Brevet FR2716391A1 — publié le 19950825

INSTALLATION ET PROCEDE DE TRAITEMENT PROPRE DE FLUIDES CHARGES EN E!1KRTICULES, TELS QUE BOUES OU ESTES. La présente invention se rapporte à une installation ainsi qu'à un procédé de traitement propre de fluides chargés en particules telles que solides, sables, polluants, déchets organiques ou analogues. On connaît de telles installations et notamment d'après FR-A-2.607.080, du type comportant une extraction apte à acheminer le fluide chargé vers un système de traitement qui permet de rejeter en sortie de l'installation les particules au moins partiellement séparées du fluide proprement dit. Par exemple, le fluide chargé peut être extrait par une drague suceuse ou pompé directement, dans le cas de boues industrielles. Egalement , les fluides à traiter peuvent être acheminés par des simples canalisations étanches. De nombreux systèmes de traitement physico-chimiques ont été décrits, entre autres dans FR-C-77.14196 ( Certificat d'utilité) ou plus récemment dans FR-92.14.392. Ces systèmes sont prévus pour assurer une déshydratation des matières en suspension dans le fluide, le plus souvent de l'eau, et pour concentrer ces matières ou charges, jusqu'à obtention de produits aptes à être rejetés, en général en décharge classée. Ces éléments connus de l'homme de l'art ne sont en conséquence pas à décrire plus avant. Les installations et similairement les procédés de l'art antérieur présentent des inconvénients majeurs. Principalement, les siccités des produits obtenus sont trop importantes pour qu'ils puissent être transportés aisément ou réutilisés. Similairement, lorsque le fluide est comme dans la plupart des cas de l'eau, sa teneur en charge est supérieure aux normes permettant son rejet en milieu naturel. En outre, et dans la même optique de protection de l'environnement, les installations connues qui sont lourdes, encombrantes et/ou insuffisamment confinées, altèrent ou polluent en général le lieu ou elles sont implantées. De fait, les interventions sur un plan d'eau potable par exemple sont à écarter. L'emploi des installations connues génère d'autres nuisances, tant sonores que chimiques, ou encore sur leur lieu d'utilisation. L'un des but de la présente invention est de pallier entre autres les inconvénients ci-dessus, en rendant possible des interventions rapides, propres -ou écologiques- et autorisant des rejets directement dans un milieu naturel, ou pour le moins évitant leur mise en décharge contrôlée. De plus, l'invention est modulable, souple et économique à mettre en oeuvre et apte à accomplir des missions jusqu'à présent quasiment irréalisables. A cet effet, l'un des objets de l'invention est une installation de traitement de fluides chargés en particules, tels que boues, vases ou analogues, et du type comportant une extraction apte à acheminer un fluide chargé vers un système de traitement qui permet d'isoler au moins partiellement les particules du fluide proprement dit, caractérisée en ce que le système de traitement comprend en amont d'un dispositif physicochimique de concentration et déshydratation suivant le sens de circulation du fluide chargé, un ensemble apte à séparer physiquement au sein du fluide chargé les particules dont une dimension excède un format prédéterminé, afin de pouvoir rejeter en sortie de l'installation, d'une part ces particules et d'autre part le fluide proprement dit. Selon une caractéristique, l'ensemble de séparation physique précité comprend une enceinte de tourbillonnement dite Xhydrocyclone, qui est pourvue d'au moins une alimentation tangentielle sous pression et reliée à l'extraction, ainsi que d'une surverse centrale, agencée au droit d'un cône de sortie des particules de dimension supérieure au format précité et par laquelle le fluide est évacué en aval, une fois débarrassé de ces particules sous l'effet la différence des forces centrifuges respectives. De préférence, l'alimentation de l'hydrocyclone comporte un sabot de réglage de la section de passage du fluide chargé, de sorte que la pression -et proportionnellement la vitesse de tourbillonnement de ce dernier- peut être maintenue à une valeur choisie sensiblement