Brevet FR2666026A1 — publié le 19920228

La présente invention concerne un séparateur de phases pour liquides chargés et elle concerne également l'installation d'épuration comprenant un tel séparateur. Dans certaines industries, il est fréquent de rencontrer des problèmes liés à la pollution, qui obligent à adopter des solutions de traitement des liquides et en particulier de l'eau. L'installation est plus particulièrement adaptée au traitement des mélanges liquides-solides de densité différente, de débourbage des eaux résiduaires ou des eaux industrielles telles les eaux de lavage des champignons, carottes ou betteraves. Le matériel existant est parfois trop volumineux ou son efficacité est alléatoire en raison des produits à traiter. Ainsi, par exemple, le traitement de 11 eau de lavage des champignons avant cuisson ne peut être effectué de façon satisfaisante avec le matériel classique en raison de la présence de sable, boues et autres. La présente invention propose un matériel plus particulièrement adapté à ce type d'applications. Ce matériel présente en effet l'avantage d'être 5 à 10 fois moins volumineux qu un appareil statique classique. Ce matériel présente encore l'avantage d'être particulièrement adapté pour un entretien facile. Il présente encore l'avantage de pouvoir fonctionner de façon intermittente ce qui permet de réaliser des économies d'énergie substantielles. L'invention concerne en premier lieu un séparateur de phases pour des liquides chargés. Ce séparateur est constitué d'une cuve de décantation qui comprend - une paroi externe cylindrique - un fond conique ouvert au centre pour permettre l'évacuation par gravité des charges - un canal annulaire aménagé dans la cuve au moyen d'une double paroi interne cylindrique ouverte au moins à sa partie inférieure - au moins une entrée tangentielle horizontale, dans le canal annulaire, pour l'introduction du liquide chargé - un siphon d'évacuation de l'eau décantée. Selon une disposition préférentielle de l'invention, la double paroi interne est constituée de panneaux de tale démontables, en forme de secteur cylindrique ces tales sont superposées partiellement à leurs extrémités, assemblées sur des supports appropriés qui sont solidaires du fond conique, lesquels supports sont répartis sur un cercle, séparés les uns des autres de façon à offrir une section de passage déterminée, sous les panneaux de tôles, pour les charges et le liquide porteur. Toujours selon l'invention, chaque panneau de la double cloison comporte un repli à l'équerre, situé à l'intérieur de la cuve, lequel repli s'étend sur la hauteur du panneau à l'exception de la partie inférieure en contact avec le support, de façon à permettre l'appui dudit repli sur ledit support et de maintenir un écartement précis entre le fond de la cuve et le rebord inférieur des panneaux ; ces replis confèrent également une bonne rigidité à l'ensemble. Selon une autre disposition de l'invention, 1' entrée tangentielle du liquide chargé dans la cuve s'effectue au moyen d'une buse disposée à une certaine hauteur du fond, qui est fonction du nombre de buses, de la viscosité du fluide porteur et du débit de l'appareil. L'invention concerne également une installation d'épuration de liquide chargé, du type comprenant un dégrilleur et au moins un hydrocyclone ; cette installation comprenant également un séparateur de phases qui est alimenté par le dégrilleur et qui est relié à l'hydrocyclone, au moyen d'une pompe placée entre la sortie de la cuve dudit séparateur et l'entrée de l'hydrocyclone. Toujours selon l'invention, l'installation comprend un bac de réception du liquide épuré, alimenté par la surverse de l'hydrocyclone, lequel bac comporte un trop plein d'évacuation du liquide épuré et, à sa partie inférieure, une vanne de liaison dudit bac avec la cuve de séparation. Selon une autre disposition de l'invention, l'installation comporte des moyens de commande de la vanne, lesquels moyens sont constitués de capteurs de niveau qui sont disposés