Brevet FR2726482A1 — publié le 19960510

La présente invention a trait à un séparateur de liquides pour un liquide mélangé de deux ou plusieurs composantes à densités différentes, dont un liquide à purifier, comportant un caisson muni d'une entrée du liquide mélangé et une sortie pour un liquide purifié ainsi qu'un moyen d'évacuation pour la composante séparée. Dans le domaine de la protection de la nappe phréatique aux alentours des sites tels que des stations d'essence ou autres présentant un risque élevé de pollution de la nappe phréatique ou simplement dans le domaine de l'épuration des eaux usées, on emploie aujourd'hui couramment des séparateurs de liquides comportant un caisson en béton ou en un autre matériau dans lequel s'effectue une mise au repos limitée de l'eau afin de permettre aux composantes de densités différentes de l'eau polluée de se séparer sous la force de la gravitation. Notamment dans le contexte d'une station d'hydrocarbures, les traces d'essence, d'huile et autres se séparent de l'eau pluviale en flottant sur la surface de l'eau dans le caisson du séparateur de liquides et l'eau purifiée peut se déverser dans les égouts au travers d'un système de siphon qui retient les parties flottantes. Une bonne séparation des composantes polluantes des eaux usées ou pluviales au niveau de l'entrée des eaux dans la canalisation déjà est très importante afin d'éviter une surcharge des stations d'épuration en aval et on cherche par conséquent à améliorer le pouvoir de séparation des séparateurs de liquides connus dont le pouvoir de séparation diminue rapidement avec le débit du liquide traversant le séparateur. I1 est évident, que la séparation des composantes à densités différentes s'effectue parfaitement à partir du moment où le débit est relativement faible, c'est-à-dire que le volume de liquide présent dans le séparateur est suffisamment grand pour ne pas créer des turbulences importantes qui empêchent une bonne séparation des composantes et qui amènent plutôt à un remélange des parties déjà séparées avant l'augmentation du débit dû à la pluie ou autre. La présente invention a donc pour but de créer un séparateur de liquides, qui avec un volume comparable à celui d'un séparateur traditionnel, obtient une meilleure séparation des liquides, notamment lors de débits importants sans augmenter la grandeur de la chambre de séparation. Selon l'invention, ce but est atteint par un séparateur de liquides comme mentionné ci-dessus qui est en outre caractérisé par le fait que les caissons comportent au moins une membrane tendue entre une première ligne d'intersection située au fond du caisson de façon essentiellement perpendiculaire à la direction de l'écoulement du liquide à purifier et entre une seconde ligne d'intersection située à un endroit du caisson plus élevé que la première ligne d'intersection, ladite membrane comportant au voisinage de sa première ligne d'intersection une série de trous pour le passage du liquide enrichi de la composante à purifier. Selon une forme de réalisation particulière, la seconde ligne d'intersection est située sur une paroi verticale intérieure qui s'étend à partir du fond vers le plafond d'une distance inférieure à la hauteur du caisson. Un séparateur peut comporter plusieurs membranes dont les premières lignes d'intersection sont essentiellement uniformément écartées l'une de l'autre et disposées parallèlement entre elles et perpendiculairement à la direction de l'écoulement du liquide à purifier sur le fond du caisson, lesdites secondes lignes d'intersection étant disposées parallèlement entre elles et horizontalement sur la paroi verticale intérieure essentiellement équidistantes l'une de l'autre. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, les membranes sont tendues entre leurs deux lignes d'intersection par une barre de façon à produire une première section de membrane disposée essentiellement verticalement entre sa première ligne d'intersection et la barre ainsi qu'une seconde section s'étendant en biais entre la barre et la seconde ligne d'intersection, ladite seconde ligne d'intersection étant située à un niveau plus élevé que celui de la barre. Les membranes peuvent être rigides ou souples, d'un matériau étanche ou semiperméable. Dans le cas où les membranes sont semiperméables, leur matériau est choisi afin de laisser passer les liquides à séparer tout en retenant le liquide à purifier. Dans le cas où le matériau des membranes est étanche, les membranes présentent près de leurs secondes lignes d'intersection des orifices pour le passage de la composante à séparer du liquide à purifier. Un séparateur selon l'invention peut comporter un caisson qui présente une forme générale d'un