constante. Suivant un mode de réalisation, l'extraction comporte une drague flottante, munie d'un outil d'extraction et d'un double carénage de confinement sensiblement hermétique de ses organes fonctionnels, tels que moteur d'entraînement. Il est intéressant que l'outil d'extraction de la drague précitée soit entraîné par un moteur électrique ou analogues, agencé au dessus de la ligne de flottaison de la drague et raccordé à ce moteur par une transmission de couple flexible. En outre, l'outil d'extraction et la drague précités peuvent comprendre des moyens de solidarisation mutuelle démontables. Par ailleurs, l'ensemble précité de séparation physique peut comprendre au moins une grille ou tamis, dont les mailles ont une taille correspondant au format prédéterminé, cette grille étant montée à débattement sur l'installation et solidaire d'un système vibrant tel que moteur à balourd, coopérant lui-même avec un variateur de fréquence des vibrations de la grille par rapport à l'installation. I1 est avantageux qu'un caisson relié à un motoventilateur ou analogue apte à placer ce caisson en dépression, soit disposé au droit d'au moins une grille précitée. Dans ce cas, on peut prévoir qu'au moins une grille de l'ensemble précité soit disposée suivant une inclinaison de l'ordre de 60 ou plus, et/ou soit montée sur l'installation par l'intermédiaire d'un mécanisme d'ajustement de son inclinaison. De plus, il est envisageable qu'au moins une grille précitée comporte une structure anti-colmatage en polyuréthane, et/ou un système de lavage par projection d'un fluide sous haute pression. Suivant un mode de réalisation, au moins une grille précitée dite "amont" possède des mailles de l'ordre de 5mm, tandis qu'au moins une autre dite Savais possède des mailles de l'ordre de l'ordre de 50 à 60 Fm. Dans certaines applications, un ou plusieurs des éléments de l'installation tels qu'extraction, ensemble d'isolement, dispositif de traitement physico-chimique, sont agencés indépendamment -ou par groupes fonctionnels-et sur un support transportable. Un autre objet de l'invention se rapporte à un procédé de traitement de fluides chargés en particules, tels que boues, vases ou analogues, et du type comportant les étapes consistant à: extraire et acheminer le fluide chargé vers un système de traitement; traiter ledit fluide en isolant au moins partiellement lesdites particules, caractérisé en ce qu'il comprend, en amont d'une étape de concentration et d'une déshydratation physico-chimiques du fluide chargé suivant son sens de circulation, une étape de traitement consistant à séparer physiquement des particules dont une dimension excède un format prédéterminé, afin de pouvoir rejeter en sortie de l'installation, d'une part ces particules et d'autre part le fluide proprement dit. Alternativement, est prévu un procédé de traitement de fluides chargés en particules, caractérisé en ce qu'il est effectué par une installation telle que définie plus haut. Mais d'autre avantages et particularités de la présente invention ressortiront mieux de la description détaillée, qui suit et se réfère aux dessins annexés, dans lesquels. La figure 1 est une vue schématique d'une installation conforme à l'invention; La figure 2 est une vue en perspective de derrière d'une drague correspondant au détail indiqué en II sur la figure 1; La figure 3 est une vue schématique en section d'un détail indiqué en III sur la figure 1; La figure 4 est une vue partielle et en section d'un hydrocyclone à sabot de réglage de l'alimentation, correspondant au détail indiqué en IV sur la figure 3; La figure 5 est un vue partielle et en section transversale suivant la ligne V-V de la figure 4; et La figure 6 est un vue en élévation d'une grille vibrante avec caisson en dépression, correspondant au détail indiqué en VI sur la figure 3. Sur les figures, la référence numérique générale 1 désigne une installation de traitement ou épuration. ce type d'installation a pour but de traiter des mélanges de fluides et de particules diverses, résidus organiques, polluants, etc. Bien que d'autres mélanges puissent être traités dans l'installation 1, la description non limitative ci-après est faite