Brevet FR2703924A1 — publié le 19941021

La présente invention concerne un filtre, c'est à-dire un appareil dont l'objet est de purifier un liquide, et notamment l'eaw, en retenant les particules solides qu'il contient en amont dtun média filtrant, alors que le liquide lui-meme peut traverser ce média. Plus précisément, l'invention a pour objet un filtre basse pression. Les filtres sont habituellement classés en deux catégories : les filtres en surface où le média filtrant évoqué ci-dessus est une paroi perméable telle qu'une toile textile ou métallique, et les filtres dans la masse où ce média est constitué par une couche de quelques dizaines de centimètres d'un matériau granulaire tel que le sable. Une catégorie intermédiaire est constituée par les filtres à précouche où la paroi filtrante est complétée par une couche de matériaux granulaires plus ou moins épaisse. Selon cette classification, le filtre objet du présent brevet est un filtre en surface pouvant, comme tout filtre en surface etre complété par une couche de matériaux bien choisis pour constituer un filtre à précouche. Il existe aussi une autre façon de classer les filtres : filtres frontaux dans lesquels l'ensemble du liquide à filtrer doit traverser le filtre au fur et à mesure de son arrivée, les refus étant périodiquement collectés et évacués, et les filtres tangentiels dans lesquels le liquide à filtrer circule tangentiellement le long de la paroi filtrante, de telle façon qu'une partie seulement du liquide en écoulement traverse la paroi filtrante. Selon cette classification, le filtre selon l'invention, peut etre exploité soit en filtre frontal, soit en filtre tangentiel ainsi qu'il sera démontré plus loin. La présente invention a pour objet un filtre à flux ascendant où il est possible d'assurer un balayage continu ou périodique en amont du média filtrant par une circulation horizontale du liquide à filtrer. Ce filtre est avantageux par son fonctionnement normal à faible pression. Selon l'invention, il s'agit d'un filtre du type basse pression constitué d'une enceinte qui est fermée à sa partie supérieure par un média filtrant, comportant un orifice d'introduction du liquide à filtrer sous ledit média et des moyens pour agiter le liquide selon un mouvement horizontal. Ce filtre est à flux ascendant du fait que le média filtrant (éventuellement complété par une précouche) est horizontal, et que le liquide s'écoule de bas en haut, et ruisselle à l'air libre après franchissement de la paroi filtrante. La circulation horizontale du liquide à filtrer, donc perpendiculaire au flux de filtration en amont du média filtrant, est destinée à créer une agitation dont l'effet bénéfique est connu. La faible pression de fonctionnement signifie que le média filtrant est soumis à une pression inférieure à 100kPa. Cela permet une alimentation par pompe de faible puissance, notamment pompe à vortex voire me me une alimentation gravitaire (si la disposition des lieux s y prête) pour un résultat que l'on ntobtient généralement qu'avec une forte pression. Bien entendu, ce filtre destiné à travailler sous faible pression, peut également fonctionner sous pression élevée Ce filtre se caractérise également par la procédure du décolmatage périodique. Ce décolmatage repose sur ltouverture d'une vanne de purge qui provoque la baisse du plan d'eau jusqu a un niveau inférieur à celui du média filtrant, et la possibilité de procéder simultanément à un arrosage dudit média, ou à une insufflation d'air à contre-courant. La baisse du plan d'eau jusqu a un niveau inférieur à celui du média filtrant, provoque par elle-même une aspiration d'eau et d'air de haut en bas à travers ce média ; ce phénomène spontané aide le décolmatage mécanique par arrosage ou insufflation d'air. Ce filtre est représenté schématiquement figure 1 et figure 2. Les courbes représentées figures 3 à 7 illustrent les résultats obtenus. Le filtre est constitué d'une couronne circulaire (repère I sur le schéma) dont la paroi horizontale supérieure est filtrante. Le média filtrant formant cette paroi est constitué d'une toile filtrante dont les pores ont une dimension supérieure ou égale à 1 micron. La suspension aqueuse à filtrer est alimentée sous faible pression par une entrée tangentielle (repère 5) provoquant un mouvement circulaire horizontal. L'eau filtrée s'évacue par débordement (repère 3). Les moyens de décolmatage automatique du média permettent un nettoyage