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~ t~7~il66
.:
Certaines industries et, en-particulierJ les papeteries ainsi
que les installations de traitem~nt des eaux urbaines obtiennent, après ~ -
clariflcation des eaux traitée5 à re~eter dans 1B domalne public, des
boues fluides contenant des matières minrale5 et des fibres vég~tales ou
Organiques.
es boues sont généralement peu concentrées, suivant les
matières minérales contenues et le type de fibres re~etées, la concentration
de ces boues est généralement tr~s faible, quelques grammes par litre, et
leur manipulation difficile.
Les bou~s, dans cet état, ne peuvent être manipulées par des ~;
npyens conventionnels de transport : camions, wagons, bandes transportæuses, ;
etc. Elles doivent être disposéss dans des bassins d'épandage pour
obtenir la concentration des boues et, après un certain temps plus ou
moins long, leur essorage final~
Les industries et les installations de traitement des eaux
urbaines emploient dans certains cas csrtains procédés pour accélérer
. . .
l'sssorage final dss boues. Ces procédés classiquss, sssoragE sur filtres
ou centrifugation, demandent généralsment des investissements importants
Bt un coOt d'Bxploitation élsvé.
Avant de décrire le procédé, ob~et du brevet, il est utils de
~` rappelsr quelques considérations générales qui -caractérisent 1B terme de
boue cité dans le texte : boue chargée de matières sèches formée de
matières min~ralss fines st ds fibrss en partie plus ou moins égale.
Lorsque la concentration en matières sèches est inférieure à 1
g/l, on parle d'une eau ou d'une liqueur sale ou chargée. `~
; Si la concentration dépasse quelques grammes par litre, on ;
parle d'uns boue de décantation fluide 5 à-quelques dizaines de grammes
par litre, la boue est pateuse. Lorsque la concentration en matières
solides atteint ~50 à 300 g~l, on obtient alors une masse solide.
~ ' .'" ~ '
e~ ~A,9~L ,,
,
`` 1~'7~38~6 ~
.: .
Pour décanter rapidement des matières sèches fines
minérales ou organiques, on a intérêt à introduire dans le liqui~
de chargé certai~s produits en petite quan~ité tels que: sels
minéraux, floculants organiques ou de synthèse de façon à regrou- ~`
per les matières s~ches dispersées et les mettre sous la forme
d'agglomérats, beaucoup plus gros que les matières unitaires de `
fa~on ~ activer la décantation~
On a, grâce ~ la forma~ion de ces floconsg déclenché un
phénomène de floculation primaire et formé de petits flocons fins,
peu denses et peu solides. Si l'on ajoute de nouveau des floculants
appropri~s on obtient une seconde floculation avec des flocons -
plus gros et plus solides appelés floculation secondaire. `
A cet effet, il a été proposé dans le brevet francais
no 2~207,872 un type dlappareil dans lequel après avoir effectué ~-
la floculation primaire et secondaire c1écrite ci-dessus, à réali-
ser une agitation contrôlée des boues dans un bac de for~e appro~
priée, en vue d'en assurer le tassement~ L'eau ou le liquid ob-
`~ tenu au cours du tassement étant évacué~ dans la partie haute de
;, :. .
llappareil, les mottes de boue tassées sont évacuées par des
moyens appropriées au bas de l'apparsil. -
L'agitatlon controlée de la boue est faite mécaniquement
de fa~on lente en tous points par des pales inclinées de fa~on
judicieuse dans le bassin contenant les boues et portant des ori~
~; fices pour obtenir le tassement mécanisé primaire des flocons.
Le liquide ex~rait des flocons remonte dans le haut de l'appareil,
, ~
tandis que les flocons tassés sont poussés vers le bas.
Les flocons tassés venant de la partie supérieure vers
le bas du bassin sont repris par une vis conique à une ou~plusieurs
pales tournant lentement dans un logement conique dont la pointe
dlrigée vets la bas constitue l'orifice de sortie des boues. ~ ;
Cette disposition permet de parfaire l'effet de tasse-
ment amorcé dans la partie supérieure de l'appareil. En effet, du
fait de la forme de la vis, le débit de la boue diminue au fur et
:~ .
