Brevet FR2693922A1 — publié le 19940128

Flottateur cylindrique de séparation des matières en suspension contenues dans un liquide. La présente invention se rapporte à un flottateur destiné à séparer des matières en suspension contenues dans un liquide avec ou sans utilisation de microbulles d'air pour accélérer la remontée en surface des matières à retirer du liquide et concerne plus précisément un flottateur de type cylindrique dans lequel l'eau à traiter est introduite horizontalement à partir d'une cloison radiale de séparation du réservoir cylindrique. Il existe sur le marché deux catégories de flottateurs, les flottateurs cylindriques et les flottateurs parallélépipédiques. Ces derniers sont constitués d'un caisson parallélépipédique, dans lequel l'eau à traiter entre d'un côté de l'appareil, généralement en partie basse, et ressort du côté opposé par un déversoir équipé d'une cloison siphoïde, un racleur étant installé en surface pour ramasser les matières flottantes. Ces flottateurs présentent l'inconvénient d'évacuer les décantats par purge gravita ire vers des vannes de purge ou vers une vis d'extraction. Ces techniques ne sont pas très efficaces et les matières décantées mal évacuées risquent d'entrer en fermentation, ce qui augmente la pollution soluble. Dans la catégorie des flottateurs circulaires, qui sont constitués d'un caisson cylindrique, on connaît essentiellement deux techniques de circulation de l'eau à traiter. La technique la plus courante consiste à faire entrer l'eau à traiter par le centre de l'appareil, généralement en partie basse d'une virole centrale. L'eau circule ensuite du centre vers le côté extérieur de l'appareil où elle est collectée par un déversoir périphérique, des bras racleurs tournant en surface pour ramasser les matières qui flottent. Cette technique présente une amélioration par rapport aux flottateurs parallélépipédiques en ce que les décantats sont correctement évacués et que se trouve ainsi très atténué le risque de leur fermentation. Par contre, ce type de flottateur circulaire rend impossible le raclage à contre courant.Il y a donc un risque d'entraînement avec l'eau traitée, des matières situées au-dessous du lit de boues flottées si ce dernier est trop épais. La deuxième technique connue de flottateur cylindrique est basée sur le principe que l'eau ne se déplace pas en tournant dans le réservoir, mais qu'elle est au contraire recueillie par un bras rotatif autour d'une colonne centrale qui va déverser l'eau sur son côté arrière. Les matières flottant en surface sont ramassées à l'avant du bras rotatif par une écope à spirale pour être évacuées du flottateur. Cette seconde technique présente le même avantage que la précédente. De plus, puisqu'il n'y a en principe pas de déplacement d'eau tournante dans le flottateur, il n'y aurait donc pas de turbulences susceptibles de perturber la remontée des matières à flotter. Cependant il s'est avéré que ce système de flottateur comporte également quelques inconvénients comme l'impossibilité d'égouttement des boues raclées ce qui a pour conséquence d'augmenter de manière non négligeable le volume de boues collectées. D'autre part, le principe de cet appareil est de faire en sorte que la vitesse de distribution de l'eau à traiter soit égale à la vitesse de rotation du bras rotatif afin d'obtenir une turbulence nulle dans le flottateur. Or il est très difficile d'adapter cette vitesse de rotation du bras rotatif à la vitesse, donc au débit, d'eau à traiter. Il n'y a donc pas une absence totale de turbulences et de plus, le débit d'eau à traiter étant variable, il faut que le flottateur fonctionne à débit constant et donc recycle une partie de l'eau traitée. Le recyclage d'eau surcharge inutilement le flottateur sur le plan hydraulique. Les systèmes connus ne donnant ainsi pas toujours satisfaction, comme on vient de le voir, le Demandeur s'est penché sur ces problèmes et a imaginé un nouveau type de flottateur qui résoud les inconvénients précités du fait d'un mode de circulation d'eau et des matières flottées et décantées, différent de ce qui est connu. L'invention a donc pour objet principal un flottateur destiné à séparer des matières en suspension contenues dans un liquide, comportant un caisson cylindrique dans lequel circule l'effluent à traiter, au moins un bras racleur en surface pour le recueil des matières flottées et un bras racleur de fond pour les matières décantées, flottateur selon lequel le caisson renferme une goulotte fixe d'évacuation de l'eau épurée et une goulotte fixe d'évacuation des matières flottées, qui se trouvent juxtaposées et s ' étendent horizontalement depuis le