en rapport avec l'épuration d'une boue essentiellement constituée d'eau chargée en particules, par exemple sable, déchets, substances organiques. Ce fluide chargé est désigné en 2, tandis que son sens de circulation au sein de l'installation 1, auquel on se référera comme allant symboliquement d'amont en aval, est représenté par les flèches S. En se reportant à la figure 1, on comprend que l'installation 1 comporte d'amont en aval une extraction 3, apte à acheminer le fluide chargé 2 vers un système de traitement 4, qui permet d'isoler au moins partiellement les particules contenues dans le fluide proprement dit. L'homme du métier trouvera dans la littérature courante, notamment dans les documents évoqués plus haut, les spécifications techniques des éléments évoqués jusqu'à présent, et qu'il n'est donc pas nécessaire de décrire ici. Le système 4 de traitement comprend en amont d'un dispositif physico-chimique de concentration et déshydratation 5 (partie inférieure de l'installation 1 sur la figure 1), un ensemble 6 apte à séparer physiquement au sein du fluide chargé 2, les particules dont une dimension excède un format prédéterminé, afin de pouvoir rejeter en sortie de l'installation 1, d'une part ces particules et d'autre part le fluide proprement dit. Ceci constitue l'une des particularités majeures de l'invention, grâce à laquelle il est possible d'éviter la mise en de charge des boues, voire de les revaloriser. L'installation 1 et son procédé de fonctionnement, sont donc conçus dans un esprit écologique, puisque par exemple les eaux de rejet peuvent être, après contrôle chimique, directement rendues à leur milieu naturel. Une limpidité de l'eau rejetée inférieure à 5Mg/l de MES, peut être obtenue avec l'invention. L'extraction 3 visible sur les figures 1 et 2, comporte une drague flottante apte à effectuer un pompage des boues. La drague 3 est munie d'un outil d'extraction (non représenté) ainsi que d'un double carénage de confinement sensiblement hermétique de ses organes fonctionnels, tel que moteur d'entraînement. Puisque tous les éléments mécaniques de la drague 3 (moteur thermique, centrale hydraulique, groupe électrogène, réservoir de fioul) sont sous double carénage de confinement, l'extraction ne porte pas atteinte au milieu dans lequel elle est utilisée. L'outil d'extraction de la drague 3, dont la structure propre est conventionnelle, a pour particularité d'être entraîné par un moteur électrique ou analogue 32. Le moteur 32 est, comme on le voit bien sur la figure 2, agencé au dessus de la ligne de flottaison 33 de la drague 3. Ainsi, bien qu'il ne soit pas ici confiné dans un double carénage, il ne porte pas atteinte au milieu 2. Ce moteur 32 est raccordé à l'outil d'extraction par une transmission 34 de couple flexible, tel que câble métallique guidé. L'outil d'extraction est donc entraîné à distance. Les essais secrets effectués ont permis de constater qu'une profondeur d'extraction allant jusqu'à 14 mètres a pu être obtenu, ce qui est unique pour un engin de cette catégorie. Par ailleurs, l'outil et la drague 3 comprennent des moyens de solidarisation mutuelle démontables. Ceci permet d'obtenir une interchangeabilité rapide de l'outil d'extraction. En suivant S sur la figure 1, on voit qu'en aval de l'extraction 3, l'ensemble 6 comprend au moins une grille ou tamis 7. Chaque grille 7 comporte des mailles dont la taille correspond au format prédéterminé des particules qu'elle doit tamiser. De préférence, chaque grille 7 comporte une structure anti-colmatage en polyuréthane. la grille 7 à droite sur la figure 3, est pourvue d'un système 71 de lavage par projection d'un fluide sous haute pression. Plus précisément, ce système 71 consiste en un ajout d'eau claire. On voit bien sur la figure 6, qui illustre en détail une grille 7 similaire à celle qui est équipée de l'ajout d'eau claire 71, qu'elle est montée à débattement sur l'installation 1 et solidaire d'un système vibrant 73 tel que moteur à balourd. Le moteur 73 est fixé sur le bac du tamis 7, ce dernier étant pourvu de ressorts 74 aptes à amortir son débattement par rapport à l'installation 1. Ce débattement est approximativement vertical. Par