Brevet FR2787035A1 — publié le 20000616

La présente invention concemrne un dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide susceptible de fonctionner en mode continu. Un tel dispositif autorise la mise en oeuvre de matériaux de filtration, également nommés media filtrant, fragiles ou peu résistants à l'état humide. Selon le media utilisé, ce dispositif permet en une seule et même opération, la discrimination des diverses phases entrant dans la composition de mélanges fluides chargés, tels que notamment les liquides émulsionnés de densités différentes, et de manière plus générale, tous les effluents quelle que soit leur provenance. Certains dispositifs existant utilisent déjà des systèmes à dépression et sont capables d'aboutir à une telle séparation. Ils font appel aux techniques dites du filtre à tambour ou du filtre plan. Néanmoins, s'ils permettent d'obtenir des résultats corrects, en revanche ils présentent les inconvénients suivants: - difficulté pour former des gâteaux d'épaisseur importante, d'o une diminution des performances potentielles de filtration, - insuffisance du compartiment tampon en regard de la surface occupée pouvant induire des risques de débordement lorsque le produit est trop liquide et son débit trop important. Le dispositif de séparation selon l'invention pallie à ces différents désavantages et vise en outre à résoudre les problèmes d'étanchéité habituellement rencontrés. A cet effet, il comprend: - une enceinte, définissant un compartiment tampon alimenté par les effluents à traiter, et un compartiment transfert destiné à recevoir le filtrat, lesdits compartiments, respectivement tampon et transfert étant séparés par un media filtrant; - une pompe à vide, destinée à créer une dépression entre le compartiment tampon et le compartiment transfert. Il se caractérise en ce que le compartiment tampon et le compartiment transfert sont séparés par une interface curviligne présentant successivement un secteur concave puis un secteur convexe sur lesquels défile le media filtrant, et en ce que l'étape de filtration proprement dite intervient au niveau du secteur convexe. Autrement dit, une surface curviligne matérialise l'interface existant entre le compartiment tampon supérieur destiné à recevoir le liquide ou affluent à traiter et le compartiment de transfert inférieur qui accueille temporairement le filtrat. L'aspiration d'air nécessaire à la création de la dépression s'effectue par ailleurs dans ce dernier compartiment. L'étanchéité au niveau du media filtrant étant optimisée par l'adoption d'un tel profil pour l'interface entre les deux volumes, il devient possible de travailler sous des -2- dépressions beaucoup plus importantes que celles atteintes avec les systèmes de filtration à dépression traditionnels. Ce faisant, les performances d'un tel dispositif augmentent de manière significative. Selon l'invention, le rayon de courbure du secteur concave de l'interface est inférieur à celui du secteur convexe. Selon une autre caractéristique de l'invention, le media filtrant est associé à un support perméable lors de son transit au sein du dispositif, ce support étant par exemple constitué par une toile. De la sorte, par la mise en oeuvre d'un support mobile intermédiaire, fermé sur lui-même et typiquement constitué d'une trame à mailles plus ou moins aérées, il est possible de s'affranchir des risques de poinçonnage du media, risques inhérents à sa mauvaise tenu à l'état humide, à une dépression trop poussée, etc. La diminution de l'effort mécanique appliqué sur les fibres du media préserve ainsi son intégrité tout au long de la phase d'immersion sous vide. Avantageusement, un système de rattrapage de tension constitué d'un rouleau translatant pourvoit à un éventuel étirement de cette toile. Selon une autre caractéristique de l'invention, I'ensemble constitué par le média filtrant et le support perméable est mis sous tension au niveau de l'interface curviligne par un tambour rotatif, dont l'axe de rotation est coaxial avec l'axe de révolution du secteur concave. Selon l'invention, le support perméable est mû en translation au moyen d'un tapis convoyeur, situé au niveau du secteur convexe de l'interface séparant le compartiment tampon du compartiment transfert. Avantageusement, la zone de l'interface o s'effectue l'aspiration par dépression est située au niveau du seul secteur convexe. Cette zone d'aspiration est située au niveau du tapis convoyeur, également perméable. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est possible d'étendre l'action du vide jusque dans la courbure concave en rallongeant le tapis convoyeur. Selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le dispositif comporte en outre deux courroies presseuses destinées à garantir l'étanchéité latérale entre le média filtrant et le pourtour délimitant la zone d'aspiration. L'entraînement de ces dernières est coordonné avec la vitesse de défilement du tapis. Il s'effectue par l'intermédiaire de deux poulies situées en tête de filtre. Par ailleurs, la pression des courroies sur le média filtrant dans le secteur concave peut être affinée en mettant en oeuvre des éléments profilés gonflables, insérés dans les gorges de deux roues latérales montées coaxialement avec le tambour, et situées de part et d'autre de celui-ci. -3- La pression des courroies sur le média filtrant dans le secteur convexe peut être affinée en modifiant leur tension générale. Les courroies étant directement soumises au polluant, au moins une rampe de nettoyage est prévue en sortie de filtre. La ou les buses de rinçage qu'elle comporte sont disposées de façon à laver les faces desdites courroies en contact avec le média filtrant et avec les poulies motrices respectivement en aval et amont de ces dernières. Avantageusement, afin d'assurer le maintien du média filtrant plaqué contre l'interface concave, le tambour est muni de joncs toriques de pression s'étendant le long de sa périphérie, et orientés parallèlement à sa base, ces joncs étant uniformément répartis sur sa hauteur. Une variante consiste à disposer ces éléments en chevrons afin de garantir une tension transversale du média filtrant. Ainsi, le media pénètre dans le filtre du coté de la courbure concave, dont le fond est plein, c'est-à-dire non perméable. Au passage sur la courbure convexe, lieu de la filtration effective, il est soumis au vide. Le tapis convoyeur ajouré, bordé de part et d'autre par deux guides statiques contribuant à l'étanchéité de l'ensemble, le supporte durant toute cette phase. La continuité entre ce tapis mobile et les parties fixes qui délimitent l'entrée et la sortie du secteur aspirant est assurée par des peignes de transfert. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le dispositif comporte deux zones aspirantes convexes, respectivement positionnées en amont et en aval du secteur concave. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique en section longitudinale d'une première forme de réalisation du dispositif de l'invention. La figure 2 est une représentation schématique en coupe transversale selon la ligne I-I de la figure 1 et notamment au niveau du secteur convexe. La figure 3 est une représentation schématique en coupe transversale selon la ligne II--TT de la figure 1, notamment au niveau du secteur concave. La figure 4 est une représentation schématique vue du dessus de la surface curviligne développée du dispositif de l'invention. La figure 5 représente schématiquement le dispositif de l'invention et son environnement. La figure 6 est une représentation schématique analogue à la figure 1 d'une autre forme de réalisation de l'invention. -4- séparés l'un de l'autre par une interface curviligne (3). Cette interface (3) présente successivement un secteur concave (13) et un secteur convexe (14). Dans l'exemple décrit, le secteur concave (13) présente une forme partiellement cylindrique. En outre, le rayon de courbure de ce secteur concave (13) est très nettement inférieur au rayon de courbure du secteur convexe (14). Une toile perméable (4), bouclée sur elle-même, chemine au moyen de différents rouleaux de renvoi au sein du dispositif. Elle pénètre dans le filtre au niveau du secteur concave (13), passe le secteur convexe (14) avant de sortir de l'enceinte comportant les deux compartiments (1) et (2) pour venir se boucler à son origine. Sa tension est assurée par un tendeur (6) ajustable manuellement ou de façon automatique. Cette toile (4) est destinée à jouer le rôle de support pour un média filtrant (5) se présentant sous la forme de bande ou de laize, tout au long de son parcours dans le filtre. Sur la figure 5 sont représentés le stockage du média filtrant avant usage sur une bobine amont (15), et sa récupération avant utilisation, et donc après cheminement au sein du filtre sur une bobine aval (16). Le dispositif conforme à l'invention comporte au sein du secteur convexe (14) une zone d'aspiration, c'est-à-dire une zone au niveau de laquelle le contenu du compartiment tampon (1) est effectivement soumis à une dépression engendrée dans le compartiment (2), notamment au moyen d'une pompe à vide (17). Un tapis convoyeur (7) s'étend au niveau de ce secteur convexe (14) qui excède légèrement tant en amont qu'en aval la zone d'aspiration. En d'autres termes, la zone du filtre soumise à dépression et située dans le secteur convexe correspond à la surface supérieure du tapis convoyeur (7). Elle commence peu après la ligne d'inflexion (8) entre secteurs concave et convexe et finit avant la sortie du filtre de manière à permettre son immersion totale sans engendrer de débordement. Le tapis convoyeur (7) assure l'entraînement en translation de l'ensemble constitué par la toile support (4) et le média filtrant (5). Un soin particulier est apporté au positionnement relatif du tambour (11) dans la mesure o il garantit l'étanchéité en assurant le contact entre media (5), toile (4) et interface (3). Une rampe (18) ajourée supporte le tapis convoyeur (7), ainsi que montré sur la figure 2. Le dit tapis est bordé latéralement par deux guides (19) rapportés soudés de manière étanche contre le carter (20) du