parallélépipède dont la dimension la plus longue se trouve en direction horizontale et l'entrée du liquide mélangée se trouvant à proximité de l'extrémité supérieure d'une première paroi extérieure verticale s'étendant perpendiculairement à la dimension la plus longue du parallélépipède et la sortie pour le liquide purifié se trouvant à proximité de l'extrémité supérieure d'une seconde paroi externe opposée à la première. Selon une forme de réalisation avantageuse, une paroi déflecteur qui s'étend près de l'entrée du liquide mélangé à partir du plafond du caisson vers le bas d'une distance inférieure à la hauteur du caisson ainsi qu'une paroi déflecteur s'étendant près de la sortie du liquide purifié à partir dudit plafond vers le bas d'une distance inférieure à la hauteur du caisson sont prévues afin de guider le liquide mélangé rentrant par l'entrée vers le bas, ainsi que pour permettre uniquement au liquide se trouvant au fond du caisson de remonter vers la sortie de la composante purifiée respectivement. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, une autre paroi déflecteur peut s'étendre à partir du fond du caisson verticalement vers le haut d'une distance inférieure à la hauteur du caisson quelque peu en amont de la paroi verticale intérieure afin de créer un siphon. Le plafond du séparateur peut comporter deux orifices d'évacuation pour la composante séparée du liquide à purifier, dont l'un se trouve entre l'entrée pour le liquide mélangé et entre le siphon formé par lesdites deux parois verticales, le deuxième moyen d'évacuation se trouvant entre ledit siphon et la sortie pour la composante purifiée. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en se référant à la figure unique qui montre une coupe longitudinale d'un séparateur de liquides selon l'invention. En se tournant maintenant vers la figure unique, on reconnaît un caisson 1 d'un séparateur de liquides comportant un fond 5 ainsi que des parois verticales 4,14 et un plafond 6 dans lequel sont pratiquées deux ouvertures 7 et 8 qui sont fermées par des couvercles. Une entrée 2 pour un liquide mélangé représenté par la flèche 28 se trouve au niveau supérieur de la paroi 14 et une sortie 3 pour le liquide purifié représenté par la flèche 2a se trouve au niveau supérieur de la paroi verticale 4. A l'intérieur du caisson 1 entre les deux parois verticales 14 et 4, se trouvent deux parois verticales 10 et 11, la première s' étendant à partir du fond 5 du caisson vers le haut et ayant une hauteur inférieure à la hauteur du caisson, représenté par la distance entre le fond 5 et le plafond 1, la seconde paroi verticale 11 s'étendant à partir du plafond 6 vers le bas en laissant un vide entre son extrémité inférieure et le fond 5 du caisson 1. L'ensemble des deux parois 10 et 11 forme un siphon permettant le passage du liquide de la chambre 43 située entre l'entrée 2 et le siphon jusqu'à la chambre 42 située entre le siphon et la sortie 3. Des parois verticales 9 et 13 s'étendent à partir du plafond 6 vers le bas en laissant un vide entre leurs extrémités inférieures et le fond 5 du caisson. Dans la chambre de purification 42 se trouve une pluralité de membranes 17,18 et 19 s'étendant entre des premières lignes d'intersection inférieures 34,35,36 et entre des secondes lignes d'intersection 37,38 en passant par des barres de tension 20,21,22 qui sont arrangées de façon que les membranes présentent des premières sections verticales 17',18',19' ainsi que des secondes sections en biais 17'',18'',19''. Les sections verticales 17' etc. comportent près de leurs extrémités inférieures des orifices de passage 23,24,25 et les sections en biais 17'', etc. comportent près de leurs extrémités supérieures, des orifices de passage 30,30a,30b. Le fonctionnement du séparateur illustré dans la figure unique ainsi que les raisons pour l'augmentation de l'efficacité de séparation par une chambre comportant des membranes arrangées comme décrites ci-dessus par rapport à une chambre sans membrane sera discuté dans ce qui suit. Le liquide mélangé 28 à purifier entre dans le séparateur 1 par l'entrée 2 et sera dévié par la paroi déflecteur 9 vers le bas comme indiqué par la flèche 28a. Dans la chambre 43 s'effectue une séparation préliminaire des composantes lourdes telles que du sable ou autres, alors que les parties liquides représentées par la flèche 29 se déversent dans le siphon formé par les deux parois 10 et 11 pour rentrer dans la chambre de purification 42. La première phase de séparation pour le liquide mélangé est représentée par la flèche 26 qui indique que le liquide entrant dans la chambre 42 par le siphon se déplace à une vitesse correspondante au débit de liquide à partir du