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Monsieur William PATERSON, à Londres, Grande Bretagne.
La présente invention est relative aux appareils servant à la purification des liquides dans un réservoir dans lequel on fait circuler le liquide vers le haut depuis une section inférieure vers des moyens collecteurs situés près de la partie supérieure du réservoir, et est spécialement adaptée à effec- tuer la filtration du liquide après qu'il a été additionné de réactifs chimiques appropriés et mélangé avec ceux-ci et à une suspension de solides dans le liquide traité qui a été retenue et accumulée d'un liquide traité précédemment Une telle suspension est en général dénommée "boue" et elle sera ainsi dénommée dans la présente spécification,
L'objet de la présente invention est de prévoir autant que possible dans un réservoir qui traite du liquide ascendant, une zone tranquille à la partie supérieure, malgré les tendances au court circuit,
ou de turbulence dans la section inférieure créées par l'entrée du liquide à traiter, ou imprimées mécani quement pour assurer un mélange parfait du liquide traité avec
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les réactifs chimiques, et avec la suspension de boue, afin d*obtenir un courant ascendant uniforme tranquille à un taux dépendant du taux d'admission d'admission et de la section transversale du courant, déterminée nécessairement suivant la nature du liquide traité.
L'invention comprend la prévision d'un ou de plusieurs diaphragmes sur la surface transversale ascendante entière du réservoir ayant de nombreux orifices restrictifs, chacun éva- cuant dans une chambre de dilatation en forme dentonnoir n'ayant aucune surface sur laquelle du précipité pourrait res- ter.
Cela présente plusieurs avantages distincts t d'assurer une distribution uniforme du courant dans la section supérieure et à travers celle-ci, et de la quiétude à l'intérieur, malgré les tendances au courte-circuit existant dans les réservoirs tels que construits jusqu'à présent, surtout quand il y a une différence de température appréciable entre son contenu liquide et le courant qui entre, et malgré tout courant violent locali- sé dans la section inférieure où ont lieu le mélange et la flo- culation ou que des ennuis sont provoqués par le mouvement du mécanisme qui gratte la boue.
De plus, chacun des nombreux filets plus petits produits par le diaphragme pénètre dans une des chambres ou cellules de dilatation en forme d'entonnoir, en permettant la précipitation dans ces chambres de ses solides en suspension qui, en vertu de l'agglomération des particules, sont rejetés de temps en temps dans la section inférieure contre le courent ascendant. Une surface supérieure plus ou moins clairement définie de la suspension de boue se forme entre les limites inférieure et supérieure de ces cônes, des- quels le liquide clarifié s'élève vers l'évacuation, en lais- sant derrière elle des solides qui glissent vers l'arrière le long des parois inclinées du cône dans la zone inférieure.
On comprend que cette construction prévoir une surface pour la séparation entre le liquide clarifié et la boue, qui peut être substantiellement égale à la surface transversale entière du réservoir, @
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Comme l'invention convient plus particulièrement pour les problèmes de filtration et d'adoucissement des eaux, la description qui suit est relative d'une manière générale à cette application particulière mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à cette application, mais qu'elle est utile pour tous les genres de traitement.
Les dessins ci-joints montrent plusieurs modes de réalisation de l'invention. Dans ces dessins :
Fig. 1 est une élévation sectionnelle d'un mode de réalisation d'appareil suivant l'invention;
Fig, 2 est un plan à petite échelle du diaphragme de la fig, 1 ;
Figs. 3 et 4 sont des vues similaires d'un deuxième type d'appareil;
Figs. 5, 6 et 7 montrent deux méthodes, entre plusieurs méthodes possibles, d'application du principe de l'invention;
Figs. 8 à 19 sont des vues détaillées de parties de diverses formes de diaphragme pouvant être appliquées dans le but décrit.
