension et égoutteur incorporé à une telle installation. La présente invention se rapporte aux installations de filtration destinées à exprimer du liquide de suspensions telles que les boues liquides des stations d'épuration des eaux résiduaires urbaines ou industrielles et les suspensions de produits agroalimentaires, notamment à structure fibreuse et,d'une manière générale,à séparer les matières solides du liquide d'une suspension. On connait déjà des installations de filtration à bande presseuse, par exemple par le brevet fran çais 2 389 401, par le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 168 236 et par la demande de brevet européen 82400659.7. Une installation de ce type comprend essentiellement des bandes-tamis s'enroulant deux à deux suivant un arc maximum de 1800 environ autour de rouleaux. De la tension plus ou moins forte des bandes-tamis sur des rouleaux de diamètre de plus en plus petit, il résulte un pressage de plus en plus fort de la boue préalablement égouttée emprisonnée entre les deux bandes-tamis. L'eau est alors partielle- ment expulsée au travers des bandes-tamis. Ces installations à bande presseuse permettent d'obtenir une grande siccité, mais le coût, très élevé, l'est d'autant plus que les bandes-tamis doivent traiter une quantité plus grande de suspension. L'invention vise une installation de filtration d'une suspension qui, tout en ayant les mêmes performances qu'une installation classique à filtre à bande presseuse, permet de diminuer considérablement les dimensions de ce filtre à bande presseuse et donc d'abaisser considérablement le coût total de l'installation. L'installation de filtration suivant l'invention comprend, en amont du filtre à bande presseuse, un égoutteur muni de moyens de pressage de la suspension à filtrer. Comme l'on soumet la suspension à filtrer à des forces supplémentaires de compression, on l'égoutte davantage au stade d'égouttage en sorte que la quantite de liquide à exprimer ultérieurement dans le filtre à bande presseuse est moindre et celui-ci peut être de moindre dimension. Dans le cas de boues urbaines et industrielles, il est courant d'ajouter aux suspensions à filtrer des agents de floculation qui favorisent la suspension en donnant des flocons. Suivant l'invention, l'dgoutteur, muni de préférence d'une vis pour presser la suspension à filtrer, comporte des moyens de limitation de la pression appliquée à la suspension dans l'égoutteur, de manière à ne pas dépasser la limite au-delà de laquelle les flocons seraient détruits et par là l'avantage procuré par l'adjonction d'agents de floculation serait supprimé. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, l'égoutteur comprend une vis tournant dans un cylindre perforé et les moyens de limitation de la pression sont des moyens de commande de la vitesse de rotation de la vis.La vitesse à laquelle la vis doit tourner peut varier en fonction de la nature des suspen sions à filtrer, de la nature de l'agent de floculation qui a été ajouté, des dimensions de la vis et du cylindre perforé et du débit de la suspension. Dans l'exem- ple de réalisation qui sera illustré et décrit ultérieurement, on a obtenu des résultats satisfaisants avec des vitesses de rotation de la vis allant de 3,5 à 20 tours à la minute. Suivant le mode de réalisation préféré, la vis et le cylindre définissent entre eux une chambre se rétrécissant dans le sens de transport de la vis, la vis ayant par exemple un noyau dont la partie en aval est tronconique et, de préférence, la chambre comprend, d'amont en aval suivant le sens du transport de la vis, une partie cylindrique et une partie tronconique, les perforations du cylindre, qui sont de préférence en forme de fente, étant de plus grande dimension dans la partie cylindrique que dans la partie tronconique. On facilite la commande de la vitesse de rotation de la vis en prévoyant un bac tampon disposé en amont de l'égoutteur et communiquant avec celui-ci et un détecteur de niveau de ce bac, ainsi qu' un circuit de commande de la vitesse de rotation de la vis en fonction du niveau dans le bac. Suivant un perfectionnement de l'invention, il est prévu des moyens de décolmatage du cylindre perforé, ces moyens de décolmatage étant de préférence des bras entraînés en rotation par la vis et s'appliquant sur la paroi intérieure du cylindre et/ou des buses de projection intermittente d'un fluide sur la paroi extérieure du cylindre. De préférence, on fait appel simultanément à ces deux types de moyens. Les brosses ou autres racles peuvent être fixés au filet de la vis du côté amont, du côté aval ou à l'extrémité du filet. Les buses de projection sont avantageusement regroupées en rampes faisant tout le tour du cylindre perforé et sus ceptibles de se déplacer dans une direction parallèle à l'axe de ce cylindre qui, de préférence, les rampes au moyen de vérins pneumatiques. De préférence, les buses donnent un jet plat.On les fait fonctionner par intermittence, par exemple de 5 à 20 secondes toutes les dix minutes. On assure ainsi un fonctionnement impeccable de l'installation et notamment la possibilité de bien se rendre maître de la pression appliquée par la vis à la suspension, afin de ne pas dépasser la limite au-delà de