filtre. Ces guides (19), avantageusement revêtus d'un matériau à très faible coefficient de frottement tel que par exemple le polytétrafluoroéthylène (TEFLON - Marque Déposée), sont destinés à supporter la toile support (4) et partant le média filtrant (5) au niveau de cette zone d'aspiration. Afin d'assurer une étanchéité latérale entre le média filtrant et cette zone d'aspiration, deux courroies latérales (9) maintiennent le dit ensemble plaqué sur les dits guides (19), la -5- convexité de ceux-ci optimisant cette étanchéité. Ces courroies (9), également dénommées presseuses, sont entraînées par des poulies motrices (10) à la même vitesse que celles du convoyeur (7), et viennent se boucler sur elles-mêmes après renvoi sur des roues (23) représentées sur la figure 3. En liaison avec cette figure 3, est représenté le dispositif selon l'invention au niveau du secteur concave. Celui-ci est délimité par une plaque pleine (26) adoptant une forme partiellement cylindrique. Il reçoit le tambour (11), mobile en rotation et mentionné précédemment, dont l'axe de rotation (25) est coaxial avec l'axe de révolution de la dite plaque (26). Sur le même axe (25), sont montées de part et d'autre du tambour (11) les roues (23) déjà mentionnées. L'ensemble tambour/roues/courroies permet d'obtenir la pression suffisante dans le secteur concave, et notamment assure le maintien de la toile support (4) et du média filtrant (5) contre la surface interne de la dite plaque (26), revêtue également le cas échéant d'un matériau à très faible coefficient de frottement. La pression des courroies (9) sur le média filtrant (5) dans le secteur concave peut être affinée en mettant en oeuvre des éléments profilés gonflables (24) insérés dans les gorges des deux roues latérales (23). En outre, afin d'optimiser le maintien du média filtrant plaqué contre l'interface concave (26), le tambour (11) est muni de joncs toriques de pression (22) orientés parallèlement à sa base, s'étendant le long de sa périphérie et étant uniformément répartis sur sa hauteur. Ces joncs faisant saillie par rapport a l'enveloppe du tambour, ils plaque l'ensemble media filtrant (5) et toile support (4) contre la face interne du secteur concave (13). Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif comporte un système de nettoyage des courroies (9) afin d'éviter l'encrassement de ces dernières. Ce système est fondamentalement constitué de rampes de nettoyage comportant une pluralité de buses de rinçage (12) disposées de façon à laver les faces en contact avec le média filtrant et les poulies motrices respectivement en aval et en amont de ces dernières. La figure 4 permet de visualiser la fenêtre aspirante faisant communiquer le compartiment tampon (1) et le compartiment transfert (2). Le secteur concave (13) apparaît plein dans cette version. Des peignes de transfert (27) garantissent un raccord continu entre le tapis convoyeur (7) et les parties fixes sur lesquelles l'ensemble toile (4) et media filtrant (5) glisse. Le trait discontinu (8) matérialise la position de la ligne d'inflexion de la surface curviligne. La figure 5 montre la mise en oeuvre du dispositif. La bobine de media filtrant propre (15) se dévide dans le filtre et glisse le long de la surface curviligne, ledit média filtrant (5) étant soutenu par la toile sans fin (4). Le niveau du liquide pollué (28) dans le compartiment tampon (1) est maintenu constant de façon à conserver émergée une zone d'aspiration résiduelle (29), destinée au séchage du gâteau. La dépression générée dans -6- le compartiment transfert (2) est créée à partir d'une pompe à vide (17). Une pompe de transfert (30) évacue le filtrat (31) résultant de l'opération de filtration lorsque le niveau de celui-ci devient trop important. En sortie du dispositif, un racleur (32) dirige le gâteau de filtration obtenu vers un réceptacle des boues (33), et permet ainsi le rembobinage du media pollué (16). Dans une forme de réalisation de l'invention représentée en liaison avec la figure 6, le dispositif comporte deux zones convexes d'aspiration (14) et (34) situées de part et d'autre du secteur concave (13) par rapport au sens de défilement du média filtrant. Selon cette forme de réalisation, il existe, alors deux lignes d'inflexion, respectivement (35) et (8). En outre, cette deuxième zone d'aspiration est également munie d'un tapis convoyeur (36), assurant la même fonction que le tapis (7). De la même façon, la zone (34) peut être prévue pleine. