Brevet FR2934583A1 — publié le 20100205

APPAREIL D'ELIMINATION DE BOUES POUVANT EQUIPER UN BASSIN DE DECANTATION La présente invention se rapporte à un appareil d'élimination de boues pour évacuer des boues, ou d'autres substances en suspension flottante accumulées sur la surface d'un liquide, à partir d'un bassin, d'un canal ou d'un agencement similaire empli dudit liquide qui s'y trouve en circulation. De manière plus détaillée, l'invention concerne un appareil d'élimination de boues destiné à évacuer des boues accumulées sur la surface d'un liquide, à partir d'un bassin ou d'un autre agencement similaire empli dudit liquide qui s'y trouve en circulation, ledit appareil comprenant une goulotte d'élimination des boues ou un agencement structurel à goulotte d'élimination, qui est implanté(e) dans un bassin ou autre agencement, et dont le bord extrême supérieur remplit la fonction du bord de décharge des boues devant être évacuées, et des dispositifs conçus pour transférer lesdites boues depuis la surface du liquide jusque dans ladite goulotte d'élimination, et pour les faire ensuite franchir le bord de décharge de ladite goulotte, jusque dans un canal extérieur d'évacuation des boues ou un dispositif similaire, hors du bassin. Des installations de traitement des eaux et des effluents sont dotées, depuis des décennies, de divers types de dispositifs d'évacuation de boues en suspension flottante, tels que des racleurs à chaînes, à filins, à portiques et à platines cylindriques, des convoyeurs à câbles ou des systèmes d'évacuation par trop-plein. Un inconvénient généralement rencontré avec tous ces dispositifs est que leur bon fonctionnement exige un certain niveau en hauteur de la surface du liquide, dans le bassin ; en d'autres termes, il n'est pas possible de modifier considérablement le débit du liquide sans régler la surface, ou bien les dispositifs sont d'une structure complexe et onéreuse. Dans des systèmes agissant par trop-plein, l'on constate l'inconvénient d'un fort gaspillage de quantités d'eau, comme tel est le cas dans certains des dispositifs susmentionnés. L'appareil conforme à l'invention procure une simplification, une amélioration et une plus grande efficacité notables de l'évacuation de boues en suspension flottante dans des installations de traitement des eaux et des effluents, entre autres installations. Ledit appareil est principalement caractérisé par le fait que des dispositifs d'élimination des boues, associés à la goulotte d'élimination des boues et au bord de décharge des boues s'étendant au-dessus de la surface du liquide, comprennent un cylindre rotatif allongé ou un arbre similaire offrant sensiblement la même largeur que ladite goulotte d'élimination, s'étendant dans le sens horizontal et équipé d'éléments de transfert qui y sont rattachés, sachant que, sous l'effet du mouvement rotatoire dudit cylindre ou arbre similaire, lesdits éléments charrient avec eux les boues situées sur la surface du liquide et les évacuent du bassin par franchissement du bord de décharge de la goulotte d'élimination, en autorisant des variations de hauteur de la surface du liquide, provoquées par des débits différents dans la région de ladite goulotte et de l'ensemble du bassin. Ainsi, le niveau de la surface du liquide devant être traité peut varier dans la région située entre les bords inférieur et supérieur de la goulotte d'élimination des boues implantée dans un bassin ou dans un autre dispositif du même type, dans les limites autorisées par l'efficacité totale du processus de traitement dudit bassin ou autre dispositif. Aucune commande distincte du niveau n'est nécessaire lorsque des boues s'accumulent, simultanément, sur la surface du liquide et dans la goulotte. De ce fait, sous l'effet du mouvement rotatoire du cylindre ou de l'arbre similaire précité, les éléments de transfert charrient avec eux les boues situées sur la surface du liquide ou accumulées sur cette dernière, puis les évacuent de la goulotte par franchissement du bord supérieur de celle-ci, jusque dans le canal ou cuve d'évacuation des boues, indépendamment de la hauteur à laquelle la surface du liquide se trouve dans la région de ladite goulotte d'élimination. Les éléments de transfert, rattachés au