Brevet FR2909895A1 — publié le 20080620

Le domaine technique de l'invention est celui des dispositifs de filtration et notamment des dispositifs destinés à la filtration d'effluents gras. Ces dispositifs sont utilisés notamment dans des unités 5 de traitement d'effluents ou bien dans des stations industrielles de traitement des résidus. On connaît par le brevet FR2833855 un filtre qui est destiné à assurer le filtrage de tels effluents. Ce filtre comporte plusieurs tamis filtrants superposés équipés chacun 10 d'un moyen racleur qui permet de nettoyer périodiquement le tamis et d'évacuer les résidus solides par gravité. Ce filtre présente comme inconvénient d'imposer un fonctionnement discontinu. En effet les séquences de filtrage doivent être fréquemment interrompues pour permettre le 15 nettoyage des tamis avec les racleurs. Un tel type de fonctionnement est mal adapté à une unité gérant de grandes quantités d'effluents. Par ailleurs la qualité du filtrage obtenu est insuffisante. En effet les différents tamis filtrants ont des 20 capacités de filtrage qui vont varier au cours du temps en fonction de leur encrassage. Le filtrage est donc moindre au fil du temps ce qui oblige à arrêter l'opération de filtrage pour réaliser un raclage, le raclage évacue alors des résidus qui sont encore imprégnés de fluide. 25 L'invention a pour but de proposer un filtre ayant des performances améliorées. Ce filtre peut fonctionner pratiquement en continu sans arrêt de fonctionnement de l'installation (ou avec des arrêts brefs) et la qualité de filtration obtenue est homogène et ne dépend que des 30 caractéristiques de dimensions de maille des tamis utilisés. Ainsi l'invention a pour objet un dispositif de filtration pour effluent et notamment pour effluent comportant une fraction grasse, dispositif comportant au moins une enceinte à l'intérieur de laquelle est disposé au 2909895 2 moins un tamis filtrant au travers duquel l'effluent circule par gravité, tamis séparant deux chambres de l'enceinte, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de circulation permettant de reconduire vers une chambre supérieure située au-dessus du tamis les effluents qui se trouvent dans une chambre inférieure disposée en dessous du tamis, dispositif comportant également un moyen de chauffage des effluents. Selon une caractéristique de l'invention, le moyen de chauffage des effluents est constitué par au moins un circuit de tubulures disposé dans l'enceinte, tubulures transportant un fluide caloporteur. Selon un mode de réalisation, l'effluent pourra être introduit dans l'enceinte au niveau d'une ouverture supérieure, un premier tamis étant disposé en dessous de l'ouverture et étant incliné de telle sorte que l'effluent s'écoule sur le tamis. Avantageusement l'enceinte pourra comporter une paroi supérieure disposée au-dessus du premier tamis, paroi dont la distance au tamis décroîtra à partir de l'ouverture supérieure. Le dispositif pourra comporter au moins un deuxième tamis disposé en dessous du premier tamis, deuxième tamis dont la dimension de maille est inférieure à celle du premier tamis, l'enceinte se trouvant ainsi partagée en trois chambres délimitées par les deux tamis. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'effluent pourra être introduit dans l'enceinte au niveau d'une ouverture supérieure, un tamis étant disposé en dessous de l'ouverture et suivant une orientation sensiblement horizontale, un racleur rotatif étant disposé sur le tamis. Le moyen de circulation pourra comprendre au moins une canalisation reliant un orifice d'aspiration situé au niveau d'une partie basse de l'enceinte et au moins un orifice 2909895 3 d'injection situé au niveau d'une partie haute et/ou intermédiaire de l'enceinte, canalisation sur laquelle sera disposée une pompe, le ou les orifices d'injection se trouvant disposés au-dessus d'un tamis. 