- 2 -
,i :, , . .,. ., , . , ~ ~ .- ,
lV7~
Cette disposition permet de parfaire l'efet de tassement
amorcé dans la partie supérieure de l'appareilO En effet, du
fait de la forme de la vis, le débit de la boue diminue au fur
et à mesure que l'on approche de 1'orifice d'extraction de l'ap-
pareil de ~açon à renvoyer vers le haut le liquide interstitiel
se trouvant encore entre les flocons, et faire sortir ceux-ci
en mas~se compac~ par l'orifice d'extraction.
Une telle disposition fonctionne industriellement de
fa~con satisfaisante pour le compactage des boues chargées de
matières minérales fines, mais s'avère trop efficace pour les
matières minérales chargées de matières fibreuses.
En effet, de telles boues forment des flocons qui, du
fait des fibres qui s'enchevêtrent par enroulement des flocons
dans l'appareil, deviennent très solides dans l'étage supérieur
de l'appareil. Ces flocons sont alors tellement tassés par la
vis d'extraction que le débit d'extraction diminue dans de trop
; forte proportion, la matière sèche devenant solide et ne pouvant
plus dans certains cas être extraite au bas de l'appareil.
.
La présente invention a pour but un perfectionnement
au mode d'extraction des boues compactes et durcies sortant
d'un tel appareil permettant de traiter des matières fibreuses.
Il consiste, d'une part à donner à la vis d'extraction située
dans la partie conique du bassln une forme constit~ée par une
ou plusieurs pales à grand pas, perforées ou non, pollr réaliser
un tassement modéré des flocons et, d'autre part, a introduire
lesflocons ainsi modérément tassés dans une chambre inférieure
cylindrique où ils sont compactés plus fortement par un moyen
mécanique approprié avec évacuation latérale du liquide, ce même ;
moyen mécanique, par exemple une vis, evacuant lesdits flocons
; 30 compactés à travers un orifice de section automatiquement ré~
glable en fonction de leur densité de compactage.
On réalise ainsi un compactage en trois stades, ~ ;
-3
;~
premierement une ayitation dans le haut de l'appareil pour
augmenter le volume des flocons et les durcir, puis une compres-
sion modérée des flocons dans la partie conique de l'appareil
avec renvoi d'une partie de l'eau interstitielle vers le haut,
et enfin un compactage final dans une chambre cylindrique avec
évacuation latérale de l'eau interstitielle restante.
Conformément a ce qui précède, l'invention telle que
revendiquée ici est un procédé de compactage ou de tassement de
boues fluides contenant des matières minérales fines et des
matières fibreu~es, organiques ou minérales, après traitement
préalable par floculation primaire et secondaire de ces boues
dans leur liquide support initial, caractérisé en ce que ladite `
boue est agitée mécaniquement de façon lente dans ]a partie
supérieure d'un appareil de façon à ce que les flocons s'enrou-
lent en augmentant en volume et en densité, la vitesse d'agita-
tion étant choisie pourque les flocons ne soient jamais brisés, :.
ces flocons étant ensuite pressés par un moyen mécanique appro~
prié dans une partie intermédiaire de l'appareil vers un orifice,
ce pressage ne dépassant pas une certaine limite qui correspond
. . :
au seuil où la boue commence à-se solidifier, une partie du
liquide interstitiel se trouvant entre les flocons étant renvoy~e ~:
vers le haut, les flocons~compr~més sortant de l'orifice étant
: ensuite mécaniqueapproprié avec évacuation latérale du liquide, ~ :
ce même moyen mécanique évacuant lesdits ~locons compactés à
travers un oriEice de section automatiquement réglable en fonc~
~ tion de leur densité de compactage. . : ~ ~:
: Llinvention revendique également un appareil pour la
; mise en oeuvre du procédé précité, appareil caractérisé en ce
qu'il est constitué par un corps cylindro-conique vertical, une
30 conduite d'amenée des boues à traiter, débouchant tangentielle- :~
ment à environ mi-hauteur de la partie cylindrique supérieure
de ce corps, des pales rotatives à axe vertical percées de trous
étant installées dans cette partie cylindrique au-dessous de
~ -4-
l'arrivée des boues, une vis rotative conique à axe vertical
étant installée dans la partie inférieure conique du corps,
laquelle comporte à son extrémité inférieure un orifice de
sortie pour la boue comprimée, l'extrémité supérieure de la
partie cylindrique du corps comportent un déversoir pour l'éva-
cuation d'une partie de l'eau interstitielle contenue dans la
boue, l'orifice étant en communication avec une chambre cylin~
drique, dont la partie aval de la paroi est constituée par une
grille, pour I'évacuation du restant de l'eau interstitielle
contenue dans la boue, une vis rotative étant installée dans
cette chambre, ladite chambre étant munie, à son extrémité,
d'un orifice conique de sortie de la boue compactée formé pa~
un diaphragme souple de forme cylindro-coniqùe. : ~
Ci-après, à titre d'exemple, des formes de réaIisations ~ .