centre du caisson jusqu'à sa périphérie et selon lequel un déversoir immergé pénètre dans le caisson selon un rayon de son cylindre pour l'introduction de l'effluent d'un côté d'une cloison radiale de séparation disposée entre ledit déversoir et la goulotte d'évacuation des matières flottées. Selon des caractéristiques particulières de l'invention, la goulotte fixe d'évacuation de l'eau épurée est une goulotte siphoïde de forme parallélépipédique fermée d'un couvercle et communiquant avec l'extérieur par un conduit d'évacuation, et la goulotte fixe d'évacuation, des matières flottées dispose d'un fond incliné vers le bas depuis le cylindre central vers l'extérieur, pour orienter les matières flottées vers un conduit de sortie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faisant référence aux dessins annexés qui représentent figure 1 une vue en perspective du flottateur ; et figure 2 une vue schématique en plan vue du dessus. On a représenté sur les figures un flottateur dont le caisson 1 est cylindrique. Selon son axe central 2 est monté un arbre rotatif 3 sur lequel sont fixées des parties du flottateur qui sont mobiles, à savoir un racleur de surface 4 et un racleur de fond 5. Entre ces deux racleurs l'arbre rotatif 3 est coiffé d'un cylindre fixe 6 auquel sont rattachées les parties fixes du flottateur à savoir essentiellement une goulotte d'évacuation 7 de l'eau épurée, et une goulotte d'évacuation 8 des matières flottées. La goulotte d'évacuation 7 est une goulotte siphoïde de forme parallélépipédique qui s'étend horizontalement depuis le cylindre central 6, jusqu a la périphérie du caisson 1. Elle est fermée d'un couvercle 9 et communique avec l'extérieur par un conduit d'évacuation 14. La goulotte d'évacuation 8 des matières flottées s'étend également du cylindre central 6 au bord du caisson. Elle jouxte la goulotte 7 et son fond 17 est incliné vers le bas depuis le cylindre central vers l'extérieur, pour orienter les matières flottées vers un conduit de sortie 18. Un déversoir immergé 10, se présentant sous la forme d'un conduit qui pénètre dans le caisson selon un rayon du cylindre matérialisé par l'axe 13 est pourvu de tubes de sortie 25 qui orientent l'effluent dans une direction telle qu'il tourne à l'intérieur du caisson dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Une plaque verticale 11 sépare le déversoir 10 de la goulotte d'évacuation 8 pour éviter le mélange de l'eau provenant du déversoir avec les matières flottées récupérées du réservoir cylindrique Grâce à cette disposition, l'eau à traiter doit faire horizontalement le tour complet du flottateur, depuis le déversoir immergé, avant d'atteindre la goulotte d'évacuation 7. Du fait de la longueur de ce trajet et de la durée que met l'eau à le parcourir, les matières en suspension ont le temps, soit de remonter en surface, soit de décanter dans le fond du flottateur. On notera que cette cloison radiale de séparation 11 ne s'étend pas tout à fait jusqu'au fond du flottateur pour laisser un passage au racleur de fond 5. Les matières flottées sont raclées en surface par un bras racleur rotatif 4 fixé à l'arbre 3, bras qui s'étend sur toute la longueur du rayon du caisson 1 composant le flottateur. Le racleur 4 est constitué d'une poutre 15 fixée à l'arbre 3 et d'une plaque de raclage souple 16 orientée verticalement, soutenue par la poutre 15. Le racleur de surface 4 tourne autour de l'axe central 2 dans le sens contraire du sens de circulation de l'eau à traiter. Ainsi, les matières flottées sont amenées dans la goulotte 8 qui les collecte pour les évacuer hors du flottateur par le conduit de sortie 18. Une rampe 19 d'accès à cette goulotte d'évacuation 8 des matières flottées est fixée de façon inclinée à cette dernière du côté d'où arrivent les boues flottées amenées par le racleur de surface 4. Cette rampe 19 s'étend audessus du réservoir d'entrée à partir du niveau de l'eau jusqu'au niveau de la goulotte et permet donc de sortir les matières raclées de l'eau. Celles-ci peuvent ainsi s'égoutter ce qui réduit leur volume. On notera que le trajet d'une grande partie des matières flottées est très court car la goulotte de collecte 8 et sa rampe 19 sont au-dessus de l'entrée (tube 25) des effluents à traiter, et c'est là principalement qu'il y a le plus de matière à capter et à évacuer. Le raclage des matières flottées qui se fait donc à contre courant de la circulation de l'effluent à traiter permet de limiter à une épaisseur très faible le lit de ces matières flottées du côté de la goulotte de sortie de l'eau traitée. Il y a ainsi très peu de possibilité d'entraînement du bas de ce lit de matières sous la