Brevet FR2941155A1 — publié le 20100723

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation de tamisage d'un effluent à très forte charge de matières en suspension, composée d'un tamis rotatif à alimentation externe en contact avec l'effluent à filtrer et laissant traverser l'effluent en retenant les matières en suspension sur la surface extérieure du tambour pour les enlever par raclage. L'invention concerne également un procédé de tamisage d'un effluent à très forte charge de matières en suspension, consistant à filtrer l'effluent pour retenir les matières solides et laisser passer l'effluent filtré. Etat de la technique Il est connu de réaliser la séparation des effluents à forte charge de matières en suspension à l'aide d'une installation ou d'un pro-cédé du type défini ci-dessus. Mais la difficulté de ces moyens connus ré- Bide dans le seuil de coupure. Pour éviter le bourrage du tamis, il est nécessaire de choisir un seuil de coupure relativement élevé, supérieur à 1 mm. Cela ne réalise pas un filtrage efficace des matières solides en sus-pension pour permettre le traitement de l'effluent ainsi filtré dans une installation en aval assurant une séparation fine de la matière solide et du liquide pour le rejet du filtrat dans la nature. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une installation et un procédé de filtrage d'effluents fortement chargés en matières en suspension pour - d'une part, récupérer des matières en suspension ayant une dimension beaucoup plus petite que celles qu'il est possible de récupérer avec les installations actuelles, pour avoir en sortie, un effluent filtré qui puisse se traiter lui aussi efficacement dans des installations de séparation fine en aval afin de pouvoir être rejeté dans la nature et - d'autre part, recueillir des matières solides valorisées, et dont le coût de récupération soit intéressant et non prohibitif. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne une installation du type dé-fini ci-dessus caractérisée en ce qu'elle se compose d'un châssis recevant un empilage de groupes de tamisage, chaque groupe de tamisage comprenant 2 - un tambour de filtrage, formé d'un cylindre d'axe au moins sensible-ment horizontal, entrainé en rotation et dont la surface périphérique est constituée par un tamis à seuil de coupure défini, - une auge recevant l'effluent à tamiser, ayant un déversoir appliqué ex-5 térieurement contre le tamis pour former une zone de contact entre le bain d'effluent de l'auge et la surface extérieure du tamis, - un racloir appliqué contre la surface extérieure du tamis, sensiblement selon une génératrice, en aval du déversoir selon le sens de rotation du tambour pour racler les matières accumulées sur le tamis, 10 - un collecteur installé sous le tambour pour recevoir l'effluent filtré, ayant traversé le tamis, ce collecteur étant muni en partie basse d'une sortie, les seuils de coupure des tamis des groupes de tamisage étant décroissants à partir du groupe en position la plus haute, au groupe en position 15 la plus basse dans l'empilage des groupes de tamisage, les effluents passant successivement de la sortie d'un groupe à l'entrée du groupe situé directement en dessous de celui-ci par gravité. Grâce aux seuils de coupure dégressifs des groupes de tamisage installés en série et qui s'alimentent les uns les autres par simple 20 gravité, on a une installation simple à la fois dans sa conception et dans son utilisation, permettant un traitement efficace et économique des effluents très chargés pour, d'une part, récupérer des matières solides valorisées à un prix acceptable et, d'autre part, obtenir un filtrat qui puisse se traiter facilement dans les installations de traitement en aval pour être 25 finalement rejeté. Suivant une caractéristique avantageuse, chaque groupe de tamisage comporte un trop-plein débouchant dans son auge à un niveau situé en dessous de l'arête supérieure du tambour de filtrage. Le trop-plein associé à chaque groupe évite qu'en cas 30 d'incident, les effluents arrivant en sortie de l'installation et qui sont filtrés, ne soient pollués et rechargés en matières solides de façon importante, ne permettant pas leur traitement en aval et nécessitant un recyclage complet du volume d'effluents. Suivant une caractéristique intéressante en pratique, 35 l'installation est composée d'un empilage de trois groupes de tamisage dont les seuils de coupure sont décroissants à partir du groupe situé le plus haut au groupe situé le plus bas et ces seuils de coupure ont respectivement comme valeur 1,5 mm, 0,75 mm et 0,25 mm. 3 Une telle installation permet un traitement efficace des effluents, constituant un compromis intéressant entre le nombre de groupes de