5 L'enceinte pourra comporter un logement qui sera séparé de la ou des chambres par au moins une paroi filtrante, logement à l'intérieur duquel sera disposé un moyen élévateur destiné à évacuer les boues s'accumulant au fond de l'enceinte, le moyen élévateur étant un élévateur à godets et 10 chaque godet étant réalisé sous la forme de grilles, de tamis ou de filtres. Le logement de l'élévateur pourra être incliné. Avantageusement la paroi filtrante pourra comporter plusieurs parties séparées par les tamis délimitant les 15 différentes chambres, chaque partie de la paroi ayant une dimension de maille sensiblement égale à celle du tamis qui est disposé au-dessus d'elle. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation, 20 description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de filtration selon l'invention, 25 - les figures 2a et 2b sont deux vues représentant les godets du moyen élévateur mis en œuvre dans ce premier mode de réalisation, - la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation d'un 30 dispositif de filtration selon l'invention, - les figures 4a et 4b sont deux vues représentant les godets du moyen élévateur mis en œuvre dans ce deuxième mode de réalisation. 2909895 4 En se reporLanL à la figure 1, un dispositif 1 de filtration selon un premier mode de réalisation comprend une enceinte 2 à l'intérieur de laquelle est disposé au moins un tamis filtrant 3a, 3b au travers duquel un effluent circule 5 par gravité. L'effluent est introduit dans l'enceinte 2 au niveau d'une ouverture supérieure 4 (flèche E). L'effluent aura été de préférence préchauffé pour augmenter sa fluidité (chauffage à une température de l'ordre de 25 à 40 C). 10 Après filtration l'effluent est évacué en bas de l'enceinte 2 au niveau d'une crépine 5 et il est ensuite emmené par des conduites S vers une unité de traitement 6. Cette unité de traitement ne fait pas partie de la présente invention et n'est donc pas décrite ici en détails. 15 Le type de traitement dépendra de la nature des effluents qui ont été filtrés. On pourra par exemple réaliser un traitement biologique dans un digesteur. Une vanne 7 d'isolation est disposée sur la conduite d'évacuation S. Elle sera ouverte périodiquement pour évacuer 20 l'effluent filtré. On voit sur la figure 1 que les tamis filtrants 3a et 3b délimitent dans l'enceinte 2 trois chambres superposées 8a, 8b et 8c. La chambre supérieure 8a est celle dans laquelle débouche 25 l'ouverture supérieure 4. Un premier tamis 3a est disposé en dessous de l'ouverture 4 et il est incliné de telle sorte que l'effluent s'écoule par gravité sur le tamis 3a. Par ailleurs l'enceinte comporte une paroi supérieure 9 qui est disposée au-dessus du premier tamis 3a. La paroi 9 et 30 le premier tamis 3a sont disposés de telle façon que la distance entre tamis 3a et paroi 9 est décroissante entre l'ouverture supérieure 4 et l'extrémité la plus basse du premier tamis 3a, au niveau de laquelle une fente 10 sépare la paroi 9 et le premier tamis 3a. 2909895 5 Une telle disposition forme un entonnoir qui force l'effluent à passer au travers du tamis 3a. Les dimensions de la fente 10 seront choisies en fonction de la granulométrie maximale des déchets solides présents dans l'effluent. On 5 donnera ainsi à la fente 10 une largeur (plus petite dimension de la fente) qui sera légèrement supérieure à cette granulométrie maximale. On évite ainsi tout colmatage de la fente 10 par les résidus. Généralement pour des effluents gras issus de fritures on donnera à la fente une largeur de 10 l'ordre de 10 mm. La dimension de maille du tamis supérieur 3a est par ailleurs de l'ordre de 5 mm (dimension moyenne des ouvertures du tamis). On voit sur la figure 1 que l'enceinte 2 renferme un deuxième tamis 3b qui est disposé en dessous du premier 15 tamis, sensiblement parallèlement à ce dernier et à distance. Il y a donc dans l'enceinte 2 trois chambres superposées délimitées par les deux tamis 3a, 3b : une chambre inférieure 8c, et deux chambres supérieures 8a, 8b (la chambre 8b pouvant être aussi qualifiée de chambre intermédiaire). 