siphon en direction de la sortie 3. Durant le passage du liquide mélangé au travers de cette première section de la chambre 42 formée entre la paroi 11 et la section verticale 17' de la première membrane 17 s'effectue une première phase de séparation des composantes plus légères 31 qui montent vers la partie en biais 17'' de la première membrane 17 où elles sont guidées le long de la surface inférieure de ladite section 17'' jusqu'à l'orifice 30b d'où elles peuvent s'échapper vers le haut. Bien entendu, l'orifice 30b peut être constitué par une pluralité d'orifices ou par un orifice allongé qui traverse sensiblement toute la largeur du caisson. Cet orifice est prévu le long de la ligne d'intersection 37 dans le sens perpendiculaire au plan du dessin. Suite au passage par l'orifice 30b, les parties légères passent les autres orifices 30a et 30 des parties en biais 18'' et 19'' des autres membranes 18 et 19 afin de joindre une couche de liquide comprise entre les niveaux 15 et 16, couche qui est constituée essentiellement de la composante légère du liquide à purifier. La composante légère qui est séparée dans cette première phase et qui est guidée par la surface inférieure de la section 17'' de la membrane 17 jusqu'à l'orifice 30b comme représenté par les flèches 32b subit, grâce à la concentration des parties légères sous la section 17'' un effet de coalescence, c'est-à-dire les fines goutelettes de la composante légère peuvent se réunir pour former des gouttes de volume plus important afin de permettre leur évacuation vers le haut du fait que les forces de gravitation s'appliquent à des gouttes plus grandes primant sur les effets de remélange dûs aux convections et au mouvement moléculaire de Braun qui empêche une séparation des goutelettes trop fines du reste du liquide.Ensuite le liquide partiellement purifié traverse l'orifice 23 pratiqué dans la section verticale 17' de la première membrane 17 afin de subir une deuxième et peut être plusieurs autres phases de purification qualitativement identiques à la phase précédente, où des parties légères non encore séparées diffusent vers le haut où elles sont guidées par la surface inférieure de la partie en biais 18'ou 19' de la membrane 18 ou 19 comme indiqué par les flèches 32a et 30 afin d'échapper en 33 vers le haut au travers de l'orifice 30a ou 30. Evidemment, lors du transport des parties légères 32, 32a, 32b le long de la surface inférieure des sections 17'', 18'', 19'' peut s'effectuer une redescente des parties plus lourdes 39, 40, 41 qui ont été amenées vers le haut du fait de la convexion, et ces parties plus lourdes peuvent redescendre sur la surface supérieure des sections en biais 17'' etc. des membranes 17 etc. comme indiqué par les flèches 39,40,41. Ensuite, le liquide graduellement plus purifié 26a traverse la section verticale 18' de la membrane 18 afin d'entrer dans sa troisième phase de purification d'où il ressort en 26b à l'ouverture 25 de la section verticale 19' de la dernière membrane 19 afin d'arriver dans la dernière phase de purification d'où il ressort comme indiqué par la flèche 26c en remontant en 27 entre la paroi 13 et la paroi 4 vers la sortie 3. Etant donné que les parties plus légères du liquide à purifier sont ramenées dans chaque phase de purification vers la paroi 11 pour finalement s'étaler en forme d'une couche flottante entre les niveaux 15 et 16, on diminue au maximum tout effet de recombinaison à convexion le long de la partie inférieure du caisson où se trouve le liquide graduellement purifié, raison pour laquelle le degré de purification dans le liquide 26c sortant de la chambre de purification 42 est plus élevé que dans un liquide qui rentre dans la chambre de purification 42 sans membrane, et dans laquelle la convexion créée par le déplacement du liquide entre la sortie du siphon 10,11 et l'entrée de la remontée entre les parois 13 et 14 crée des turbulences et des convexions qui empêchent l'obtention d'un degré de séparation optimalisé. Les deux ouvertures 7 et 8 dans le plafond 6 du caisson 1 sont utilisées pour évacuer les sables 44 et la couche flottante des parties légères à séparer du liquide mélangé dans les chambres 43 et 42 respectivement, un flotteur d'une densité plus grande que celle de la couche flottante mais plus petite que celle du liquide purifié pouvant être prévu afin d'afficher à l'extérieur du caisson la position variable du niveau 16 entre la couche flottante et le liquide purifié afin d'indiquer quand une opération d'évacuation de la couche flottante devient nécessaire. L'invention a été décrite en se référant à une forme de réalisation possible, sans être limitée aux détails de ce qui a été décrit. De ce fait, les lignes