non limitatives pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention
en référence aux figures annexées~
- la figure 1 est une vue en coupe axiale de l'appareil.
- la figure 2 est une vue en coupe axiale de l'appareil
comportant une variante de réalisation de la grille~ :
20: - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon ~.
. la ligne III-III de la figure 2. ~.
- la figure 4 est une vue schématique d'une variante
de la figure 2.
- la figure 5 est une vue en élévation d'une variante
de réalisation d'une grille de compactage. :
- la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI
, .
de la figure 5.
Les boues obtenues après floculation primaire et secon-
daire et décantation obtenue par la méthode décrite dans le pré~
ambule sont introduites tangentiellement dans l'appareil par la
tubulure 1, à mi-hauteur du bassin 5. `.
Il est nécessaire d'injecter des floculants organiques
;
-4a-
1l37(~
par le point 2 placé sur la tubulure 1 de façon à declencher
dans le corps cylindrique 5 de l'appareil une grosse floculation.
Les gros flocons créés se déposent alors dans le fond
du bassin et le liquide ou l'eau qui se dégage des flocons remonte
vers le déversoir 10 du bassin S et se déverse de fa~on régu-
lière par les échancrures en V placées sur le déversoir pour être
évacuées par la goulotte de récupération 11.
Les flocons qui se sont déposés sur le fond du bassin sont
., .
.
. ' ~
. '~
- ~713~366 ~
alors poussés par un ou plusieurs étages de pales 7 tournant lentement ~-
dans le bassin.
Les pales sont com~andées par un arbre 8 et un moto réducteur 9 `~
permettant d'obtenir la vitesse désirée.
Un des point importants de l'invention est qu'il est nécessaire :
- de brasser les flocons à une faible vitesse de fa~on à ne pas les -
briser, cette ~itesse maximale, au point le plus rapide des pales, ne
doit pas dépasser une dizaine de centimètres à la seconde~
- les pales doivent avoit une certaine largeur, être plus ou moins
inclinées suivant la type de flocons et la longueur des fibres contenues
dans les boues de façon à provoquer des mouvemeDts lents des boues de
faible ampleur.
Sous l'effet de la pression mécanique des pales sur les flocons
et des mouvements des boues~ on constate un enroulement des flocons
primaires qui durcissent, une diminution de la distance entre flocons et
un regroupement des flocons primaires qui s'enchevêtrent entre eux. -
Toutes ces actions s'accompagnent par une e~:trusion du liquide ou de
., ~ .
l'eau claire qui remonte vers le haut du bassin 5 et par une augmentation
de la concentration des matières sèches dans les boues. -;~
Les pales 7 sont généralement prévues avec des trous de dimensions
appropriées 7'. La présence de ces trous améliore pour certaines boues
fibr~uses l~extrusion du liquide ou de l'eau contenu dans les flocons~
L'appareil peut comporter uné ou plusieurs pales par étage, le
nombre ~'est pas limitatif.
L'appareil peut comporter un étage au moinst mais quelquefois ;~ -
plusieurs étages sont nécessaires pour par~aire lleffet déslré. i ;~ ~-
Dans le cas des boues fibreuses, celles-ci sont déjà très
concentrées en volume lorsqulelles arrivent dans la partie conique 6 `~
.: , ;~ )
placée au bas du bassin 5.