20 La dimension de maille du deuxième tamis 3b est choisie inférieure à celle du premier tamis 3a. L'ordre de grandeur de la maille du deuxième tamis est de 2 mm. On remarque enfin que l'enceinte comporte un logement 11 qui s'étend sur sensiblement toute la hauteur de l'enceinte 25 2. Ce logement 11 communique avec la première chambre 8a par la fente 10. Il est séparé cependant des chambres 8b et 8c par au moins une paroi filtrante 12a, 12b. Cette paroi filtrante comporte ici deux parties 12a et 30 12b qui sont séparées par le deuxième tamis 3b. La partie supérieure 12a de la paroi est un filtre ayant une dimension de maille sensiblement égale à celle du premier tamis 3a qui est disposé au-dessus d'elle. 2909895 6 La partie inférieure 12b de la paroi est un filtre dont la dimension de maille est sensiblement égale à celle du deuxième tamis 3b. Une telle configuration des tamis et filtres assure un 5 filtrage progressif des effluents. Les plus gros résidus sont directement évacués vers le logement 11 au travers de la fente 10. Leur évacuation est assurée sans racleur par l'écoulement de l'effluent lui-même sur le premier tamis 3a. 10 Un deuxième niveau de filtrage est réalisé au niveau du deuxième tamis 3b. Là encore l'inclinaison du deuxième tamis 3b évite le colmatage. Les résidus qui ne peuvent traverser le deuxième tamis 3b sont évacués au travers de la partie supérieure 12a de la paroi filtrante 12a. La maille de 15 filtrage de cette partie 12a et au moins égale à celle du premier tamis 3a. Aucun colmatage n'est donc à craindre. La maille de filtrage de la partie inférieure 12b est sensiblement égale à celle du deuxième tamis 3b. Ainsi aucun résidu grossier présent dans le logement 11 (comme suite aux 20 filtrages assurés par la fente 10 et la partie 12a) ne peut revenir dans la chambre inférieure 8c qui renferme donc l'effluent filtré ayant la qualité optimale. Par ailleurs l'enceinte 2 renferme un moyen 13 de chauffage des effluents qui est constitué par au moins un 25 circuit de tubulures disposé dans l'enceinte 2, tubulures transportant un fluide caloporteur (tel que de l'eau, de l'huile ou de l'air) qui est fourni par un dispositif de chauffe 14 par exemple une chaudière. Le moyen de chauffage 13 permet de fluidifier un effluent 30 gras ce qui facilite le filtrage. La température est de l'ordre de 40 C. Par ailleurs, et selon une caractéristique essentielle de l'invention, le dispositif comporte un moyen de circulation qui permet de reconduire les effluents présents dans la 2909895 7 chambre inférieure 8c vers l'une et/ou l'autre des deux chambres supérieures 8a, 8b. Ce moyen comprend ainsi une pompe 15 qui prélève l'effluent au niveau d'un premier orifice d'aspiration 16 qui 5 est disposé au niveau d'une partie basse de la chambre inférieure 8c de l'enceinte Il comprend aussi une canalisation 17 qui se partage en deux branches 17a et 17b et qui relie, via la pompe 15, l'orifice d'aspiration 16 aux deux orifices d'injection 10 18a,18b. Comme cela apparaît clairement sur la figure 1, chaque orifice d'injection 18a ou 18b est situé au-dessus d'un tamis (respectivement 3a ou 3b). Une vanne 19 multivoies permet de choisir d'injecter le 15 fluide au niveau d'un seul orifice 18a ou 18b ou bien au niveau des deux orifices simultanément. Ce moyen de circulation permet de mélanger en permanence au-dessus des filtres les effluents non filtrés et les effluents filtrés. 