cylindre ou à l'arbre rotatif similaire précité, comprennent, de préférence, au moins une platine de raclement, une pale ou autre pièce analogue dont la longueur est sensiblement égale à la longueur de la goulotte d'évacuation des boues s'étendant sur la largeur du bassin et qui s'étend principalement vers l'extérieur, dans le sens radial, à partir de l'axe horizontal de rotation dudit cylindre ou arbre similaire. La goulotte d'élimination des boues peut avantageusement revêtir, pour l'essentiel, la forme d'un segment de surface cylindrique droite de façon telle que, lorsque le cylindre ou l'arbre similaire précité accomplit une rotation, le bord extérieur de la platine de raclement, de la pale ou de la pièce analogue épouse la forme de ladite goulotte d'élimination. Les éléments de transfert peuvent comprendre deux ou plus de deux platines de raclement, pales ou pièces analogues réparties sur la périphérie du cylindre ou arbre similaire. Chacune desdites platines de raclement, pales ou pièces analogues est de préférence plane, du type gouttière ou spiroïdale. Le bord de chaque platine, pale ou pièce analogue peut être pourvu d'une garniture d'étanchement qui est constituée d'un matériau adéquat et assure l'étanchéité de ladite platine, pale ou pièce contre la surface de la goulotte d'élimination des boues. L'appareil conforme à l'invention, équipé d'une goulotte d'élimination des boues et de dispositifs d'élimination des boues, se présente optimalement comme un ensemble unitaire uniforme et intégré pouvant, tout particulièrement, être implanté en totalité dans des usines de traitement des eaux, dans des installations d'épuration ou dans d'autres installations similaires, en communication avec le bassin de décantation. Un canal d'évacuation des boues peut être adéquatement raccordé à l'appareil d'élimination des boues. L'appareil d'élimination des boues conforme à l'invention est très approprié et peut, par exemple, être utilisé avantageusement à tous égards dans des installations de traitement des eaux et des effluents appliquant le procédé de flottation. Comparativement à des dispositifs d'élimination des boues antérieurement employés, son avantage se manifeste tout particulièrement dans le cadre du procédé d'élimination des boues par flottation tourbillonnaire, dans lequel des charges superficielles peuvent excéder 45 m3/m2/h, de sorte que l'accumulation de boues au mètre carré est forte en un temps court. Alors que, dans le procédé par flottation tourbillonnaire, il est avantageux que le bord de trop-plein affecté à de l'eau pure et le bord de trop-plein affecté à l'évacuation des boues présentent une très grande longueur, et que le trajet d'écoulement des eaux soit plutôt court du fait des caractéristiques techniques et structurelles du flux de flottation, les boues peuvent, de surcroît, être évacuées à l'état très sec ou dilué en contrôlant le volume d'eau s'écoulant conjointement auxdites boues, grâce à l'étanchéité entre la goulotte et la pale d'élimination des boues. De la sorte, les avantages de l'invention sont considérablement plus accentués en matière d'écoulement et d'élimination des boues. L'élimination des boues peut être continue ou s'opérer périodiquement, les intervalles et durées de ladite élimination pouvant être choisis de façon que les opérations les plus économiques aient adéquatement lieu en corrélation avec les impuretés renfermées par l'eau brute, ce qui revêt également une importance spécifique dans le traitement des effluents. La qualité et la quantité de l'afflux d'eaux usées varient alors en fonction de la période diurne ou nocturne ou de la différence d'origine industrielle desdites eaux usées provenant, par exemple, d'une papeterie ou d'un abattoir. L'appareil conforme à l'invention autorise également de grandes variations dans la quantité d'eaux affluantes devant être traitées, alors même que le fonctionnement de l'installation et l'élimination des boues demeurent exempts de perturbations. L'élimination des boues ne provoque aucune crête de débit et n'affecte pas le résultat du traitement. Dans le même temps, l'appareil d'élimination des boues agit comme un dispositif de compensation et de commande du niveau de l'eau, de sorte que le bord de trop-plein destiné à des eaux traitées peut être de réalisation stationnaire, au stade de la fabrication, sans que sa hauteur n'exige un quelconque réglage lorsque le débit varie. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemples 10 nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une coupe transversale suivant la ligne 1-1 de la figure 2 montrant, avec observation par le côté, une forme de réalisation de l'appareil d'élimination des boues conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en plan (dessus) de l'appareil selon la figure 1 ; 15 la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne III-III de la figure 4 montrant, avec observation par le côté, une autre forme de réalisation de l'appareil conforme à l'invention ; la figure 4 est une vue en plan (dessus) de l'appareil selon la figure 3 ; la figure 5 est une coupe transversale suivant la ligne V-V de la figure 6 20 montrant, avec observation par le côté, une variante de réalisation de l'appareil conforme à l'invention ; la figure 6 est une vue en plan (dessus) de l'appareil selon la figure 5 ; la figure 7 est une coupe transversale suivant la ligne VII-VII de la figure 8 montrant, avec observation par le côté, une autre variante de réalisation de l'appareil 25 conforme à l'invention ; la figure 8 est une vue en plan (dessus) de l'appareil selon la figure 7 ; la figure 9 est une coupe transversale suivant la ligne IX-IX de la figure 10 montrant, avec observation par le côté, une variante de réalisation de l'appareil conforme à l'invention, encore différente, qui représente une combinaison des 30 variantes illustrées sur les figures 1 à 6 et à laquelle des chenaux d'évacuation des boues sont raccordés ; et la figure 10 est une vue en plan (dessus) de l'appareil selon la figure 9. Sur les figures 1 et 2 des dessins, la référence numérique 10 désigne, dans son ensemble, un appareil d'élimination des boues conforme à l'invention qui est 35 conçu pour évacuer des boues al, a2, accumulées à la surface d'un liquide w1, w2, à partir d'un bassin tel qu'un bassin de décantation par flottation, empli dudit liquide qui s'y trouve en circulation. L'appareil 10 conforme aux figures 1 et 2 comprend une goulotte 11 d'élimination des boues qui est située sur la paroi extrême du bassin, ou dans ledit bassin, et permet des variations d'écoulement dans ledit bassin, sans un quelconque réglage du niveau du liquide, le bord extrême supérieur de ladite goulotte d'élimination 11 remplissant la fonction d'un bord Il a de décharge des boues devant être évacuées. Les figures des dessins ne montrent pas, à proprement parler, le bassin dans lequel l'appareil 10 conforme à l'invention est implanté. L'appareil 10 comprend, en outre, des dispositifs 12, 13 destinés à transférer les boues ai, a2 depuis la surface du liquide w1, w2, à travers la goulotte d'élimination 11 et par Io franchissement du bord de décharge 1 1 a, jusque dans un canal d'évacuation des boues (désigné par 17 sur la figure 9), un bassin de sédimentation (non illustré), ou installation similaire. Lesdits dispositifs, affectés au transfert des boues al, a2, sont agencés en communication avec la goulotte d'élimination 11 et comprennent un cylindre rotatif allongé 12 ou un arbre analogue qui offre sensiblement la même 15 largeur que ladite goulotte 11, s'étend dans le sens horizontal et est équipé d'éléments de transfert qui y sont rattachés. Sur l'illustration de la figure 1, le corps en rotation revêt explicitement la forme d'un cylindre 12 et les éléments de transfert, qui y sont rattachés, comprennent au moins une platine 13, une pale ou une autre pièce de raclement similaire dont la 20 longueur est sensiblement égale à celle du cylindre 12, et qui s'étend vers l'extérieur, principalement dans le sens radial, à partir d'un axe horizontal de rotation X dudit cylindre. Sous l'effet de la rotation dudit cylindre 12, les platines de raclement 13 ou pales analogues charrient avec elles les boues al, a2 reposant sur la surface du liquide w1, w2, puis les extraient du bassin, indépendamment de la hauteur de ladite surface 25 w2, jusque dans la région de la goulotte Il d'élimination desdites boues. Sur la figure 1, diverses hauteurs de la surface du liquide, et également de