En réalisant l'invention dans la pratique suivant un mode approprié tel qu'illustré dans les figs. 1 et 2, le réser- voir A est divisé par un diaphragme B en une section inférieure turbulente ayant une entrée C et une section supérieure tran- quille de clarification D de laquelle l'eau clarifiée est retirée par les tuyaux ou chenaux appropriés, tels que E, L'eau traitée, à laquelle on peut ajouter ou non du réactif comme en R, entre tangentiellement par une admission F, en tourbillonnant autour de, ou à travers la section inférieure du réservoir, en provoquant une agitation suffisante pour tenir l'ancien précipité accumulé de l'eau traitée antérieu- rement qui est substantiellement en suspension.
Une partie de cette boue est déplacée de manière continue dans la chambre supérieure D par de l'eau fraîche à traiter qui entre par les orifices restrictifs ou fentes G à la base de saillies formées
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dans le diaphragme B,
Après avoir remonté par les orifices G, la boue pénètre dans les chambres T en forme d'entonnoir formées par le diaphragme B. A cause de la surface des entonnoirs qui se dila- te rapidement le taux d'écoulement est substantiellement réduit.
Cela encourage la formation de la surface supérieure de la suspension de boue à quelque hauteur à l'intérieur des limites supérieure et inférieure des entonnoirs T, de laquelle de l'eau claire se sépare et s'élève dans le chenal collecteur E.
Des solides laissés en arrière par l'eau qui s'échappe s'agglo- mèrent et de temps en temps ils se précipitent dans la chambre inférieure où ils sont de nouveau incorporés à la suspension en agitation. Des solides en excès se déposent dans le concen- trateur non-agité M. Dans ce mode de réalisation de l'invention, où aucune agitation mécanique ntest prévue, et où le mélange se fait par agitation hydraulique, une partie de la boue plus lourde qui ne trouve pas son chemin dans le concentrateur peut se séparer sur le fond de la chambre inférieure et dans ce cas un grattoir rotatif L pour la boue peut être prévu pouvant être employé de manière intermittente ou continue pour recueil- lir le précipité et le déplacer vers le puits à boue U, d'où il peut être retiré par le conduit V.
Ainsi qu'il est bien connu dans la technique, la posi- tion du niveau de boue est affectée par le taux de retrait des solides. Dans certains cas il pourrait être désirable de main- tenir ce niveau à une hauteur au-dessus des entonnoirs T. Dans ce cas la boue forme un filtre flottant à travers la surface transversale ascendante entière du réservoir et il pourra alors être avantageux de prévoir des concentrateurs supplémentaires dans la chambre supérieure comme montré en N, fige 1, prévue avec des connexions appropriées N1 pour le soutirage de la boue.
Le diaphragme B peut avoir diverses formes. Il peut être formé de nervures et rainures avec les bords des rainures
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légèrement séparés formant les fentes G restrictives pour le mouvement ascendant et avec les chambres T se dilatant vers le haut à travers le réservoir comme montré en plan par la fig. 2, et plus en détail dans les figures 8 à 17.
Dans la construction très simple montrée par la fig. 8, les côtés inclinés peuvent être formés en repliant des feuilles minces flexibles au-dessus des côtés supérieurs des poutrelles triangulaires légèrement enchâssées faites en sections tubu- l'aires ou autres sections appropriées, ou bien elles peuvent être formées de feuilles inclinées ondulées recouvertes à leurs bords supérieurs de butée avec une bande en V renversé qui tend à faire dévier tout circuit ascendant d'échappement vers le bas le long des côtés inclinés.
Fig. 9 montre les côtés des rainures en chenal prolongés verticalement vers le haut pour empêcher encore davantage la possibilité de court-circuit vers l'évacuation, De tels pro- longements peuvent avoir la forme de métal mince ou autre feuille mince.
Figs. 10 et 11 montrent une méthode simple de fabriaa- tion de la construction avec nervures et rainures en partant de bandes reliées entr'elles à la partie supérieure, et au fond, par des pièces d'écartement H qui laissent des intervalles. Les figures indiquent combien utilement elles peuvent former des entretoises essentielles pour des réservoirs à côtés plats par fixation à des pièces triangulaires de châssis fixées aux côtés du réservoir.