dans la cuve de séparation - un capteur situé au niveau supérieur qui permet le démarrage de l'installation, vanne de liaison fermée - un capteur disposé au niveau inférieur, qui commande l'ouverture de la vanne de liaison de façon à faire fonctionner l'installation en recyclage - un capteur intermédiaire qui commande la fermeture de la vanne de liaison quand le niveau de liquide remonte dans la cuve. Toujours selon l'invention, et selon une disposition préférentielle, l'installation comporte, associée au capteur du niveau inférieur, une temporisation qui limite le temps de fonctionnement du recyclage, laquelle temporisation est arrêtée et remise à zéro lors de 1 t activation du capteur disposé au niveau intermédiaire. Selon une autre disposition préférentielle de l'invention, l'installation comporte un bac de réception du liquide épuré, disposé dans la cuve de séparation. Selon une autre disposition de l'invention, la cuve comporte, à sa partie inférieure, un déflecteur qui élargit l'ouverture d'aspiration des charges à la partie inférieure du cône. L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre indicatif, et représenté sur les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique et fonctionnelle d'une installation selon l'invention - la figure 2 est une vue en coupe du séparateur de phases selon l'invention ;; - la figure 3 est une vue agrandie du fond du séparateur représenté figure 2 - la figure 4 est une vue partielle de la cuve du séparateur, montrant le positionnement des panneaux formant doubles cloisons - la figure 5 est une vue en coupe radiale partielle, de la cuve du séparateur - la figure 6 est une vue de dessus du séparateur montrant la disposition des buses qui servent à l'injection du liquide chargé dans le séparateur L'intallation, représentée schématiquement figure 1, comprend un dégrilleur 1 qui permet une première séparation de phases par mise à l'écart des déchets à fortes granulométries. Ce dégrilleur est alimenté à sa partie supérieure par une conduite 2 ; le dégrilleur 1 comprend essentiellement un tamis 3 incliné. Les déchets à fortes granulométries sont évacués selon la flèche 4, en bas du tamis 3.Le liquide restant chargé est récupéré sous le tamis 3 et il est évacué par une conduite 5 vers le séparateur de phases. Le séparateur de phases 6 est essentiellement constitué d'une cuve comportant une paroi cylindrique externe 7 surmontant un fond conique 8. Ce fond conique 8 comporte, à sa partie inférieure, un orifice d'évacuation des charges au moyen d'une conduite 9 dont il sera question plus loin. Ce séparateur 6 comporte une double cloison interne 10, de forme cylindrique, doublant la paroi externe 7. L'espace entre les parois 7 et 10 forme un canal annulaire 11 dans lequel est injecté le liquide chargé provenant du dégrilleur 1, par la conduite 5. Le séparateur comporte encore un siphon 12 qui permet l'évacuation par la conduite 13, du liquide décanté. L'épuration du liquide est améliorée par l'adjonction d'un hydrocyclone 14 alimenté par une pompe 15 qui récupère, au moyen de la conduite 9, les charges contenues dans la partie conique 8 du séparateur 6. Ces charges sont introduites dans l'hydrocyclone 14, à sa partie supérieure, par une conduite 16. L'hydrocyclone 14 sépare les charges du liquide. Les charges sont évacuées par une conduite 17 reliée à la souverse de l'hydrocyclone, alors que le liquide épuré est éjecté par une conduite 18 connectée à la surverse, ctest-à-dire disposée à la partie supérieure de l'hydrocyclone 14. On remarque, figure 1, que la conduite 18 réintroduit le liquide épuré dans le séparateur 6. Le séparateur 6 comporte un bac 19 de réception du liquide épuré provenant de l'hydrocyclone 14. Ce bac 19 est muni, à sa partie inférieure, d'une vanne 20 qui permet sa mise en communication avec le séparateur 6. Ce bac 19 comporte également un siphon 21 qui permet l'évacuation vers l'extérieur au moyen d'une conduite 22, du liquide épuré. Dans l'exemple de la figure 1, le bac 19 est