la surface des boues, sont désignées par des repères portant les références w1, W2 et a1, a2. La goulotte Il d'élimination des boues, faisant partie de l'appareil 10, revêt pour l'essentiel la forme d'un segment de surface cylindrique droite de telle 30 sorte que, lorsque le cylindre 12 accomplit une rotation, le bord extérieur de la platine de raclement 13, ou d'une pale similaire, épouse la forme de ladite goulotte d'élimination 11. Les figures 1 et 2 montrent une unique platine de raclement 13, mais il est possible de prévoir, si nécessaire, deux ou plus de deux platines 13 de ce genre, ou pales similaires, réparties le long de la périphérie du cylindre 12. Dans la 35 forme de réalisation illustrée sur les figures 1 et 2, la platine 13 est plane. En vue d'exercer un effet d'étanchéité suffisant des platines 13 au stade de l'élimination des boues, lorsque lesdites boues sont mues vers le haut le long de la goulotte d'élimination 11, les bords de la platine de raclement 13 peuvent être munis d'une garniture d'étanchement (non représentée) qui est fabriquée en un matériau adéquat, et à l'aide de laquelle l'étanchéité de ladite platine 13 est assurée contre la surface de ladite goulotte 11. Les dispositifs d'évacuation des boues, composés d'un cylindre rotatif 12 et d'une ou plusieurs platine(s) de raclement 13, ainsi que de la goulotte 11 d'élimination desdites boues, peuvent se présenter de préférence comme un ensemble unitaire uniforme et intégré fabriqué en atelier, par exemple, et pouvant être monté en tant que tel, d'un seul tenant, sur une structure de cloisonnement existante, par exemple, en communication avec le bassin de décantation dans une installation de traitement des eaux. Le cylindre 12 est calé sur un arbre 15 en appui rotatif dans une structure stationnaire. Ledit cylindre 12 peut être intégralement remplacé par un arbre 15 pur et simple. L'arbre 15 est équipé, par ailleurs, d'un entraînement adéquat ou d'un mécanisme d'entraînement 16 correspondant, conçu pour faire tourner ledit arbre 15. Les figures 3 et 4 montrent une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle l'appareil d'élimination des boues est globalement désigné par la référence 10a. Les parties et pièces structurelles identiques à celles de la forme de réalisation illustrée sur les figures 1 et 2 sont désignées par les mêmes références numériques et il est fait renvoi, à cet égard, à la description ci-avant. La représentation des figures 3 et 4 diffère, de la forme de réalisation sus-décrite, en ce sens que la platine de raclement 13 ou la pale similaire est non pas rectiligne et plane, mais spiroïdale. Dans ce cas également, la platine spiroïdale de raclement 13 peut être munie d'une garniture d'étanchement. Dans cette forme de réalisation également, la platine de raclement 13 ou la pale analogue peut être pourvue d'une garniture d' étanchement. Dans la forme de réalisation illustrée sur les figures 5 et 6, l'appareil d'élimination des boues est globalement désigné par la référence 10b. Egalcmcnt dans la version conforme aux figures 5 et 6, les mêmes références numériques sont utilisées pour désigner des parties et pièces structurelles correspondant aux formes de réalisation qui précèdent, lesquelles ne seront pas décrites une nouvelle fois dans le présent contexte. Comparativement aux formes de réalisation qui précèdent, la version représentée sur les figures 5 et 6 diffère en ce sens que l'agencement structurel de la goulotte d'élimination des boues de l'appareil 10b d'élimination des boues comprend également, outre ladite goulotte 11 proprement dite, un appendice plan ou aplati 14 situé en amont, afin d'interdire un reflux de quelconques particules de petite taille, éventuellement séparées d'avec les boues. Dans une autre forme de réalisation représentée sur les figures 7 et 8, l'appareil d'élimination des boues est désigné dans son ensemble par 10b. Dans cette forme de réalisation également, les mêmes références numériques sont utilisées pour désigner des parties et pièces structurelles qui correspondent aux formes de réalisation précédentes, et ne feront pas l'objet d'une description réitérée. La forme de réalisation illustrée sur les figures 7 et 8 diffère, de la forme de réalisation