Figs. 12, 13 et 14 montrent comment la fente longue étroite formée dans l'espace entre les côtés inclinés de la construction à nervures et rainures, peut être réduite à des orifices rectangulaires petits d'admission G1, en fixant quatre pièces inclinées K à bords avec des côtés fortement inclinés desquels toute accumulation de précipité tend à tomber à travers les fentes G1 dans la chambre inf érieure.
Figs. 15, 16 et 17 montrent un diaphragme mixte produit
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en posant à travers le diaphragme B à nervures et rainures un second diaphragme similaire B1, les nervures et les rainu- res des deux diaphragmes étant à angle droit entr'eux pour as- surer encore davantage une répartition uniforme sur la surface du réservoir. L'uniformité du courant ascendant peut être améliorée en disposant un autre diaphragme à orifices plus restrictifs près de la surface du liquide dans la chambre D permettant une simplification des dispositifs de soutirage.
Dans certains cas, par exemple dans la purification d'effluent, il pourra être avantageux de recouvrir les nervures supérieures du diaphragme d'un fin écran à mailles, ou d'une couche de gravier fin, ou d'autre matière granuleuse appropriée qui peut être nettoyée périodiquement en renversant le courant et en dirigeant un jet d'eau si nécessaire.
Alors que cette construction à nervures et rainures est probablement la plus simple et la plus économique, le diaphrag- me peut également être formé avec de nombreuses cellules renver- sées B2 (fig. 18) de forme pyramidale ou conique ou avec des cellules hexagonales B3 (fig. 19) qui pendent à partir de poutrelles légères qui sont montées à travers le réservoir et ont des orifices restrictifs G1 pour le courant ascendant à leurs extrémités inférieures s'étendant vers le haut jusqu'à égaler ensemble la section transversale du circuit ascendant du réservoir. Les côtés peuvent être continués verticalement vers le haut en formant des cellules profondes dans lesquelles la précipitation est achevée avant de se continuer dans la section supérieure du réservoir de manière à simplifier les arrangements de soutirage.
Un interval.e peut être laissé entre les cellules et ces prolongements verticaux pour assurer encore davantage l'égalisation du courant ascensionnel,. Leurs côtés inclinés et verticaux n'offrent aucun endroit de repos pour la matière précipitée qui, après une légère accumulation, glisse de nouveau à travers les orifices dans la chambre d'admission inférieure.
L'un des buts du diaphragme est d'empêcher des courants
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de court-circuit vers le système collecteur et de limiter l'entrée turbulente et le mélange du liquide traité vers la sec- tion de mélange et de floculation C du réservoir, et de ne per- mettre l'arrivée de liquide vers la section tranquille supérieu- re qu'en minces filets à travers de nombreux orifices restric- tifs plus ou moins uniformément répartis sur la surface entière de courant ascensionnel du réservoir,
Un autre but est de prévoir une multitude de chambres d'expansion à travers lesquelles la boue pénètre dans la chambre supérieure et dans lesquelles le taux du courant ascensionnel est suffisamment ralenti pour permettre la formation d'une surface maxima plus ou moins clairement définie pour la sépa- ration entre le liquide clair et la boue laissée à l'arrière.
Les fentes ou orifices peuvent être orientés en abais- sant leur bord dirigé dans le sens du courant ascendant comme indiqué dans la fig. 8, ou bien en les rétrécissant davantage pour réduire l'effet des courants violents directionnels loca- lisés.
Fig. 3 montre le principe de l'invention appliqué à une installation d'adoucissement et de filtration d'eau par l'ad- dition de réactifs chimiques appropriés à l'eau brute pénétrant dans la chambre inférieure dans laquelle se trouve prévue une agitation mécanique. L'eau brute et le réactif, qui pénètrent dans la section inférieure en Fi et S respectivement, avec le précipité précédemment formé, sont mis en mouvement sous forme de suspension épaissie par une hélice rotative 0, ou palettes, dans la chambre C en-dessous et à travers des orifices.de res- triction G qui assurent une distribution uniforme vers le haut dans la chambre tranquille supérieure D à un taux égal au taux d'admission seulement, malgré la turbulence créée par l'hélice.