tamisage, c'est-à-dire l'investissement et l'efficacité du filtrage. De manière intéressante, chaque groupe de tamisage corn- porte un motoréducteur entraînant le tambour en rotation ce qui permet d'adapter la vitesse de rotation à la capacité de filtrage de chaque tamis selon son seuil de coupure et la charge en matières solides résiduelles de l'effluent qu'il reçoit du groupe en amont ou de l'alimentation en effluent brut à l'entrée de l'installation. L'invention concerne également un procédé de tamisage d'un effluent du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'on effectue une succession d'étapes de tamisage d'effluent avec des seuils de coupure chaque fois définis et, dans un sens décroissant entre la première étape au début du tamisage et la dernière étape à la fin du tamisage d'un ef- fluent, et on fait circuler l'effluent d'une étape de tamisage à l'autre par gravité. Suivant une caractéristique avantageuse du procédé, on fait circuler l'effluent d'une étape de tamisage à l'autre par gravité en réglant chaque fois le débit en fonction des capacités de tamisage de chaque étape de tamisage. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'une installation de tamisage représentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'une installation de tamisage d'effluents selon l'invention, - la figure 2 est une vue de détail d'un groupe de tamisage de l'installation de la figure 1. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention concerne une installation de tamisage d'effluents à très forte charge de matières en suspension. Cette installation est destinée à faire un premier traitement des effluents en amont d'un séparateur solide/liquide permettant une séparation plus poussée des matières en suspension dans un effluent. Le procédé de tamisage ou de nettoyage d'effluents chargés en matières solides mis en oeuvre par l'installation décrite ci-dessus consiste à effectuer un tamisage successif des effluents en passant d'une séparation des matières de dimensions les plus grandes pour aller pro- 4 gressivement vers des matières de dimensions de plus en plus réduite, selon différentes étapes de filtrage, successives, en série, les effluents étant conduits à travers les différentes étapes de filtrage par gravité. L'installation se compose d'un bâti 1 recevant un empilage de groupes de tamisage 100a, b, c fonctionnant en série. L'effluent Eo brut à traiter arrive dans l'entrée du premier groupe de tamisage 100a qui sépare les plus grosses matières solides MSa en suspension dans le liquide et alimente en filtrat Ea, un second groupe de tamisage 100b conçu pour séparer des matières solides MSb de taille plus réduite que celles MSa séparées dans le premier groupe de tamisage 100a puis, fournir son filtrat Eb à un groupe de tamisage 100c en aval qui effectue la même opération mais pour un tamisage plus poussé. Les matières solides Msa, b, c sont récupérées de chaque groupe de tamisage 100a, b, c pour être collectées dans un bac 2 ou être 15 évacuées pour être compactées dans une installation de traitement 3 et servir à la fabrication d'engrais agricoles ou de déchets à incinérer. Le filtrat Ec sortant du groupe de tamisage 100c le plus bas alimente un séparateur solide/liquide 4 installé en aval pour purifier le filtrat et permettre son rejet. 20 Chaque groupe de tamisage 100a, b, c est muni d'un trop-plein 101a, b, c. Ces trop-pleins se déversent dans une cuve 5 elle-même reliée à la cuve d'alimentation 6 de l'installation. L'alimentation de l'installation se fait en partie haute. Les effluents bruts Eo sont pompés dans le groupe de tamisage 100a le plus 25 haut pour descendre par gravité, progressivement d'un groupe de tamisage 100b à l'autre 100c au fur et à mesure de leur filtrage. Les groupes de tamisage 100a, b, c ont chacun un seuil de coupure SCa, b, c différent, allant en décroissant du groupe le plus haut 100a de l'installation au groupe le plus bas 100c de manière à sépa- 30 rer successivement des matières solides de plus en plus fines. Dans l'exemple présenté, l'installation se compose d'un empilage de trois groupes de tamisage 100a, b, c dont la structure est pratiquement, voire complètement, identique. Un groupe de tamisage 100 sera décrit à titre d'exemple à 35 l'aide de la figure 2, représentatif des groupes 100a, b, c. Selon la figure 2, le groupe de tamisage 100 se compose d'un châssis 110 pour intégrer le groupe dans le bâti 1 de l'installation. Ce châssis 110 porte un tambour de tamisage 120 en forme de cylindre d'axe XX horizontal ou au moins sensiblement horizontal et dont l'enveloppe périphérique est principalement constitué par un tamis 121 installé par exemple sur une ossature non représentée. Le tamis 121 