disposé dans la cuve du séparateur 6. Ce genre d'installation, ctest-à-dire comprenant un dégrilleur 1, un séparateur de phases 6 et un hydrocyclone 14 permet une séparation efficace des phases solides et liquides. Il permet surtout d'améliorer le fonctionnement de l'hydrocyclone et en particulier de masquer les régimes transitoires qui constituent une perte d'efficacité des hydrocyclones et de l'installation d'une manière générale. En cas de débit de liquide insuffisant, l'installation et en particulier l'hydrocyclone 14 peut continuer à fonctionner grâce à un circuit fermé qui permet un recyclage du liquide épuré. Des capteurs de niveau sont disposés sur la cuve du séparateur de phases 6. Un capteur 23 est disposé au niveau supérieur de la cuve du séparateur 6. Ce capteur autorise la mise en marche de l'installation lorsque la cuve du séparateur 6 contient suffisamment de liquide et que la vanne 20 est fermée. Ce capteur 23 se situe à un niveau sensiblement inférieur au niveau d'amorçage du siphon 12 de la cuve 6. Un deuxième capteur 24, disposé au niveau inférieur de la cuve 6, sensiblement au-dessus du niveau de la vanne 20 du bac 19, commande l'ouverture de cette vanne 20 pour permettre le recyclage de l'eau épurée provenant de l'hydrocyclone 14. Ce recyclage évite les troubles de fonctionnement de l'hydrocyclone 14 en lui permettant de fonctionner de façon continue. Ce fonctionnement de l'hydrocyclone 14 en phase recyclage, est limité au moyen d'une temporisation qui commande l'arrêt de l'installation et en particulier de la pompe 15 lorsque le temps de fonctionnement en recyclage dépasse un temps pré-déterminé, de l'ordre de 30 minutes par exemple. Un troisième capteur 25, disposé entre les capteurs 23 et 24, et disposé en particulier sous le niveau d'amorçage du siphon 21 du bac 19, commande la fermeture de la vanne 20 et par conséquent l'arrêt du recyclage du liquide épuré. Ce capteur 25 met également hors-circuit la temporisation de commande du recyclage et la remet à zéro. On a représenté, figure 2, d'une façon plus détaillée, le séparateur de phases 6 qui entre dans la composition de l'installation d'épuration représentée figure 1. Ce séparateur de phases 6 comporte deux modes de séparation : une séparation classique par décantation dans une cuve, par simple gravité des particules dans une masse de liquide inerte, et une séparation par tourbillon, autour de la masse inerte. On retrouve, figure 2, les mêmes repères que ceux utilisés figure 1. Le séparateur 6 comprend une paroi cylindrique externe 7 montée sur un fond conique 8, lequel fond 8 repose sur des pieds 26. Ce fond 8 a une pente appropriée pour permettre un écoulement par gravité, du type tas de sable, des charges déposées par le liquide. Ce fond 8 comporte, à sa partie inférieure, un orifice 27 d'évacuation des charges, relié par la conduite 9, à la pompe 15 d'alimentation de l'hydrocyclone 14. On remarque également, figure 2, une vanne 28 servant à la vidange du séparateur 6 en cas de besoin. On a représenté figure 3, de façon agrandie, le fond du cône 8. On remarque, au-dessus de l'orifice d'évacuation 27, un déflecteur 29 en forme de calotte, solidaire du fond 8 au moyen de plusieurs boulons 30. Ce déflecteur 29 permet d'éviter l'aspiration centrale des charges dans le cône 8 ; il permet d'élargir l'aspiration des charges par un accroissement de la surface d'aspiration. Le déflecteur comporte cependant un petit orifice central 31, au-dessus de l'orifice 27, de façon à pouvoir être vidangé. On remarque, figure 2, la double paroi 10 aménagée à l'intérieur du séparateur 6. Cette double paroi 10 est également cylindrique. Elle repose sur le fond 8 par l'intermédiaire de supports 32 détaillés plus loin. Les parois 7 et 10 définissent un canal annulaire 11 de faible épaisseur, qui s'étend pratiquement sur toute la hauteur de la cuve du séparateur. Ce canal annulaire 11 reçoit le liquide chargé au moyen de conduites 5 reliées au dégrilleur. Chaque conduite 5 introduit le liquide