20 Il en résulte un meilleur écoulement des effluents sur les tamis 3a, 3b et une vitesse de filtration supérieure. Par ailleurs cet écoulement évite le colmatage des tamis 3a, 3b. Ce moyen assure aussi une circulation des effluents qui homogénéise leur température et évite la sédimentation. 25 Les effluents sont ainsi conduits à passer plusieurs fois au travers des tamis filtrants 3a, 3b il en résulte une meilleure qualité de filtration pour l'effluent qui se trouve dans la chambre inférieure 8c. Concrètement on asservira l'ouverture de la vanne à la 30 valeur de la température des effluents mesurée dans la chambre inférieure 8c. Cette température devra être de l'ordre de 40 C pour assurer un maintien de la graisse à l'état liquide. 2909895 8 A chaque introduction de nouveaux effluents dans l'enceinte 2, il est nécessaire d'attendre que la température se stabilise. Le mélange entre les nouveaux effluents et les effluents filtrés qui est assuré par le 5 moyen de circulation accélère l'homogénéisation des températures et permet de réduire l'intervalle de temps entre les ouvertures de la vanne 7. Le fonctionnement du filtre est donc intermittent mais les interruptions entre les ouvertures de vanne sont courtes 10 et ne dépendent que de la masse de nouveaux influents qui est introduite. Si on régule cette masse d'effluents introduite en fonction du temps il est possible d'obtenir un fonctionnement du filtre pratiquement continu. On voit que grâce à l'invention, et d'une façon 15 pratiquement continue, on sépare le fluide filtré qui se concentre dans la chambre inférieure 8c et les résidus solides qui se groupent dans le logement latéral 11. On notera que, grâce au mouvement créé par le moyen de circulation, le fluide filtré circule aussi dans le logement 20 latéral 11 et qu'il se trouve aspiré par la pompe 15 et traverse la partie basse 12b de la cloison filtrante. Il est nécessaire de pouvoir évacuer les résidus solides hors du logement latéral l:L, d'une façon continue et sans arrêter l'opération de filtration. 25 Pour cela on dispose dans le logement 11 un moyen élévateur 20 qui est destiné à évacuer les boues s'accumulant au fond de l'enceinte 2. Le moyen élévateur 20 représenté est ici un élévateur à godets. Ces élévateurs sont classiques dans le domaine des 30 travaux publics ou des carrières. Ils comportent une courroie ou chaîne transporteuse sans fin 21 sur laquelle sont fixés des godets 22, à intervalles réguliers. La courroie est entraînée entre deux poulies (ou pignons), une des poulies 2909895 9 (ou pignon), ici la poulie supérieure, est entraînée en rotation par un moteur 23. Le logement 11 de l'élévateur 20 est incliné et la partie supérieure de l'élévateur communique avec l'extérieur au 5 niveau d'une évacuation 24. Cette dernière est représentée ici schématiquement par une tubulure horizontale. Il va de soi que, concrètement, l'évacuation est réalisée (comme cela est classique pour de tels élévateurs) verticalement et par gravité lors du retournement de chaque godet au niveau de la 10 partie haute de l'élévateur. L'inclinaison du logement 11 et de l'élévateur permet de faciliter l'évacuation des résidus à distance de l'enceinte 2. Les résidus évacués sont stockés dans un réservoir 25. Selon leur nature ils pourront être ultérieurement compostés 15 ou bien incinérés. Afin d'éviter l'évacuation du liquide filtré par le moyen élévateur, les godets de ce dernier auront une structure adaptée à la granulométrie des résidus ou boues obtenus. Les figures 2a et 2b montrent ainsi suivant deux vues 20 orthogonales un godet 22 utilisable. Chaque godet 22 comporte un support 26 qui permet sa fixation sur la chaîne ou bande transporteuse et un réceptacle 27 qui est formé ici par des barres 28 solidaires d'une plaque médiane 29. L'écartement entre les barres 28 sera choisi en fonction 25 de la dimension des résidus que l'on cherche à évacuer. Les barres forment une grille qui permet un tamisage grossier. Un tel mode de réalisation est mis en oeuvre pour un filtre disposé en entrée d'une station de traitement et destiné à éliminer les résidus les plus gros. 30 Pour améliorer le filtrage, on pourra disposer après la canalisation S un deuxième étage de filtration formé par un dispositif 1 comportant des tamis ayant des dimensions de mailles plus fines. 