a une structure filtrante formée de mailles, d'une tôle tissée, de feutre ou 5 d'une tôle perforée. Le tamis 121 a un seuil de coupure SC défini, compris de préférence entre 2 500 g et 50 g, c'est-à-dire retenant les particules plus ou moins solides chargeant l'effluent et ayant des dimensions supérieures à celles du seuil de coupure. Le tambour 120 est entrainé en rotation par un motoréducteur 130 commandé à partir de l'unité de commande 7. Le tambour 120 tourne dans le sens de rotation R à une vitesse réglable en fonction du seuil de coupure SC et de la nature de l'effluent E à traiter ainsi que de l'ordre du groupe de tamisage dans l'installation. La commande du motoréducteur 130 se fait à partir de l'unité de commande 7 qui envoie un signal de commande Sx qui peut être simplement le courant d'alimentation du motoréducteur 130. Le groupe 100 comporte une auge 140 d'alimentation du tambour. Cette auge 140 forme un déversoir 141 appliqué contre la face cylindrique rotative, le tamis 121 du tambour de manière à constituer une zone de contact 142 du liquide avec le tamis 141. Cette zone de 142 a une certaine hauteur dépendant de paramètres physiques et hydrauliques tels que le niveau de remplissage de l'auge 140 et le débit du liquide à travers le tamis 121. Au-dessus de l'auge 140, le trop-plein 101 règle le niveau maximum de liquide dans l'auge pour éviter que l'effluent non filtré ne passe directement dans l'étage en dessous, par-dessus le sommet du tambour 120. L'auge 140 est alimentée à partir de la sortie du groupe précédent. Elle peut comporter un guide 143 favorisant l'entrée et la circula-30 tion de l'effluent dans l'auge 140. En partie basse, l'auge 140 comporte une trappe de visite 144 permettant si nécessaire, le nettoyage des dépôts au fond de l'auge bien que le guide 143 crée dans l'auge 140 une circulation de liquide réduisant les zones mortes au fonde de l'auge et évitant pratiquement tous 35 les dépôts. Du côté aval selon le sens de rotation R, le tambour 120 coopère avec un racloir 150 appliqué contre la surface du tamis 121, de préférence suivant une ligne de contact correspondant sensiblement à une 6 génératrice de façon à racler le couche de matière solide MS qui se dépose sur le tamis 121 au niveau de la zone de contact 142 et qui est entrainée naturellement par le tamis. Comme les matières solides MS sont simple-ment déposées et agglutinées contre la surface extérieure du tamis 121, elles sont entrainées et transportées par la rotation du tamis pour être en-suite décollées par le racloir 150. Le racloir 150 débouche dans une goulotte commune 151 recevant les matières solides des différents groupes superposés et les conduisant dans le bac de collecte 2 en vue de leur évacuation et leur frai- terrent. Dans la mesure où la dimension des matières solides séparées est importante pour leur utilisation ultérieure, il est possible d'évacuer séparément les matières solides filtrées par chaque groupe 100. Le groupe 100 comporte également un collecteur 160 recueillant l'effluent Ex (filtrat) ayant traversé le tamis 121. Il comporte une 15 sortie 161 pour guider l'effluent filtré Ex vers l'entrée du groupe en aval ou, le cas échéant, vers l'installation en aval. L'effluent tamisé Ex ressort au travers les mailles du ta-mis 121 pour alimenter l'étage suivant d'où la nécessité de laver périodiquement l'intérieur du tambour 120 pour conserver l'efficacité du 20 tamisage. Le lavage intérieur du tambour 120 est assuré par des bu-ses de lavage disposées sur l'arbre d'entrainement 130 du tamis. L'arbre est un tube creux dont une extrémité est reliée par un joint tournant à une canalisation d'arrivée équipée d'une électrovanne normalement fer- 25 mée, dont le temps l'ouverture est programmé suivant la vitesse de colmatage. De façon optionnelle un ou plusieurs aditifs chimiques peuvent être ajoutés à cette eau de lavage. Un coagulant et/ou floculant peut être ajouté dans l'auge, ce qui nécessite la pose de brasseur lent. 30 L'effluent après avoir traversé le tamis 121 est canalisé par le collecteur 160 dont la section est en forme de U. Tous les éléments décrits de façon détaillée à la figure 2 ne seront pas nécessairement redécrits mais seront repérés à la figure 1 avec les mêmes références numériques complétées par les suffixes a, b, c. 35 Après cette description générale d'un groupe de tamisage 100, l'installation de la figure 1 sera décrite de manière plus détaillée. Comme déjà exposé de manière générale ci-dessus, l'installation se compose de trois groupes 100a, b, c tels que celui (100) 7 décrit à l'aide de la figure 2. Ces groupes sont installés dans le bâti 1 de façon à être indépendants les uns des autres pour leur entretien ou le