chargé dans la partie basse du canal annulaire 11, de façon tangentielle, comme il sera montré plus loin, pour faire tourbillonner le liquide chargé dans cet espace annulaire 11 et pour provoquer une séparation de la phase liquide maintenue dans la partie supérieure du canal, alors que les charges descendent dans le cône 8 de la cuve en passant par des orifices 33 aménagés à la partie inférieure de la paroi interne 10. Ces éléments seront détaillés un peu plus loin. On remarque encore, figure 2, le trop plein 12 disposé dans la cuve du séparateur 6 ainsi que le bac 19 de réception du liquide épuré. Ce bac 19 est disposé dans la cuve du séparateur, solidaire du fond 8 par un support 34. Ce bac 19 renferme un siphon 21, lequel siphon 21 communique avec l'extérieur en passant à l'intérieur du support 34. Le bac 19 comporte à sa partie inférieure, une vanne 20 soutenue par des tirants 35 et 36. Cette vanne 20 met directement en communication l'intérieur du bac 19 et l'intérieur de la cuve du séparateur 6. On remarque encore, figure 2, une portion d'un tube 37, dans lequel sont logés les trois capteurs de niveau 23, 24 et 25 mentionnés figure 1. On a représenté, plus en détails, figure 4, une portion de la cuve du séparateur 6. On remarque le fond conique 8 et la paroi externe cylindrique 7, solidaire dudit fond 8. Sur ce fond 8 sont soudés, de part en part, sur un cercle, des supports 32 servant à maintenir la paroi interne 10. Cette paroi interne 10 est de préférence constituée de panneaux en forme de secteurs cylindriques pour permettre notamment un démontage plus facile et surtout le nettoyage de la cuve. Cette paroi 10 est formée par exemple de six panneaux de tôle 101, 102, etc..., soutenus à leurs parties inférieures par les supports 32 et, à leurs parties supérieures par une collerette 37 munie par exemple de pattes 38 de fixation.On remarque, que chaque panneau 101, 102,..., comporte un repli 39 à l'équerre, qui s'étend sur presque toute la hauteur du panneau correspondant, à l'exception de la partie inférieure. Ce repli 39 repose en effet sur les supports 32 et permet ainsi de maintenir une certaine distance entre le bord inférieur 40 de la paroi 10 et le fond 8 de façon à créer les orifices de passage 33 par lesquels s'évacuent les charges et le liquide qui pénètrent dans le canal annulaire 11. Ces replis 39 provoquent également une plus grande rigidité aux panneaux 101, 102, etc... La section des orifices 33 est déterminée en fonction du débit de liquide chargé qui entre dans le canal annulaire 11. On a représenté, figure 5, plus en détails, la fixation des panneaux 101, 102 formant la paroi 10, sur les supports inférieurs 32 et la collerette supérieure 37 qui est solidaire de la paroi externe 7. Les panneaux se chevauchent et sont fixés au moyen de boulons 41 et 42 sur les supports 32 et sur les pattes 38 qui sont solidaires de la collerette 37. On remarque que les têtes des boulons 41 comportent des lamages 44 pour faciliter le montage des panneaux 101, 102. On a représenté, figure 6, en vue de dessus, le séparateur 6 de façon à montrer la répartition des buses 45 qui assurent l'introduction tangentielle dans le canal annulaire 11, du liquide chargé. Ces buses 45 sont régulièrement réparties et fixées sur la paroi externe cylindrique 7. Elles sont alimentées sous pression à partir de la conduite 5 de sortie du dégrilleur 1, au moyen d'une pompe par exemple, non représentée. Les buses 45 sont par exemple au nombre de six, et elles sont disposées dans un plan horizontal et à une hauteur par rapport au fond du canal annulaire qui correspond sensiblement au 1/5e de la hauteur dudit canal ; cette hauteur dépend essentiellement du nombre de buses, de la viscosité du fluide porteur et du débit de l'appareil. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée. - REVENDICATIONS 1.