La vis conique de compression 12 doit etre dans ce cas constituée
par une ou plusieurs pales à grand pas pour éviter le tassement trop
rapide des flocons qui peuvent entra~ner le blocage du système
; ' ' ~:,
_ 5 _ ~
;: '
:, .. . . . . . . .
~1~7~8~
Cette vis conique 12 représentée sur la figure 1 par un système
à deux pales qui reprend les boues tassées par les pales supérieures, les
comprime légèremene et augmente leur concentratlon puis les pousse par
l~orifice placé au bas de la partie conique 6 dans une chambre de compactage
finale 14.
Cette chambre de conpactage finale 14 de forme cylindrique est
elle-même équipée d'une vis sa~s fin, type vis d'Archimède~ 13 qui tourne
à vitesse lente~
Les boues contenant les matières fibreuses et minérales sont ;~
alors composées de gros flocons durcis contenant encore du liquide inters-
titiel qu'il est nécessaire d'enlever pour obtenir des matières sous forme
solide à la sortie de la vis d'extraction.
La vis d'Archimède 13 co~mandée par le groupe moto-réducteur 19
pousse la boue qui commence à se solidifier vers l'orifice 17.
La chambre de compactage 14 comporte vers sa partie aval une
grille d'essoraga de forme appropriée 15. Cette grille d'essorage peut
etre constituée de fentes de faible dimension de l~ordre du mm~ lisse
vers l'intérieur ou formé d'écailles uuvertes vers l'extérieur. Les formes
de grilles à employer sont à adapter au type de matières fibreuses et à la
longueur moyenne des fibres.
La grills d'essorage se termine par une partie conique 20 d'un
diamètre plus faible que celui de la &ambre 14. ~;~
-Sous l'effet de la vis 13 les boues poussées dans la grille
rejettent l'eau interstitielle et se concentrent à leur arrivée dans la
partie conlque 20 de la grille, le débit de la vis diminue et la vis
pousse mécaniquement les fibres et les matières solides vers l'avant et
les comprime, ce qui a pour effet de repousser l'eau vers l'arrière qui
sort par la grille 15. ;~
Les matières solides compactées et devenues dures sont renvoyées
dans un orifice conique 17 formé d'une matière souple et déformable, par
exemple du caoutchouc de plus forte épaisseur~ vers la partie de plus
grand diamètre et de faible épaisseur au plus petit diamètre.
,~
- 6 -
- ~7~
CBt CriFiCC 17 ,-:;t. l'orifice de r~gulation du système d'extraction,
régulation qul pourrait e~tre ootenua d'une façon plus complexe par d'autres
systèmes.
En æffet, en installation industrielle la quantité de mati?res
sèche~ entrant dans l'appareil est variable, aussi seralt-il nécessaire
de réguler la vitesse de la vis d'Archimède 13 pour obtenir une marche
normal~ ainsl que la dimension de l'orifice 17 si ce dernier ~tait par
exemple métallique.
Une mesure du cauple sur l'arbre de la vis serait nscessaire
1Q ainsi que la mesure de la longueur du bouchon sn mati~res solides compacte
forme à l'amont de l'orifice 17, ces deux mssure~ devraient télécommander, -
.: .: : .
~ d'uns part l'ouverture ou la fermeture du diaphragme 17, d'autre part la
; vitesSe de la vis d'Archim~de 13,
Grace au diaphragme soupls 17 plack sn bout de la chambre 14,
?
toutes ses mesures et régulation ne sont plus nécessaires, l'autorégulation
est faite directement par le diaphragms souple 17.
En effet, lorsque le déblt solide en matièrs sèche augmente~ la
longueur du bouchon compress~e à l'extrémit~i de la chambre 14 augmente st
1~ couple sur l'arbre de la vis 13 augments. Le débit solide poussé par
la vis 13 augmente. Si 13 section du diaphragme 17 est constante la vis ~ ~;
~ compresse encors plus le bouchon qui se bloque dans l'orific~
`~ Avec le diaphragme souple la vis comprime le bouchon qui ouvre `
:-. ~,:
;~ ~ la section du diaphragme de façon à obtenir un équilibre entre le d~bit
solide d'extraction et le débit solide entrant dans la vls.