2909895 10 Daiis ce deuxième dispositif les yodeLs 22 poulLont comporter un réceptacle sous la forme d'un tamis ayant une dimension de maille adaptée.. Les figures 3, 4a, 4b montrent un deuxième mode de 5 réalisation de l'invention qui est plus particulièrement adapté à un filtrage plus fin et qui pourra donc être mis en place en aval du dispositif décrit précédemment. Ce dispositif 1 comporte comme le précédent une enceinte 2 à l'intérieur de laquelle est disposé un tamis filtrant 3 10 au travers duquel l'effluent E introduit par l'ouverture supérieure 4 circule par gravité. Le tamis 3 sépare l'enceinte 2 en deux chambres : une chambre supérieure 8a et une chambre inférieure 8b. Le dispositif comporte là encore un moyen de circulation 15 de l'effluent qui prélève l'effluent filtré en partie basse de la chambre inférieure 8b par un orifice d'aspiration 16 et qui l'injecte dans la chambre supérieure 8a par un orifice d'injection 18. La circulation est assurée par une pompe 15. Le dispositif 1 comporte également un moyen de chauffage 20 13 des effluents comportant un circuit de tubulures disposé dans l'enceinte 2 et relié à une chaudière 14. Le dispositif 1 comporte enfin, comme le précédent, un logement 11 qui est séparé des chambres par des parois filtrantes 12a,12b. Un moyen élévateur à godets 20 est 25 disposé dans ce logement 11. Il permet d'évacuer les boues vers le réservoir de stockage 25. Ce dispositif diffère du précédent par les dispositions suivantes . Le tamis 3 est ici horizontal et disposé en dessous de 30 l'ouverture supérieure 4. Ce tamis 3 porte par ailleurs un racleur 30 qui est entraîné en rotation par un moteur 31. Le racleur est constitué par exemple par une tôle mince qui se trouve à une distance du tamis 3 qui est de l'ordre de 2909895 11 grandeur de la maille du tamis. La dimunsioil de uLdillu du tamis 3 est ici de 0,5 mm. Le racleur est. ici entraîné en permanence en rotation et la première chambre 8a a une section sensiblement 5 cylindrique. Le racleur 30 a pour effet d'accélérer le filtrage d'un effluent déjà relativement propre et permet d'éviter aussi tout colmatage. Comme dans le mode de réalisation précédent, la circulation des effluents et leur chauffage facilite aussi 10 le filtrage. Le tamis 3 ne couvre cependant que la partie de l'enceinte située au-dessus de la chambre 8b. entre le logement 11 et la première chambre 8a est disposée une paroi filtrante 12b qui est horizontale et forme un secteur 15 circulaire complétant le tamis 3. La dimension de maille de la paroi 12b est supérieure à celle du tamis 3 (de l'ordre de 1,5mm). Par ailleurs les dimensions de maille de la paroi 12a sont sensiblement identiques à celles du tamis 3 20 Ainsi lors du mouvement rotatif du racleur 30 les particules les plus grosses sont dirigées vers le logement 11 alors que le liquide filtré se concentre dans la deuxième chambre 8b. D'une façon analogue aux figures 2a et 2b, les figures 4a 25 et 4b montrent suivant deux vues orthogonales un godet 22 qui est utilisable avec ce deuxième mode de réalisation. Chaque godet 22 comporte encore un support 26 qui permet sa fixation sur la chaîne ou bande transporteuse et un réceptacle 27 qui est formé ici par un tamis filtrant 30 solidaire d'une plaque médiane 29. La