remplacement de leurs organes essentiels. Ensuite, les groupes sont reliés pour la communication des fluides E, la récupération des matières soli- des MS séparées et les circuits de commande et d'alimentation des composants commandés, notamment des tambours. Ainsi, l'installation comporte un bac de collecte 2 commun aux différents racloirs 150a, b, c des groupes. Le bac de collecte 2 reçoit les matières solides MSa, b, c pour les évacuer vers l'installation de trai- tement de matières solides 3. Cette installation de traitement 3 peut être de différents types pour effectuer différentes opérations selon la nature des matières solides séparées et leur utilisation. Globalement, cette installation 3 comprime les matières solides pour les compacter, en réduire éventuellement l'humidité puis, les conditionner, les traiter ou, le cas 15 échéant, permettre leur incinération dans le cas de matières solides non récupérables pour des emplois plus nobles tels que la fabrication d'engrais. L'alimentation en effluent Eo de l'installation se fait en partie haute à partir d'une cuve 6 éventuellement, d'une cuve tampon rece- 20 vant ou collectant l'effluent à traiter. Cette cuve 6 alimente le groupe 100a le plus haut de l'installation puis, les effluents Ea, Eb, Ec progressivement filtrés, passent d'un groupe à l'autre pour être collectés sous le groupe inférieur 100c dans une cuve 100d et être évacués en vue de leur traitement plus poussé de séparation des matières solides et liquides pour le rejet des 25 liquides nettoyés. Les groupes 100a, b, c et la cuve 100d sont munis de trop-pleins 101 a-d reliés par une conduite d'évacuation 102 débouchant dans le réservoir de trop-plein 5 en communication avec la cuve d'alimentation 6 de l'installation. Le relevage peut être prévu pour vider le 30 réservoir du trop-plein 5 vers la cuve d'alimentation 6. Les effluents collectés dans le réservoir de trop-plein 5 sont des effluents non filtrés venant du groupe supérieur 100a ou des effluents El, E2, E3 ayant déjà subi un ou deux filtrages voire le filtrage final et venant des différents groupes. 35 L'installation est munie d'une unité de commande 7 qui en gère le fonctionnement soit automatique soit commandé selon des para-mètres de fonctionnement et de traitement ainsi que des signaux fournis par des capteurs, par exemple de niveau, non représentés. 8 L'installation fonctionne de préférence en continu grâce à la cuve 6 formant une cuve tampon qui l'alimente. Toutefois, un fonctionne-ment discontinu selon les arrivages d'effluents est également possible. Les seuils de coupure SCa, b, c des différents grou- pes 100a, b, c sont dégressifs. Le seuil de coupure SCa le plus élevé est celui du groupe supérieur 100a de manière à séparer les particules ou éléments de matière solide de dimensions les plus grandes et en tout cas de dimensions supérieures à son seuil de coupure. Le groupe de tamisage 100b en aval est réglé sur un seuil de coupure SCb plus réduit pour séparer un autre type de matières solides MSb du filtrat Eo qu'il reçoit du groupe supérieur 100a. Enfin, le groupe inférieur 100c a un seuil de cou-pure SCc encore inférieur à celui du second groupe 100b pour compléter le filtrage. Le fonctionnement de chacun des groupes 100a, b, c se rè- gle principalement par la vitesse de rotation indépendante VRa, b, c de chaque tambour 120a, b, c. La vitesse de rotation de chaque groupe dé-pend de différents paramètres tels que la nature des effluents (nature des matières solides chargeant l'effluent) et du seuil de coupure SCa, b, c de son tamis 121a, b, c. Le réglage de la vitesse de rotation VRa, b, c est commandé par une action sur le motoréducteur 130a, b, c entraînant le tambour 120a, b, c. L'alimentation du groupe supérieur, dans la mesure où il s'agit d'un fluide pompé, peut également être commandée ou être réglée par le réglage de l'alimentation naturelle assurée à partir de la cuve 6 si celle-ci est placée en position haute. La récupération et le renvoi des effluents passant par les trop-pleins peuvent également se faire de manière automatique vers la cuve d'alimentation 6 par un pompage déclenché lorsqu'un certain niveau est atteint dans le réservoir d'effluent non filtré 5. Le fonctionnement de l'installation est géré par l'unité de commande 7 qui reçoit des instructions introduites par exemple manuellement à l'aide d'un clavier et contient des programmes de fonctionne-ment. L'unité de commande reçoit des signaux d'état fournis par des capteurs tels que des capteurs de niveau équipant la cuve d'alimentation, le réservoir de collecte 5 et les différentes auges 140a, b, c pour générer des signaux de fonctionnement Sa, Sb, Sc commandant la rotation des tambours 120a, b, c., la