laquelle les flocons sont détruits ou au-delà de laquelle on porterait atteinte à la structure "mécanique" et à la qualité des jus de suspensions de produits agroalimentaires fibreux tels que des poireaux, des champignons, des carottes, etc... Avantageusement, il est prévu des moyens de réglage du débit de sortie du produit filtré de l'égoutteur au filtre à bande presseuse, ces moyens comprenant un obturateur appliqué élastiquement sur l'extrémité de sortie du cylindre. Il est également avantageux de prévoir un conduit envoyant le liquide égoutté sur le filtre à bande presseuse en amont de l'endroit où est envoyé le produit filtré. L'invention vise également un égoutteur à vis ayant les caractéristiques mentionnées ci-dessus, ainsi qu'un procédé de filtration d'une suspension comprenant des flocons de floculation, qui consistent à égoutter la suspension, puis à la presser sur un filtre à bande presseuse. Le procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à égoutter la suspension en lui appliquant une pression inférieure à la pression de destruction des flocons avant d'envoyer la suspension sur le filtre à bande presseuse. Avantageusement, le filtre à bande presseuse comporte deux étages, le rouleau d'entrée du second étage sous haute pression comportant un système de freinage des bandes. De la sorte, la tension des toiles dans le second étage sous haute pression n'est pas transmise au premier étage. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple La figure 1 est un schéma d'une installation suivant l'invention La figure 2 est une vue en coupe schématique d'un égoutteur à vis suivant l'invention La figure 3 est une vue en perspective schématique illustrant les moyens de décolmatage du cylindre perforé de l'égoutteur ; et La figure 4 est une vue schématique illustrant un perfectionnement du filtre à bande presseuse suivant l'invention. L'installation de filtration suivant l'invention, représentée à la figure 1, comprend essentiellement un floculateur F, un égoutteur à vis E et un filtre à bande presseuse G. Le produit à traiter brut est introduit par une bride 1 dans le floculateur, le floculant étant injecté simultanément par l'orifice 2. L'ensemble est mélangé dans le floculateur F grâce à un dispositif de brassage entraîné par un moteur 3. La suspension contenant des flocons se déverse par un déversoir 4 dans un bac 5 que l'on voit mieux à la figure 2 et qui, en l'occurrence, est constitué par la surface latérale cylindrique pleine d'un cylindre 6 qui fait partie de l'égoutteur à vis E. Le cylindre 6 d'axe vertical est perforé en partie basse par des fentes 7. Dans le mode de réalisation représenté, les fentes ont des ouvertures d'autant plus petites qu'elles sont situées plus bas. Un moteur 8 entraîne par l'intermédiaire d'un motovariateur 9 supporté par une lanterne 10, un arbre 11 à l'intérieur du cylindre 6. Le tronçon de l'arbre 11 en regard de la partie pleine 5 du cylindre 6 est lisse. L'arbre 11 s'évase ensuite vers le bas en un noyau 12 portant une vis 13. Le bord libre de la vis porte des brosses 14 qui viennent frotter contre la paroi intérieure du cylindre 6 et il décolmate les fentes 7 au fur et à mesure que la vis est entraînée en rotation. Pour décolmater les fentes 7, il est prévu un dispositif 15 de projection d'eau sur la paroi extérieure du cylindre 6. On voit à la figure 3 que ce dispositif de projection comporte deux rampes 16 de buses reliées par un montant 17 à un vérin pneumatique 18 de manière pouvoir déplacer les rampes 16 parallèlement à l'axe du cylindre 6 et autour de celui-ci. Un dispositif 19 détecte le niveau de la suspension à traiter dans le cylindre 6 et par une ligne de commande 20 envoie l'information de niveau à un dispositif de commande 21 qui par une ligne 22 commande la vitesse de rotation du moteur 8. Si le niveau tend à s'élever trop dans le cylindre 6, le dispositif 21 commande une augmentation de la vitesse de rotation du moteur 8 et donc de la vis 13. Comme celle-ci tourne plus vite, elle comprime plus la suspension ouvrant un obturateur 23. L'ensemble 19 à 22 ainsi que le moteur 8 et la vis 13 constituent ainsi des moyens de limitation de la pression appliquée à la suspension dans l'égoutteur E. A l'extrémité inférieure de la vis 13 et du cylindre 6 perforé, se trouve l'obturateur 23 conique pouvant être appliqué plus ou moins fort sur la base du cylindre 6 par un ressort 24 serré par un écrou 25. L'obturateur ménage à la partie basse du cylindre 6 un espace par lequel le produit filtré dans l'égout tur E peut s'écouler. Le liquide exprimé de la suspension passe à travers le cylindre 6 et est recueilli dans une cuve 26 munie d'un conduit d'évacuation vers le bas 27. La suspension égouttée tombe sur une bande 28 de la presse à bande presseuse G, tandis que le conduit 27 débouche également sur cette bande 28 mais en amont de l'endroit où débouche la suspension égouttée. La bande 28 s'enroule sur le rouleau 29, cependant qu'une bande 30 vient s'interposer entre le rouleau 29 et la bande 28. Les deux bandes passent ensuite ensembles successivement sur les rouleaux 31, 32 et 33. La bande 28 sort du rouleau 33 pour passer sur un rouleau 34, puis sur un rouleau 35 et revenir sous l'égoutteur