représentée sur les figures 5 et 6, uniquement en ce sens que la ou les platine(s) de raclement 13, ou pièce(s) structurelle(s) similaire(s), est (sont) de configuration spiroïdale comme dans la version illustrée sur les figures 3 et 4. Sur les figures 9 et 10, les appareils 10, 10a, 10b d'élimination des boues, illustrés sur les figures qui précèdent, sont regroupés sur les mêmes figures. Les figures 9 et 10 montrent que les appareils 10, 10a, 10b sont raccordés à un canal 17 d'évacuation des boues dans lequel la ou les platine(s) de raclement 13 ou pièce(s) similaire(s) transfère(nt) à travers la goulotte d'élimination 11, par l'intermédiaire du bord de décharge 11a, les boues a1, a2 provenant de la surface du liquide w1, w2. Comme l'atteste spécifiquement la figure 9, le canal d'évacuation 17 peut présenter un fond soit arrondi, soit rectiligne. Sur la figure 9, des références numériques 21, 22 désignent une telle version dudit canal 17 qui est raccordée à la structure de la goulotte 11 d'élimination des boues des appareils 10, 10a d'élimination des boues représentés sur les figures 1 à 4. La référence 21 désigne le fond arrondi d'un canal 17, tandis que la référence 22 désigne un fond rectiligne dudit canal. De façon correspondante, des références numériques 23, 24 se rapportent à une version du canal 17 raccordée à la structure de la goulotte d'élimination des appareils l0b d'élimination des boues qui sont illustrés sur les figures 5 à 8, et sont équipés d'un appendice aplati 14. La référence 23 désigne un fond arrondi du canal 17, tandis que la référence 24 désigne un fond rectiligne dudit canal. Toutes les configurations des fonds du canal 17, représentées sur la figure 9, ont uniquement valeur d'exemples et peuvent différer de celles représentées par ladite figure. Une caractéristique commune à toutes les formes de réalisation réside par exemple dans la possibilité d'utiliser alternativement, en tant que platine de raclement 13 ou pièce analogue, une structure rectiligne, plane, spiroïdale ou de type gouttière. L'élimination des boues a lieu lorsque le cylindre 12, ou arbre similaire 15 de l'appareil 10, 10a, 10b d'élimination des boues, tourne lentement autour de son axe X, et lorsque la ou les platines) de raclement 13 prélève(nt) un fragment des boues ai, a2 accumulées sur la surface, afin de le charrier avec elle(s) conjointement à une certaine quantité d'eau sous-jacente. La platine 13 achemine les boues a1, a2 et une quelconque quantité d'eau conjointe le long de la goulotte d'élimination 11, par- dessus son bord de décharge Il a, jusque dans le canal 17 d'évacuation des boues ou dispositif analogue. La rotation du cylindre 12 ou de l'arbre similaire 15 de l'appareil 10, 10a, 10b peut être provoquée par un entraînement adéquat 16, par exemple par un moteur électrique à commande de fréquence ou équipé d'un engrenage, par un entraînement à courroie en V ou une transmission par chaîne, voire par un entraînement direct, et les intervalles et durées des périodes d'actionnement peuvent être commandés automatiquement ou en continu, en fonction de la quantité du lit de boues a1, a2 accumulé, qui doit être éliminée. Au cours de l'élimination des boues, étant donné que la ou les platine(s) de raclement 13 entre(nt) en contact avec la surface des boues a1, a2, ou lui imprime(nt) un mouvement mécanique d'une autre manière, des lamelles peuvent se détacher de la surface des boues et ont tendance à chuter en direction du fond. Lors de l'élimination des boues conforme à l'invention, ces lamelles demeurent à la surface de l'appendice aplati 14 de l'appareil d'élimination 10, 10a, 10b et l'eau en circulation dans cette zone ou, par exemple, des microbulles du lit eau-air s'étendant en profondeur, en décrivant des tourbillons, guident lesdites lamelles pour qu'elles circulent avec les boues évacuées et avec l'eau s'écoulant conjointement, jusque dans la goulotte d'élimination 11, aucune platine n'étant requise à un niveau inférieur. De la sorte, elles ne peuvent pas affecter négativement le résultat du traitement. Dans le développement qui précède, l'invention a été décrite à titre d'exemples en faisant renvoi aux figures des dessins annexés. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté, sans s'écarter du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. REVENDICATIONS- 1. Appareil d'élimination de boues, conçu pour éliminer des boues accumulées sur la surface d'un liquide, à partir d'un bassin ou d'un agencement similaire empli dudit liquide qui s'y trouve en circulation, ledit appareil (10 ; 10a ; 10b) comprenant une goulotte (11) d'élimination des boues ou un agencement structurel (11 ; 14) à goulotte d'élimination des boues, qui est implanté(e) dans ledit bassin ou agencement similaire, et dont le bord supérieur remplit la fonction d'un bord (11a) de décharge des boues devant être évacuées, et des dispositifs (12, 13) conçus pour transférer les boues (ai, a2) depuis la surface du liquide (w!, w2), jusque dans ladite goulotte d'élimination (11), et pour poursuivre leur transfert hors du bassin, par franchissement dudit bord de décharge (l1a), jusque dans un canal extérieur (17) d'évacuation des boues, ou dispositif similaire, appareil caractérisé par le fait que la goulotte (11) d'élimination des boues, et son bord de décharge (Il a) s'étendant au-dessus de la surface du liquide, sont associés à des dispositifs (12, 13 ; 15) d'élimination des boues qui comprennent un cylindre rotatif allongé (12) ou un arbre similaire (15) offrant sensiblement la même largeur que ladite goulotte d'élimination (11), s'étendant dans le sens horizontal et équipé d'éléments de transfert qui y sont rattachés et qui, sous l'effet du mouvement rotatoire dudit cylindre (12) ou arbre similaire (15), charrient avec eux des boues (al, a2) situées sur la surface du liquide (w1, w2), puis les évacuent du bassin en franchissant le bord de décharge (11a) de ladite goulotte d'élimination (11), tout en autorisant des variations de hauteur du niveau du liquide (w1, W2), provoquées par des débits différents dans la région de ladite goulotte d'élimination (Il) et de l'ensemble du bassin. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments de transfert, rattachés à l'arbre (15) ou à un cylindre similaire (12), comprennent au moins une platine de raclement (13), une pale ou pièce analogue dont la longueur est sensiblement égale à la longueur de la goulotte (11) d'élimination des boues présentant une largeur analogue à celle du bassin, et qui s'étend principalement vers l'extérieur, dans le sens radial, à partir de l'axe horizontal de rotation (X) dudit arbre (15) ou cylindre similaire (12). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la goulotte (11) d'élimination des boues revêt, pour l'essentiel, la forme d'un segment de surface cylindrique droite de façon telle que, lorsque l'arbre ou le cylindre similaire (12) accomplit une rotation, le bord extérieur de la platine de raclement (13), de la pale ou de la pièce similaire, épouse la forme de ladite goulotte d'élimination (11). 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments de transfert comprennent deux ou plus de deux platines de raclement (13), pales ou pièces similaires, réparties le long de la périphérie de l'arbre (15) ou du cylindre similaire (12). 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que chaque platine de raclement (13), pale ou pièce similaire, est plane ou du type gouttière. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que chaque platine de raclement (13), pale ou pièce similaire, est 10 spiroïdale. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que le bord de chaque platine de raclement (13), pale ou pièce similaire, est pourvu d'une garniture d'étanchement qui est constituée d'un matériau adéquat, et qui assure l'étanchéité de ladite platine de raclement (13), pale ou pièce similaire, 15 contre la surface de la goulotte (11) d'élimination des boues. 8. Appareil selon une quelconque revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit appareil (10 ; 10a ; 10b), comprenant les dispositifs (12, 13) d'élimination des boues et la goulotte (11) d'élimination des boues, se présente comme un ensemble unitaire uniforme et intégré pouvant être monté, dans son 20 intégralité, en communication avec un bassin de décantation. 9. Appareil selon une quelconque revendication précédente, caractérisé par le fait qu'un canal (17) d'évacuation des boues est raccordé audit appareil.