contre, la grille 7 en question est disposée suivant une inclinaison a par rapport à l'horizontale, de l'ordre de 60 au plus (figure 3). la grille de la figure 7 est articulée, par exemple au niveau de son angle inférieur gauche, par rapport à l'installation 1. A droite, c'est-à-dire à l'opposé de cette articulation, on voit que la grille 7 est montée sur l'installation 1 par l'intermédiaire d'un mécanisme 76 d'ajustement de son inclinaison a. Ici, le mécanisme 76 est un vérin dont une extrémité est fixée à l'installation, tandis que l'autre est solidaire de la grille 7. Lorsque ce vérin est alimenté pour que sa longueur varie, l'inclinaison a elle aussi change. La référence 75 indique sur les figures des déversoirs, débouchant au regard d'une grille 7, pour l'alimenter en fluide chargé 2. Les tamis 7 des figures 3 (à droite) et 6 sont reliés en sortie à un caisson 72. L'intérieur de ce caisson est lui-même en communication avec l'entrée dun motoventilateur ou analogue 77, apte à placer ce caisson en dépression. En disposant ainsi un caisson en dépression 72 au droit d'une grille 7, il est possible d'améliorer d'environ 5 points la siccité des rejets traités, et donc de diminuer la pollution dans de fortes proportions. A noter que la dépression dans le caisson 72 est réglable de 150 à 600 mm d'H2O, afin d'optimiser l'aspiration en fonction de la granulométrie des particules, telles que sable. IL va de soi qu'un tamis 7 pourvu d'un caisson de dépression 72 se doit d'être disposé, juste en amont du dispositif 5, c' est-à-dire au niveau d'une phase d'essorage des particules séparées. Comme indiqué en 8 sur la figure 3, ces particules sont de petits fumiers ou sables, dont les dimensions (ou format) sont supérieures à 2 mm. On a observé que la siccité moyenne des particules issues de cette phase est de l'ordre de 85 %, ce qui est supérieur d'environ 15 points à ce que l'on obtient avec une installation traditionnelle. La grille 7 située juste en aval de l'extraction 3 a pour fonction d'effectuer un premier tamisage ou nscalpage/dégrillagen du fluide chargé 2. Cette opération permet d'éliminer les plus grosses particules contenues dans les boues. Suivant l'exemple illustré, cette grille possède des mailles de l'ordre de 5 mm. Le moteur à balourd 73 qui est accouplé à cette grille 7 coopère lui-même avec un variateur de fréquence non représenté. Ce variateur permet de régler la fréquence des vibrations de la grille 7 par rapport à l'installation 1. Cette installation est prévue pour qu'en aval du premier tamis 7 suivant S, soient opérés une reprise et un traitement des particules l'ayant traversé. Dans ce but, l'ensemble de séparation physique 6 comprend une enceinte de tourbillonnement 9 dite Shydrocyclone^. Chaque hydrocyclone 9 comprend une partie supérieure cylindrique, et une partie inférieure coaxiale conique 97. Le cône 97 est disposé pour que son axe longitudinal X-X' soit sensiblement à la verticale, et bien sûr commun avec l'axe central de la partie supérieure cylindrique. Ici, chaque hydrocyclone 9 est disposé au droit d'une grille 7. Comme ceci ressort bien des figures 4 et 5, un tube coaxial à X-X' pénètre par son alimentation 93 de sommet dans l'hydrocyclone 9, pour former une surverse centrale 95. La surverse 95 est reliée, au moins indirectement, au dispositif physico-chimique 5, puisque c'est par là que le fluide le moins chargé s'échappe suivant S. On comprend d'ores et déjà que le fluide chargé pénétrant suivant S dans l'enceinte 9 tourbillonne approximativement autour de X-X'. Alors, sous l'effet de la différence des forces centrifuges respectivement appliquées au fluide proprement dit et aux particules qu'il contient, dont les densités propres sont différentes, le premier va avoir tendance à rester plus proche de X-X', pour pouvoir être capté par la surverse 95, tandis que les seconds se déplacent le long du cône 97, en s'éloignant de ladite surverse. On a remarqué que pour remplir correctement son rôle, un hydrocyclone doit travailler à pression constante. Or, la pression, la vitesse de tourbillonnement et le débit sont liés. Sur la figure 5, on voit que l'alimentation 93 du cyclone 9 est