périodique qui 51 effectue par vidange du corps du filtre au moyen d'un simple orifice avec vanne et arrosage de la toile filtrante. Ce nettoyage par l'intermédiaire de têtes d'arrosage 4 est évidemment favorisé par la gravité des particules retenues, ainsi que par le phénomène d'aspiration cité plus haut. Les résidus de nettoyage sont soit recyclés en tête, soit évacués selon la nature du problème à traiter. Cette géométrie du corps du filtre n'est pas limitative et on pourra, sans sortir des limites du présent brevet, adopter d'autres géométries conservant le même principe (canal rectiligne, plateau circulaire ou rectangulaire, etc .). L'appareil peut également comporter des dispositifs ou dispositions assurant un mouvement du liquide à filtrer dans un sens différent du flux de filtration. Ce peut être une disposition géométrique telle que l'entrée tangentielle. Ce peut être également un dispositif mécanique. La présence de orifice 6 permettant le retour en tête d'une partie de l'effluent permet soit une filtration frontale, soit une filtration tangentielle. Si cet orifice est fermé ou faiblement ouvert, le mouvement horizontal dans le filtre est lent, et l'agitation provoquée, pour utile qu'elle soit, ne justifie pas l'appellation 1,filtration tangentielle" ; la filtration est du type frontale. En revanche, si l'orifice repéré 6 est largement ouvert (et le débit d'entrée augmenté en conséquence) la vitesse de circulation de l'effluent peut atteindre des valeurs qui provoquent un balayage efficace de la toile filtrante correspondant à une "filtration tangentielle". On peut aussi prévoir dans le corps du filtre des chicanes 7 destinées à provoquer des turbulences dont l'effet est bénéfique. La présence dans le corps du filtre d'objets mobiles entrainés par l'écoulement horizontal du liquide à filtrer, peut avoir un effet analogue. L'adjonction de particules additionnelles destinées à former une précouche de filtrage, peut être utile dans certains cas. L'adjonction dans le liquide à traiter de certainessubstances (coagulant, floculant, dispersant ou autre) peut modifier la structure des particules et améliorer leur filtrabilité, par action physique ou chimique. Les courbes des figures 3 et 4 concernent une eau peu chargée (MES 30mg/l-turbidité 45 NTU). Les courbes des figures 5 et 6 concernent une eau très chargée (MES 500mg/l-turbidité 940 NTU). Sur ces deux effluents, on a procédé à un essai de filtration par tranches de 20 minutes, séparées par des arrosages du média de quelques secondes afin de le décolmater. Les courbes 3 et 5 représentent ltévolution des vitesses de filtration en fonction du temps par tranches de 20 minutes. Les courbes 4 et 6 représentent l'évolution de la turbidité en fonction du temps, avec les mêmes tranches de 20 minutes. Le diagramme de la figure 7 illustre la courbe de granulométrie des particules en suspension dans l'effluent faisant I1 objet des figures 3 à 6. - REVENDICATIONS 1.- Filtre du type basse pression et à flux ascendant, constitué d'une enceinte fermée à sa partie supérieure par un média filtrant horizontal, comportant un orifice dtintroduction du liquide à filtrer sous ledit média et des moyens pour agiter le liquide selon un mouvement horizontal. 2.- Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu Vil comporte un orifice de purge pour mettre le média à l'air, provoquant une aspiration spontanée à contre-courant, et des moyens de décolmatage dudit média, disposés au-dessus de ce dernier. 3.- Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est complété par tout dispositif mécanique ou disposition géométrique chargé de provoquer le mouvement horizontal du liquide à filtrer. 4.- Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce qu Vil est équipé de chicanes internes fixes (7) ou d'objets internes mobiles, destinés à provoquer des turbulences dans le liquide à traiter. 5.- Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un orifice par lequel une partie du liquide à traiter revient en tête selon le principe de la filtration tangentielle. 6.- Filtre selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'introduction dans l'effluent, de tout matériau destiné à la formation d'une précouche, soit seul, soit associé avec les particules de l'effluent brut. 7.- Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'introduction dans I'effluent de toute substance qui, par action physique ou chimique, améliore sa filtrabilité.