- Séparateur de phases pour liquides chargés caractérisé en ce qu'il est constitué d'une cuve de décantation comprenant - une paroi cylindrique externe (7) - un fond conique (8) ouvert au centre pour permettre l'évacuation par gravité des charges - un canal annulaire (11) aménagé dans la cuve au moyen d'une double paroi interne cylindrique (10) ouverte au moins à sa partie inférieure - au moins une entrée tangentielle horizontale, entre les parois externes (7) et internes (10), permettant l'introduction du liquide chargé dans la cuve - un siphon (12) d'évacuation du liquide porteur décanté. 2.- Séparateur de phases pour liquide chargé, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une double paroi interne (10) constituée de panneaux de tôle (101, 102, ...,) démontables, en forme de secteurs de cylindres, superposés partiellement à leurs extrémités, assemblés sur des supports (32) solidaires du fond conique (8), lesquels supports (32) sont répartis en cercle, séparés les uns des autres de façon à offrir une section de passage déterminée pour les charges et le liquide porteur. 3.- Séparateur de phases pour liquide chargé, selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte sur les panneaux (101, 102,..), de la double cloison (10), un repli (39) à l'équerre, situé à l'intérieur de la cuve, lequel repli (39) s'étend sur la hauteur du panneau correspondant, à l'exception de sa partie inférieure qui est en contact avec le support correspondant (32) de façon à permettre l'appui dudit repli (39) sur ledit support et à maintenir un écartement précis entre le fond (8) et le rebord inférieur (40) des panneaux. 4.- Séparateur de phases pour liquide chargé, selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une entrée tangentielle se présentant sous la forme d'une buse (45), montée sur la paroi externe (7) et disposée au-dessus du fond (8). 5.- Installation d'épuration de liquides chargés, du type comprenant un dégrilleur (1) et au moins un hydrocyclone (14), caractérisée en ce qu'elle comporte un séparateur de phases selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, lequel séparateur est alimenté par le dégrilleur (I) et est relié à l'hydrocyclone (14) au moyen d'une pompe (15) placée entre la sortie de la cuve dudit séparateur et l'entrée dudit hydrocyclone. 6.- Installation d'épuration de liquides chargés, selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un bac (19) de réception du liquide épuré, alimenté par la surverse de l'hydrocyclone (14), lequel bac (19) comporte un trop plein (21) d'évacuation du liquide épuré et, à sa partie inférieure, une vanne (20) de liaison dudit bac avec la cuve de séparation. 7.- Installation d'épuration de liquides chargés selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de commande de la vanne de liaison (20), constitués de capteurs de niveau disposés dans la cuve de séparation de phases - un capteur (23) disposé au niveau supérieur, qui permet le démarrage de l'installation, vanne (20) fermée - un capteur (24) disposé au niveau inférieur, qui commande l'ouverture de la vanne (20) de façon à faire fonctionner l'hydrocyclone (14) en recyclage - un capteur (25) intermédiaire, qui commande la fermeture de la vanne (20) quand le niveau de liquide remonte dans la cuve du séparateur (6). 8.- Installation d'épuration de liquides chargés, selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte, associée au capteur (24) du niveau inférieur, une temporisation qui limite le temps de fonctionnement de l'hydrocyclone en recyclage, laquelle temporisation est arrêtée et remise à zéro lors de l'activation du capteur de niveau intermédiaire (25). 9.- Installation d'épuration de liquides chargés selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un bac de réception (19) de liquide épuré provenant de l'hydrocyclone (14), logé dans la cuve du séparateur (6) 10.- Installation d'épuration de liquides chargés selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte, à la partie inférieure de la partie conique (8) de la cuve du séparateur (6), un déflecteur (29) masquant l'orifice (27) de ladite partie conique de façon à élargir l'aspiration des charges.