E par un rouleau de renvoi 36, l'un de ces rouleaux étant moteur. La bande 30 sort du rouleau 33 et est retournée au rouleau 29 en passant par un rouleau 37, un rouleau 38 et un rouleau 39, l'un de ces rouleaux étant également moteur. La suspension égouttée est ainsi serrée entre les bandes 28 et 30, alors qu'elle passe sur les rouleaux 29 à 33. La suspension pressée entre ces rouleaux sort sur la bande 28 et est éjectée à la sortie du rouleau 34. A la figure 4, le filtre à bande presseuse comporte, après le rouleau 33, un second étage de pressage. Dans ce cas, les deux bandes 28 et 30 ne divergent pas après le rouleau 33, mais s'enroulent sur un rouleau 40 commun puis sur des rouleaux 41 à 46, les bandes étant freinées sur le -rouleau 41 par un frein pneumatique 47 ou autre de sorte que la tension des bandes qui est très importante dans le second étage constitué des rouleaux 41 et 46, n'est pas transmise au premier étage. A la sortie du rouleau 46, la bande 28 retrouve le rouleau 34, tandis que la bande 30 retrouve le rouleau 37, celui-ci étant moteur dans ce mode de réalisation. L'exemple suivant illustre l'invention. On traite une boue provenant essentiellement d'usine de malterie, de tannerie et de résidus urbains (boue réputée difficile). Sa concentration moyenne en matière solide est de 21 g/l. On lui ajoute du floculant connu sous le nom de Zag-67. On fait passer cette boue dans l'installation suivant l'invention, telle qu'illustrée à la figure 1. La vis est entraînée à des vitesses de 3,7 à 20 tours à la minute. Pour un débit de 8m3/h et une vitesse de rotation de la vis de 7 tours à la minute, on obtient une siccité de 11 % à la sortie de l'égoutteur. Pour un débit de 10 m3/h et pour une vitesse de rotation de 9,5 tours à la minute, on obtient une siccité de 11,9 % à la sortie de l'égoutteur. On définit la siccité comme étant le rapport en poids des matières solides au poids total de la suspension. L'interposition de l'égoutteur à vis entre le floculateur et le filtre à bande presseuse permet de diviser la consommation de floculant par un facteur de 2,5 et d'obtenir sur un même filtre à bande presseuse un débit majoré de 40 % par rapport à ce que l'on obtient sans égoutteur. Pour certaines boues, les augmentations de capacité atteignent 100 %. REVENDICATIONS 1. Installation de filtration d'une suspension comprenant un filtre à bande presseuse (G), caractérisée en ce qu'elle comprend, en amont du filtre à bande presseuse (G), un égoutteur (E) muni de moyens de pressage (13) de la suspension à filtrer, notamment d'une vis (13). 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'égoutteur (E) est muni de moyens de limitation (19, 21) de la pression appliquée à la suspension dans l'égoutteur (E). 3. Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'égoutteur (E) comprend une vis (13) tournant dans un cylindre (6) perforé et les moyens de limitation de la pression sont des moyens de commande de la vitesse de rotation de la vis et ur. obturateur (29) réglable. 4. Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le cylindre et la vis définissent entre eux une chambre se rétrécissant dans le sens de transport de la vis, et de préférence la chambre comprend d'amont en aval suivant le sens de transport de la vis une partie cylindrique et une partie tronconique, les perforations, de préférence en forme de fentes, étant de plus grandes dimensions dans la partie cylin drique que dans la partie tronconique. 5. Installation suivant la revendication 3 ou 4, caractérisée par un bac tampon (5) disposé en amont de l'égoutteur (E) et communiquant avec celui-ci, par un détecteur du niveau (19) dans le bac et par un circuit (20, 21, 22) de commande de la vitesse de rotation de la vis (13) en fonction du niveau dans le bac (5). 6. Installation suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisée par des moyens de décolmatage (14, 15) du cylindre perforé (6), de préférence des brosses (14) entraînées en rotation par la vis et s'appliquant sur la paroi intérieure du cylindre (6) et/ou des buses (15) de projection intermittantes d'un fluide sur la paroi extérieure du cylindre (6). 7. Installation suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par des moyens (23) de réglage du débit de sortie du produit filtré, de l'égoutteur (E) comprenant un obturateur appliqué élastiquement sur l'extrémité de sortie du cylindre (6). 8. Installation suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par un conduit (27) envoyant le liquide égoutté sur le filtre à bande presseuse (G) en amont de l'endroit où est envoyé le produit filtré. 9. Installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le filtre à bande presseuse comprend deux étages, un dispositif de freinage pneumatique (47) étant appliqué aux bandes à l'entrée du second étage. 10. Egoutteur à vis, caractérisé en ce qu'il a les caractéristiques énumérées aux revendications 2 à 8. 11. Procédé de filtration d'une suspension comprenant des flocons de floculation, qui consiste à égoutter la suspension puis à la presser sur un filtre à bande presseuse, caractérisé en ce qu'il consiste à égoutter la suspension en lui appliquant une pression inférieure à la pression de destruction des flocons