Lorsque 18 débi~ solide dlminue pour devenir nul, la longueur
du bouchDn est égale 3 la distance comprise entre la ~in ds la vis 13 st ``
l'orifice de sortie du diaphragme 17, le couple sur la vis est nul, la
vis 13 ns pOUSSB plus le bouchon qul obture l'extr0mité de la chambre 14
et maintient le nivsau hydrostatique dans le bassin 5 3 la hauteur du
d~vsrsoir 10,
.: . :. . ::
~ _ 7 _ ~ ~
8~
La grille 15 de ].J chambre 14 est entour~e par une chambre ou
une goulotte 1~ qui recueillæ l'eau ou le liquide sortant de la grille.
CBS eaux charg~es de boues avec des fibres sont rasse~blées au
bas de l~oriFice 18 puis remontées par des moyens appropriés pour etre
mélangees au liquids charge à traiter entrant dans la tubulure 1. La vis
d'Archimède 13 porte sur sa périphérie dans sa partis en contact avec la
grllle 15 des élsments souples 13' qui frottent sur la gr~lle et qui
permettent son nettoyage automatique st permanent et évlte tout colmatage
possible par les fibres.
En exploitation normale, le débit solide pouvant etre extrait par ;~
1B diaphragms souple 17 est prévu supérieur au débit solide maximum
pouvant etre introduit dans la tubulure 1.
Dans tous les cas de fonctionnemsnt, le niveau de boue précompactée
dans 18 bassin S se situe au-dessous du niveau des pales supérieures 7.
Les boues fluides chargées de mati~r2s fibreusss longues, telles
que fibres de coton, lalne, amiante etc~.. produisent des gros flocons
et leur enchevetremsnt forme un réseau tsl que l'on constate uns rotation
des fibres avec la vis mécaniqus de przssage, cs qui provoque une diminution
,.
~ notable ds la vitesse d'avance des fibres donc du débit solide d'extraction
.:: ...
; ~0 de cette vis et peut entrainer un blocage total de cstte vis avec rupture
~ du systèms ds commande.
, .~:- ~
La variants ds r~alisation des figurss 2 st 3 a pour but d'évitsr ;~
cet inconvénient, et consists à munir l'intérieur ds la paroi ds la grills
d'sssorage ds quatre palss fixss Z1 parallèlss à l'axs de la vis 13 .
Selon uns variante montrée sur la figure 4, les pales fixss Z1' ` ;~
s'snroulent dans la chambrs 14 suivant un pas tsl que l'axs desdites ~:
: : -
pales, croise l'axe de l'sxtrémité ds la vis 13 avec un angle proche de
9U
On voit sur la figure 3 que dans les alveoles 22 comprisss
entrs 1B9 Pa1BS fixss 21 la grills 15 et la vis 13 SB trouve de la
boue fibreuse qui ne reçoit pas l'action mécanique directe de la vis 13
' .
, . .
-
~7~
Si la bolle ~ c~mpacter ccmporte des ~ibrss longues et courtes,
ll arrivs que les fi~res cGurt~s s'accumulent lentement sur la paroi de ~`
la grille 15 amenant progressivement son obstruction et diminuant la - :
qualité de l'essorage.
Pour rem~dier à cet inconvénient il est prévu une disposlt~on ~ -
particuliere de la grille d'essorage telle qu~ mon~ré sur les figures
5 et 6.
On voit sur la figurs 6 que la grllle est formée de barreaux
23 de section trapézo~dale 23.
La largeur la plus grande des barreaux se trouve vers l'intérisur
de la ch~mbre 14.
Les barreaux de la grille sont parallèles ~ lfl vis de pressags ~1
13. L'écartement entre 1BS barreaux est com~ris entre quelques dizaines
de millimatres et quelques mlllimètres.
L'ensembl0 des barreaux de la grille est tenu par des renforts
circulairss 24.
Des alvéoles longitudinales 25 fermées par des bflrrettes 26
évltent la rotatlon des fibres tassées.
La Vi9 13 pousse les boues fibreuses compactées dans le sens
- 20 longitudlnal de Ia vis et ces boues sont bloqu~es en rotation par ies
~fibres qui se trouvent dans les alvéoles Z5. L8 liqulde extrudé dss
flocons fibreux pressés sort par les fentes 27 de la grille. ~ ~ ~
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