tangentielle. Autrement dit, cet alimentation s'effectue suivant S dans un plan perpendiculaire à X-X' et à peu près parallèlement par rapport à sa section transversale. On remarque en outre que l'hydrocyclone 9 comporte un sabot 94 de réglage de la section de passage du fluide chargé. I1 ressort bien de la figure 5 que le sabot peut venir en regard et masquer -et donc obturertotalement ou dégager l'ouverture par laquelle l'alimentation 93 pénètre dans l'enceinte 9. En se déplaçant suivant R, c'est-à-dire par rapport à la section de passage, l'ouverture de cette dernière change. Ici, le déplacement s'effectue suivant un rayon centré sur X-X', et l'ouverture ou passage est indiquée en P. Cette ouverture P peut varier jusqu'à la valeur indiquée en pointillés dans un sens, ou jusqu'à fermer complètement l'alimentation 93. Grâce au sabot 94, même si le débit change, le fluide chargé tourbillonnant dans l'hydrocyclone 9 peut garder la même vitesse, et donc la même pression. Ces paramètres peuvent ainsi être maintenus à une valeur sensiblement constante et appropriée. Ici, le sabot 94 est de préférence en caoutchouc, et il est possible de faire varier la vitesse d'entrée du flux, pour un débit constant, de 1,8 à 6 m/s. Ainsi, la coupure du fluide chargé peut varier, ce qui est très utile en particulier pour éliminer les matières organiques. I1 ressort de la figure 3 qu'un recyclage ou boucle peut être prévu en aval de la surverse 95, notamment par l'intermédiaire d'un bac de réception 17. Toujours sur cette figure, on a indiqué en 91 un ajout d'eau claire, qui permet de "mouiller" les rejets provenant du cône 97, avant qu'il n'atteigne le tamis 7 en aval. Les ajouts 71 et 91 peuvent par exemple être obtenus par raccordement à un réseau d'eau potable. Puisque comme expliqué plus haut, les particules de plus de 5 mm ont été éliminées, en aval l'hydrocyclone 9 a pour fonction la reprise et le traitement des éléments de 5 mm à 20 p. A noter que le transfert des fluides suivant S notamment, au sein de l'installation 1, s'effectue par récupération et par pompage. Brièvement, on comprend que le procédé de l'invention consiste à extraire et acheminer un fluide chargé vers un système de traitement 4, à traiter ledit fluide en isolant au moins partiellement lesdites particules. En outre, en amont de l'étape conventionnelle de concentration et déshydratation physico-chimique effectuée en 5, est effectuée une étape de traitement préalable qui consiste à séparer physiquement les particules dont une dimension excède un format prédéterminé. Cette séparation physique ou mécanique est prise en charge par les tamis et hydrocyclones particuliers qui viennent d'être décrits. Ceci permet de pouvoir rejeter en sortie de l'installation 1, d'une part les particules et d'autre part le fluide proprement dit. Suivant un mode de réalisation préféré, une première séparation physique s'effectuera en évacuant les particules supérieures à 5 mm, et une seconde en aval agira sur les particules de l'ordre de 50 à 60 p. La pulpe contenant les éléments inférieurs à 20 p est reprise par pompage et envoyée vers le dispositif physico-chimique 5. Cette invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, et comprend les combinaisons et équivalents des moyens techniques illustrés, si ceux-ci sont effectués suivant son esprit. REveNDIcATIoNs 1- Installation (1) de traitement de fluides chargés (2) en particules, tels que boues, vases ou analogues, et du type comportant une extraction (3) apte à acheminer un fluide chargé vers un système de traitement (4) qui permet d'isoler au moins partiellement les particules du fluide proprement dit, caractérisée en ce que le système de traitement comprend en amont d'un dispositif (5) physico-chimique de concentration et déshydratation suivant le sens (S) de circulation du fluide chargé, un ensemble (6) apte à séparer physiquement au sein du fluide chargé les particules dont une dimension excède un format prédéterminé, afin de pouvoir rejeter en sortie de l'installation (1), d'une part ces particules et d'autre part le fluide proprement dit. 2- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble (6) de séparation physique précité comprend au moins une enceinte (9) de tourbillonnement dite "hydrocyclone", qui est pourvue d'au moins une alimentation tangentielle (93) sous pression et reliée à l'extraction, ainsi que d'une surverse centrale, agencée au droit d'un cône de sortie des particules de dimension supérieure au format précité et par laquelle le fluide est évacué en aval, une fois débarrassé de ces particules sous l'effet la différence des forces centrifuges respectives. 3- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'alimentation de l'hydrocyclone (93) comporte un sabot de réglage (94) de la section de passage du fluide chargé, de sorte que la pression -et proportionnellement la vitesse de tourbillonnement de ce dernier- peut être maintenue à une valeur choisie sensiblement constante. 4- Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'extraction (3) comporte une drague flottante, munie d'un outil d'extraction et d'un double carénage de confinement sensiblement hermétique de ses organes fonctionnels, tels que moteur d'entraînement. 5- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'outil d'extraction de la drague (3) précitée est entraîné par un moteur électrique (32) ou analogue, agencé au dessus de la ligne de flottaison (33) de la drague et raccordé à ce moteur par une transmission (34) de couple flexible. 6- Installation selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que l'outil d'extraction et la drague (3) précités comprennent des moyens de solidarisation mutuelle démontables. 7- Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'ensemble (6) précité de séparation physique comprend au moins une grille (7) ou tamis, dont les mailles ont une taille correspondant au format prédéterminé, cette grille étant montée à débattement sur l'installation et solidaire d'un système vibrant (73) tel que moteur à balourd, coopérant lui-même avec un variateur de fréquence des vibrations de la grille par rapport à l'installation (1). 8- Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'un caisson (72) relié à un moto-ventilateur (77) ou analogue apte à placer ce caisson en dépression, est disposé au droit d'au moins une grille (7) précitée. 9- Installation selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce qu'au moins une grille (7) de l'ensemble précité (6) de séparation, est disposée suivant une inclinaison (a) de l'ordre de 60 ou plus, et/ou est montée sur l'installation par l'intermédiaire d'un mécanisme d'ajustement (76) de son inclinaison. 10- Installation selon l'une des revendications 7 ou 9, caractérisée en ce qu'au moins une grille (7) précitée comporte une structure anti-colmatage en polyuréthane, et/ou un système (71) de lavage par projection d'un fluide sous haute pression. 11- Installation selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisée en ce qu'au moins une grille (7) précitée dite "amont" possède des mailles de l'ordre de 5mm, tandis qu'au moins une autre dite "aval" possède des mailles de l'ordre de l'ordre de 50 à 60 m. 12- Installation selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'un ou plusieurs de ses éléments tels qu'extraction (3), ensemble de séparation (6), dispositif de traitement physico-chimique (5), est agencé indépendamment -ou par groupe fonctionnel- et/ou sur un support transportable. 13- Procédé de traitement de fluides chargés (2) en particules, tels que boues, vases ou analogues, et du type comportant les étapes consistant à: extraire et acheminer le fluide chargé vers un système de traitement (4); traiter lesdites fluide en isolant au moins partiellement lesdites particules, caractérisé en ce qu'il comprend, en amont d'une étape de concentration et d'une déshydratation physico-chimiques du fluide chargé suivant son sens (S) de circulation, une étape de traitement consistant à séparer physiquement des particules dont une dimension excède un format prédéterminé, afin de pouvoir rejeter en sortie de l'installation (1), d'une part ces particules et d'autre part le fluide proprement dit. 14- Procédé de traitement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est effectué par une installation selon l'une des revendications 1 à 12.