dimension de maille de ce tamis filtrant est de l'ordre de celle de la paroi filtrante 12a soit de l'ordre de 0,5 mm. REVENDICATIONS 1- Dispositif de filtration (1) pour effluent et notamment pour effluent comportant une fraction grasse, dispositif comportant au moins une enceinte (2) à l'intérieur de laquelle est disposé au moins un tamis filtrant (3a,3b) au travers duquel l'effluent circule par gravité, tamis séparant deux chambres (8a,8b,8c) de l'enceinte, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de circulation (15,17) permettant de reconduire vers une chambre supérieure (8a,8b) située au-dessus du tamis (3a,3b) les effluents qui se trouvent dans une chambre inférieure (8c) disposée en dessous du tamis, dispositif comportant également un moyen de chauffage (13,14) des effluents. 2- Dispositif de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de chauffage des effluents est constitué par au moins un circuit de tubulures (13) disposé dans l'enceinte (2), tubulures transportant un fluide caloporteur. 3- Dispositif de filtration selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'effluent est introduit dans l'enceinte (2) au niveau d'une ouverture supérieure (4), un premier tamis (3a) étant disposé en dessous de l'ouverture (4) et étant incliné de telle sorte que l'effluent s'écoule sur le tamis. 4- Dispositif de filtration selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'enceinte (2) comporte une paroi supérieure (9) disposée au-dessus du premier tamis (3a), paroi dont la distance au tamis décroît à partir de l'ouverture supérieure (4). 5- Dispositif de filtration selon une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un deuxième tamis (3b) disposé en dessous du premier tamis (3a), deuxième tamis dont la dimension de maille est inférieure à celle du 2909895 13 premier tamis (3d), l'enceinte se trouvant ainsi partagée en trois chambres (8a,8b,8c) délimitées par les deux tamis (3a, 3b) . 6- Dispositif de filtration selon une des revendications 5 1 ou 2, caractérisé en ce que l'effluent est introduit dans l'enceinte au niveau d'une ouverture supérieure (4), un tamis (3) étant disposé en dessous de l'ouverture et suivant une orientation sensiblement horizontale, un racleur rotatif (30) étant disposé sur le tamis (3). 10 7- Dispositif de filtration selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen de circulation comprend au moins une canalisation (17,17a,17b) reliant un orifice d'aspiration (16) situé au niveau d'une partie basse de l'enceinte (2) et au moins un orifice d'injection (18a,18b) 15 situé au niveau d'une partie haute et/ou intermédiaire de l'enceinte (2), canalisation sur laquelle est disposée une pompe (15), le ou les orifices d'injection (18a,18b) se trouvant disposés au-dessus d'un tamis (3a,3b). 8- Dispositif de filtration selon une des revendications 20 1 à 7, caractérisé en ce que l'enceinte (2) comporte un logement (11) qui est séparé de la ou des chambres (8b,8c) par au moins une paroi filtrante (12a,12b), logement à l'intérieur duquel est disposé un moyen élévateur (20) destiné à évacuer les boues s'accumulant au fond de 25 l'enceinte (2), le moyen élévateur étant un élévateur à godets et chaque godet (22) étant réalisé sous la forme de grilles, de tamis ou de filtres. 9- Dispositif de filtration selon la revendication 8, caractérisé en ce que le logement (11) de l'élévateur est 30 incliné. 10- Dispositif de filtration selon la revendication 5 et une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la paroi filtrante (12a,12b) comporte plusieurs parties séparées par les tamis (3,3b) délimitant les différentes chambres, chaque 2909895 14 partie (12a,12b)de la paroi ayant une dimension de maille sensiblement égale à celle du tamis (3a,3b) qui est disposé au-dessus d'elle.