d'intersection entre les extrémités des membranes et le fond ou la paroi verticale respectivement peuvent être formées réellement par le contact direct de la membrane et le fond ou la paroi, en pratiquant éventuellement plusieurs orifices dans les membranes près de cette ligne d'intersection, toutefois il est aussi possible d'arrêter la membrane peu avant cette ligne d'intersection afin de créer un orifice allongé de sorte que la ligne d'intersection devienne une ligne de coupe imaginée entre le fond ou la paroi et une prolongation imaginée de la membrane. REVENDICATIONS 1. Séparateur de liquides pour un liquide mélangé de deux ou plusieurs composantes à densités différentes, dont un liquide à purifier, comportant un caisson (1) muni d'une entrée (2) pour le liquide mélangé et une sortie (3) pour le liquide purifié, ainsi qu'un moyen d'évacuation pour les composantes séparées, caractérisé en ce que le caisson (1) comporte en outre au moins une membrane (17,18,19) tendue entre une première ligne d'intersection (34,35,36) située au fond (5) du caisson (1) de façon essentiellement perpendiculaire à la direction de l'écoulement du fluide à purifier et entre une seconde ligne d'intersection (37,38) située à un endroit du caisson plus élevé que la première ligne d'intersection, ladite membrane comportant au voisinage de sa première ligne d'intersection, un ou plusieurs orifices (23,24,25) pour le passage du liquide enrichi de la composante à purifier. 2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde ligne d'intersection (37,38) est située sur une paroi verticale intérieure (11), qui s'étend à partir du fond (5) vers le plafond (6) d'une distance inférieure à la hauteur du caisson (1) . 3. Séparateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs membranes (17,18,19) dont les premières lignes d'intersection (34,35,36) sont essentiellement uniformément écartées l'une de l'autre et disposées parallèlement entre elles et perpendiculairement à la direction d'écoulement du liquide à purifier sur le fond (5) du caisson, lesdites secondes lignes d'intersection (37,38) étant disposées parallèlement entre elles et horizontalement sur la paroi verticale intérieure (11) essentiellement équidistantes l'une de 1 'autre. 4. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les membranes sont tendues entre leurs deux lignes d'intersection (34,37) par une barre (20,21,22) de façon à produire une première section de membrane (17',18',19') disposée essentiellement verticalement entre sa première ligne d'intersection (34) et la barre (20,21,22) ainsi qu'une seconde section (17'',18'',19'') s'étendant en biais entre la barre (20,21,22) et la seconde ligne d'intersection (37,38), la seconde ligne d'intersection étant située à un niveau supérieur de celui de la barre (20,21,22). 5. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les membranes sont rigides ou souples. 6. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les membranes sont d'un matériau semiperméable laissant passer les liquides à séparer en retenant le liquide à purifier. 7. Séparateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les membranes sont d'un matériau étanche présentant près de leurs secondes lignes d'intersection (37,38) des orifices (30,30a,30b) pour le passage de la composante à séparer du liquide à purifier. 8. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit caisson présente une forme générale d'un parallélépipède dont la dimension la plus large se trouve en direction horizontale, l'entrée (2) du liquide mélangé se trouvant à proximité de l'extrémité supérieure d'une première paroi extérieure verticale (14) s'étendant perpendiculairement à la dimension la plus large du parallélépipède et la sortie (3) pour le liquide purifié se trouvant à proximité de l'extrémité supérieure d'une seconde paroi externe (4) opposée à la première paroi (14). 9. Séparateur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une paroi déflecteur (9) s'étend près de l'entrée (2) à partir du plafond (6) du caisson vers le bas d'une distance inférieure à la hauteur du caisson, et en ce qu'une paroi déflecteur (13) s'étend près de la sortie (3) du liquide purifié à partir dudit plafond vers le bas d'une distance inférieure à la hauteur du caisson. 10. Séparateur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'une paroi déflecteur (10) s'étend à partir du fond (5) du caisson verticalement vers le haut d'une distance inférieure à la hauteur du caisson et quelque peu en amont de la paroi intérieure (11). 11. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le plafond (6) du caisson comporte deux orifices d'évacuation (7,8) pour les composantes séparées du liquide à purifier.