commande S6 pour l'alimentation à partir de la 5 io 9 cuve 6 et le pompage des effluents du réservoir de trop-plein 5 vers la cuve d'alimentation 6. Mais il ne s'agit là que d'exemples de signaux de fonctionnement pour la gestion de l'installation. L'installation selon l'invention est notamment destinée à tamiser un effluent à très forte charge de matières en suspension tel que par exemple du lisier de porc, de manière à récupérer des matières organiques et à permettre leur valorisation, par exemple comme engrais dans l'agriculture. Dans le cas d'une installation comme celle de l'exemple décrit ci-dessus, composée d'une superposition de trois groupes de tamisage, on pourra choisir pour le groupe le plus haut, un seuil de coupure de 1,5 mm ; pour le groupe intermédiaire, un seuil de coupure de 0,75 mm et pour le groupe le plus bas, un seuil de coupure 15 de 0,25 mm. l0 NOMENCLATURE 1 Bâti 2 Bac 3 Installation de traitement 6 Cuve d'alimentation de l'installation 7 Unité de commande 100a-c Groupes de tamisage 101 a-d Trop-pleins 110 Châssis 120 Tambour de tamisage 121 Tamis 130 Motoréducteur 140a-c Auges d'alimentation du tambour 141 Déversoir 142 Zone de contact 143 Guide 144 Trappe de visite 150a-c Racloirs 151 Goulotte 160 Collecteur 161 Sortie du collecteur Eo-x Effluents MSa-c Matières solides SCa-c Seuils de coupure Sa-c Signaux de fonctionnement S6 Alimentation à partir de la cuve 6 VRa-c Vitesse de rotation des tambours 120a-c REVENDICATIONS1 °) Installation de tamisage d'un effluent à très forte charge de matières en suspension, composée d'un tamis rotatif à alimentation externe en contact avec l'effluent à filtrer et laissant traverser l'effluent en retenant les matiè- res en suspension sur la surface extérieure du tambour pour les enlever par raclage, installation caractérisée en ce qu' elle se compose d'un châssis recevant un empilage de groupes de tamisage (100a, b, c), chaque groupe de tamisage (100) comprenant - un tambour de filtrage (100), formé d'un cylindre d'axe (XX) au moins sensiblement horizontal, entrainé en rotation et dont la surface périphérique est constituée par un tamis (121) à seuil de coupure défi-ni (SC), - une auge (140) recevant l'effluent (E) à tamiser, ayant un déversoir (141) appliqué extérieurement contre le tamis (121) pour former une zone de contact (142) entre le bain d'effluent de l'auge (140) et la surface extérieure du tamis (121), - un racloir (150) appliqué contre la surface extérieure du tamis (121), sensiblement selon une génératrice, en aval du déversoir (141) selon le sens de rotation (R) du tambour (120) pour racler les matières (MS) accumulées sur le tamis (121), - un collecteur (160) installé sous le tambour (120) pour recevoir l'effluent filtré (Ex), ayant traversé le tamis (121), ce collecteur (160) 25 étant muni en partie basse d'une sortie (161), les seuils de coupure (SCa, b, c) des tamis (121a, b, c) des groupes de tamisage (100a, b, c) étant décroissants à partir du groupe (100a) en position la plus haute, au groupe (100c) en position la plus basse dans l'empilage des groupes de tamisage, 30 les effluents (Ea-Ec) passant successivement de la sortie d'un groupe à l'entrée du groupe situé directement en dessous de celui-ci par gravité. 2°) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que 35 chaque groupe de tamisage (100) comporte un trop-plein (101) débouchant dans son auge (140) à un niveau situé en dessous de l'arête supérieure du tambour de filtrage (120). 12 3°) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle est composée d'un empilage de trois groupes de tamisage (100a, b, c) dont les seuils de coupure (SCa, b, c) sont décroissants à partir du groupe situé le plus haut au groupe situé le plus bas et ces seuils de coupure ont respectivement comme valeur 1,5 mm, 0,75 mm et 0,25 mm. 4°) Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1 o chaque groupe de tamisage (100) comporte un motoréducteur (130) en-traînant le tambour (120) en rotation. 5°) Procédé de tamisage d'un effluent à très forte charge de matières en suspension, consistant à filtrer l'effluent pour retenir les matières solides 15 et laisser passer l'effluent filtré, caractérisé en ce qu' on effectue une succession d'étapes de tamisage d'effluent avec des seuils de coupure (SCa, b, c) chaque fois définis et, dans un sens décroissant entre la première étape au début du tamisage et la dernière étape à la fin 20 du tamisage d'un effluent, et on fait circuler l'effluent d'une étape de tamisage à l'autre par gravité. 6°) Procédé de tamisage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' 25 on fait circuler l'effluent d'une étape de tamisage à l'autre par gravité en réglant chaque fois le débit d'effluent. 30