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné au traitement des boues huileuses, floculées, etc. Il peut être également utilisé avec succès pour le traitement de tout type d'effiuents liquides. A titre d'exemple non limitatif, le dispositif présente des dimensions de l'ordre de 600mm pour la largeur, 2000mm pour la longueur et 1100mm pour la hauteur. Ces valeurs sont susceptibles d'évoluer en fonction du débit requis pour l'installation de filtration. De part la mise en oeuvre de l'architecture du dispositif conforme à l'invention, une optimisation de l'étanchéité du média filtrant au niveau notamment de la zone d'aspiration est obtenue. Ce faisant, il est possible d'atteindre des dépressions de l'ordre de -0.8, -0.9 bar. En d'autres termes, compte tenu de ces valeurs nettement améliorées, les capacités de filtration du dispositif conforme à l'invention s'en trouvent très significativement augmentées. Par ailleurs, de par le déplacement continu du média filtrant, il devient possible d'optimiser la consommation de media d'o des coûts de fonctionnement diminués. -7- REVENDICATIONS 1) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide autorisant la mise en ceuvre de media fragiles et/ou peu résistants a l'état humide comprenant: - Une enceinte, définissant un compartiment tampon (1) alimenté par les effluents à traiter (28) et un compartiment transfert (2) destiné à recevoir le filtrat (31) résultant de l'opération de séparation, les dits compartiments, respectivement tampon (1) et transfert (2) étant séparés par un média filtrant (5); - Une pompe à vide (15), destinée à créer une dépression entre le compartiment tampon (1) et le compartiment transfert (2); caractérisé en ce que le compartiment tampon (1) et le compartiment (2) sont séparés par une interface curviligne, présentant successivement un secteur concave (13) puis un secteur convexe (14), et au niveau duquel défile le média filtrant (5), et en ce que l'étape de filtration proprement dite intervient au niveau du secteur convexe (14). 2) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rayon de courbure du secteur concave (14) de l'interface est inférieur à celui du secteur convexe (14). 3) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le media filtrant (5) est associé lors de son transit au sein du dispositif à un support perméable (4) monté en boucle fermée, ce support étant par exemple constitué par une toile. 4) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble constitué par le média filtrant (5) et le support perméable (4) est mis sous tension au niveau de l'interface curviligne par un tambour rotatif (11) dont l'axe de rotation (25) est coaxial avec le centre du rayon de courbure du secteur concave (14). ) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé ce que le support perméable (4) est mû en translation au moyen d'un tapis convoyeur (7) situé au niveau du secteur convexe (14) de l'interface séparant le compartiment tampon (1) du compartiment transfert (2). 6) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone de l'interface o s'effectue l'aspiration par dépression est située au niveau du tapis convoyeur (7) perméable. -8- 7) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre deux courroies presseuses (9) montées en boucles fermées, destinées à garantir l'étanchéité latérale entre le média filtrant (5) et le pourtour délimitant la zone d'aspiration, I'entraînement des dites courroies étant coordonné avec la vitesse de défilement du tapis convoyeur (7), et s'effectuant au moyen de deux poulies (10) situées en tête de filtre. 8) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pression des courroies (9) sur le média filtrant (5) dans le secteur concave (13) est affinée en mettant en oeuvre des éléments profilés gonflables (24), insérés dans les gorges de deux roues latérales (23) montées coaxialement avec le tambour (11), et situées de part et d'autre de celui-ci. 9) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le média filtrant (5) est maintenu plaqué contre l'interface concave (13), par la mise en oeuvre de joncs toriques de pression (22) s'étendant le long de la périphérie du tambour (11) et orientés parallèlement à la base de celui-ci, ces joncs étant uniformément répartis sur la hauteur du tambour et faisant saillie par rapport à son enveloppe. ) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le tapis convoyeur (7) est bordé latéralement de part et d'autre part deux guides (19), rapportés et soudés de manière étanche contre le carter (20) du dispositif, les dits guides étant destinés d'une part à guider le support (4) et partant le média filtrant (5) au niveau de la zone d'aspiration, et d'autre part, à assurer la fonction de contre appui à l'action des deux courroies latérales (9), celles- ci maintenant l'ensemble constitué par le média filtrant (5) et le support (4) plaqué sur lesdits guides (19) afin d'assurer une étanchéité latérale entre le média filtrant et la dite zone d'aspiration. 11) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une rampe de nettoyage des courroies presseuses (9), et situées en sortie du dit dispositif, cette rampe de nettoyage comprend une ou plusieurs buses de rinçage (12) disposées de façcon à laver les faces desdites courroies en contact avec le média filtrant et avec les poulies motrices respectivement en amont et en aval de ces dernières. 12) Dispositif de séparation solides/liquides et/ou liquides/liquides sous vide selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte deux zones convexes (14,34) I'une et/ou l'autre aspirante, respectivement positionnées en amont et en aval du secteur concave (13).