cloison siphoïde de la goulotte de sortie d'eau traitée, et donc moins de risque d'avoir des matières en suspension dans l'eau traitée sortant par le conduit 14. En outre, pour éviter le mélange de l'eau à traiter, circulant dans le fond, avec les matières flottées, circulant en surface, des cloisons fixes verticales 12 sont installées suivant des rayons du caisson 1 à quelque centimètres sous la surface du niveau d'eau dans le flottateur. Ces cloisons rectangulaires de quelques centimètres de largeur sont fixés d'un côté au cylindre fixe 6 et de l'autre à la paroi du caisson 1. Le fond 20 du caisson 1 présente une forme d'entonnoir très évasé dont le centre communique avec une goulotte d'évacuation 21 des matières décantées située sous le caisson, en son centre.Cette goulotte 21 est de forme circulaire et possède une embouchure tubulaire 22 pour évacuer les boues décantées hors du flottateur. En variante, et notamment pour les flottateurs ayant un plus grand diamètre, la goulotte d'évacuation des matières décantées pourrait s'étendre le long d'un rayon dans le fond 20 du flottateur. Pour faciliter le recueil de ces boues décantées, un racleur de fond 5 est fixé à l'arbre rotatif 3 et s'étend suivant un rayon du caisson 1. Le racleur 5 tourne donc, comme le racleur de surface 4, dans le sens contraire au sens de rotation de l'eau à épurer. Ledit racleur 5 est constitué d'une poutre horizontale 23 fixée à l'arbre rotatif 3 et de trois plaquettes verticales 24 rapportées sous ladite poutre horizontale 23. On remarquera l'inclinaison des plaquettes 24 par rapport à la poutre 23, qui favorise le raclage et l'orientation des boues vers le centre. Ainsi les matières décantées sont amenées dans la goulotte d'évacuation 21 qui les collecte pour les évacuer hors du flottateur. On évite ainsi l'encombrement et l'encrassement du fond du flottateur, entraînant la réduction de ses performances hydrauliques ainsi que la fermentation des matières captées, source de pollution soluble. L'invention a été décrite sur la base d'un exemple particulier de réalisation auquel elle ne se limite pas, mais en englobe au contraire toutes les variantes constructives. REVENDICATIONS 1. Flottateur destiné à séparer des matières en suspension contenues dans un liquide, comportant un caisson cylindrique dans lequel circule l'effluent à traiter, au moins un bras racleur en surface pour le recueil des matières flottées et un bras racleur de fond pour les matières décantées, caractérisé en ce que le caisson (1) renferme une goulotte fixe d'évacuation (7) de l'eau épurée et une goulotte fixe d'évacuation (8) des matières flottées, qui se trouvent juxtaposées et s s'étendent horizontalement depuis le centre du caisson jusqu'à sa périphérie et en ce que un déversoir immergé (10) pénètre dans le caisson selon un rayon de son cylindre pour l'introduction de l'effluent d'un côté d'une cloison radiale de séparation (11) disposée entre ledit déversoir et la goulotte d'évacuation des matières flottées. 2. Flottateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la goulotte fixe d'évacuation (7) de l'eau épurée est une goulotte siphoïde de forme parallélépipédique fermée d'un couvercle (9) et communiquant avec l'extérieur par un conduit d'évacuation (14). 3. Flottateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la goulotte fixe d'évacuation (8) des matières flottées dispose d'un fond (17) incliné vers le bas depuis le cylindre central vers l'extérieur, pour orienter les matières flottées vers un conduit de sortie (18). 4. Flottateur selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu' une rampe d'accès inclinée (19) est placée en haut de la goulotte fixe d'évacuation (8) des matières flottées et s'étend au-dessus du déversoir immergé (10). 5. Flottateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bras racleur de surface (4) et le bras racleur de fond (5) sont fixés sur un arbre rotatif central (3) du caisson (1) qui tourne en sens opposé au sens de circulation de l'effluent. 6. Flottateur selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'arbre rotatif (3) est coiffé d'un cylindre fixe (6) servant de support aux goulottes d'évacuation (7) et (8). 7. Flottateur selon la revendication 6 caractérisé en ce que le cylindre fixe (6) sert également de support à des cloisons verticales (12) installées suivant des rayons du caisson sous la surface de l'effluent du caisson. 8. Flottateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fond (20) du caisson (1) présente une forme d'entonnoir très évasée dont le centre communique avec une goulotte d'évacuation (21) des matières décantées, située sous le caisson.