Dans des installations de grandeur modérée, la boue tenue à l'état de suspension par l'hélice, se sépare éventuellement dans un concentrateur M ayant un fond en forme de trémie d'où elle est évacuée sous forme de faible filet continu ou intermittent mais dans les grandes installations où il peut y avoir des
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difficultés à empêcher le dépôt des solides sur le fond du réservoir, cette méthode d'évacuation de solides peut être complétée par un grattoir de boue à déplacement lent ou rota- tif de toute construction usuelle, comme par exemple celle montrée en L, fig. 1.
Fig. 5 montre une méthode, entre plusieurs, pour assurer un mélange complet et uniforme des réactifs chimiques avec la boue et avec le liquide traité, avant d'entrer dans la chambre de mélange et de circulation C en-dessous du diaphragme de séparation B. Dans cet arrangement une chambre centrale W est prévue ayant une hélice supplémentaire 01 qui attire demanière continue une certaine proportion de la boue de la chambre de circulation inférieure C, avec les substances chimiques appli- quées en P, et cela vers le haut pour rencontrer l'entrée de liquide à traiter qui se fait en F2 avec lequel elles sont mé- langées d'une manière intime. Le mélange de boue, substances chimiques et eau à traiter s'écoule vers le bas vers la chambre inférieure C et est distribué de manière uniforme dans le cou- rant qui est mis en mouvement de manière continue par l'hélice O.
Une partie qui correspond au taux d'admission est déplacée vers le haut à travers les orifices de rétrécissement G dans la chambre tranquille D. Des moyens pour réaliser le même but peuvent être disposés adjacents au réservoir.
Fig. 5 indique également une méthode perfectionnée pour effectuer un soutirage uniforme de l'eau filtrée malgré les ir- régularités de débit dans le barrage ou des irrégularités dues à l'action du vent, par l'emploi d'un barrage à fente étroite submergé de manière continue autour de et/ou à travers le ré- servoir qui est déchargé dans les chenaux d'évacuation.
Fig.s 6 et7 montrent une méthode, parmi plusieurs, qui est particulièrement applicable aux réservoirs rectangulaires dans lesquels le mécanisme d'agitation et de circulation de la boue est monté sur un arore rotatif horizontal. La construction générale et le fonctionnement de ce mode de réalisation du prin- cipe sont les mêmes que dans les autres figures. Pour obtenir de
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meilleurs répartition et mélange dans la chambre inférieure allongée C, deux hélices 0 et O1 peuvent être prévues pour créer une circulation en directions opposées. Des agitateurs à hélice maintiennent la base de la chambre débarrassée de précipi, té. L'eau à traiter est montrée entrant en F et F1, respective- ment, sur les cotés opposés des rotors, tandis que le réactif entre en P entre les rotors.
Les points d'entrée pour l'eau et les réactifschimiques peuvent être modifiés suivant le traitement requis. Dans la Fig.
1 par exemple le réactif est montré comme entrant avec l'eau brute en R, tandis que dans la fig. 3 l'eau brute est montrée distribuée par de nombreuses entrées F1 disposées autour du fond du réservoir et le réactif pénètre en S où il est immédiatement tourbillonné dans l'aspiration de l'hélice de circulation O. En- fin, fig, 6 montre un autre arrangement, parmi de nombreux arran- gements permettant d'assurer un mélange parfait et uniforme du liquide traité avec la boue et avec les réactifschimiques né- cessaires.
Il est entendu que ces détails et d'autres peuvent être modifiés dans une large mesure et que les constructions montrées et décrites sont des modes de réalisation préférables de l'inven' tion, mais que celle-ci n'est pas limitée aux traits consturc- tifs spécifiques montrés, Les moyens décrits pour assurer la ré- partition uniforme et la filtration tranquille sont d'applica- tion générale, que le traitement chimique soit requis ou non et qutils soient mélangés ou non avec une suspension de précipi- té non sédimenté.