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PROCEDE FAVORISANT LA DECANTATION LORS DE LA SEPARATION DE SUBSTANCES SOLIDES SE TROUVAIT OU AYANT PRIS NAISSANCE DANS UN LIQUIDEo
Dans le brevet N 493.772 du 8 février 1950 on a décrit et mis sous protection un procédé pour la séparation de substances floculables se trouvant ou ayant pris naissance au sein d'un liquide et dont la densité propre est peu différente de celle d'un liquide, procédé selon lequel le liquide avec ces substances floculables est dans sa totalité lancé en nappe mince dans un milieu gazeux, par exemple de l'air,
contre une ou plusieurs surfaces de choc disposées en substance perpendiculairementu à la trajectoire de la nappe et le liquide avec ces substances floculables et charge de l'air ou du gaz dispersé est amené dans une zone calme de telle manière que ces substances floculables s'agglomèrent et puissent ainsi surnager le liquide et en être éliminées.
Dans un brevet de perfectionnement du 15 juin 1953 (N de dépôt 407.838) on a prévu une variante de ce procédé selon laquelle l'opération de dispersion peut se faire notamment en provoquant un battage ou un barat- tage au sein du liquide dans un récipient, un tube ou autre élément muni de surfaces d'impact.
Quelle que soit la technique utilisée pour la dispersion, la séparation finale de l'agrégat flocons-air ou flocons-gaz se fait par décantation inversée et un appareillage de décantation pouvant convenir a été décrit d'une manière détaillée et mis sous protection dans un autre brevet de perfectionnement N 519. 782 du 7 mai 1953.
Lorsqu'on procède à une décantation inversée telle que décrite dans le brevet N 493.772 et/ou ses additions, on constate que les solides aérés surnagent la phase liquide et forment au-dessus de celle-ci un agrégat spongieux qui retient une quantité plus ou moins grande de liquide intermicellaire.
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On remarque encore que la densité réelle de l'agrégat surnageant est minimum à sa partie supérieure mais quelle croit au fur et à mesure qu'on la détermine dans des zones se rapprochant de plus en plus de la phase liquide.
A la limite, c'est-à-dire, dans la zone tangente au niveau du liquide décanté, la densité de celle-ci est égale à celle du liquide décanté. Ceci provient en fait de ce quele liquide intermicellaire entraîné et fixé par l'agrégat, remontant après dispersion et ionisation, ne peut, dans sa totalité, rejoindre le liquide décanté sous-jacent.
Tant que l'énergie potentielle ou gravifique du liquide intermicellaire, emprisonné dans l'agglomérat spongieux est plus grande que les résistances à l'écoulement ou au drainage au travers des canalicules de l'agrégat, le liquide intermicellaire descend et rejoint le liquide décante.
Lorsque ces résistances à l'écoulement, dues en ordre principal à la viscosité du liquide intermicellaire et à la capillarité des canalicules, sont plus grandes que l'énergie potentielle, le drainage cesse et les zones de l'agrégat, proches de la phase liquide décantée, restent saturées de liquide intermicellaire. Dans ces zones, et surtout à la zone limite, les densités sont égales ou à près égales à celle du liquide intermicellaire et les flocs saturés de liquide sont mouvants ; il s'en suit qu'une séparation stable et nette entre les deux phases en présence est difficile à maintenir pendant une marche continue.
Il en résulte que, lorsqu'on soutire le liquide décanté, les flocs mouvants et instables de la zone limite sont entraînés par le courant de soutirage et se remettent en suspension dans le liquide décanté au grand dommage de sa limpidité et parfois de sa pureté.
D'autre part, comme l'agrégat n'abandonne pas la moyenne partie du liquide intermicellaire emmagasiné dans ses canalicules,il reste impregné et humidifié et le rapport des poids de l'agrégat raclé (raclage décrit dans le brevet de perfectionnement du 7 mai 1953) et du liquide décanté est plus grand que lorsque ce même agrégat est complètement privé ou fortement appauvri de liquide canaliculaire. De ce fait, pour un même volume d'agrégat on est tenu à filtrer un poids plus grand d'agrégat humide que d'agrégat vidé de son liquide intermicellaire. Ceci détermine l'obligation d'utiliser des surfaces filtrantes plus grandes pour traiter un certain volume d'agrégat humide que pour un même volume d'agrégat débarrassé de son liquide canaliculaire.
Le problème qui sert à la base de la présente invention consiste en la recherche d'un moyen exploitable industriellement en vue de vider au maximum et d'une manière continue les canalicules d'un agrégat flottant ce qui conduit s
1) à la suppression de la zone de flocs instables située à la limite supérieure de la phase liquide d'où possibilité d'un soutirage continu d'un liquide décanté de limpidité et de pureté maxima.
2) Grâce à la vidange et au drainage complets des canalicules de l'agrégat flottant à l'obtention d'un agrégat asséché et stable ayant une densité et une humidité moyennes minima.
Le procédé peut également trouver son application dans d'autres procédés où une décantation de ce genre doit être effectuée.
Suivant l'invention, on crée, entre la phase liquide et les particules solides aérées, une zone tampon imperméable aux solides et perméable au liquide qui facilite au maximum les opérations de raclage de l'agrégat et de soutirage du liquide décanté.
En pratique, cette zone est obtenue d'une manière simple par l'interposition d'une couche, de préférence liquide, imperméable à l'agrégat aéré
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et perméable au liquide intermi,I;5-,L:,.aire.
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Cette couche intermédiaire constitue; en fait, un écran sélec- teur permanent. Il est en effet permanent, parce qu'il n'est ni miscible ni soluble dans le décantat et pas davantage solvant de l'agrégat. Cet écran sélecteur doit être judicieusement choisi afin que sa densité soit intermédiaire entre celle du décantât et celle des solides aérés. Il devra s'étaler en une couche d'épaisseur suffisante, sans viscosité excessive; sur le liquide décanté.
Au-dessus de cet écran liquide, se situe l'agrégat aéré qui a une densité nettement inférieure à celle du liquide-écran étant entendu que cet agrégat est insoluble dans le liquide sélecteur.
Par suite du drainage de son liquide canaliculaire, cet agrégat stabilisé peut être raclé sans aucun ménagement spécial à sa partie supé- rieure et sans crainte que sous la poussée du/ou des racleurs (s) on remet- te en suspension dans le liquide décanté des flocs mouvants qui, autrement, se situent à la limite supérieure de la phase liquide.
Cet écran liquide sélecteur étant perméable au liquide canali- culaire sera. traversé par celui-ci :il agira en fait vis-à-vis de celui-ci comme un véritable filtre pui permet l'élimination par drainage de la tota- lité ou de la moyenne partie du liquide micellaire tandis que d'autre part, inerte vis-à-vis des floes, il les retiendra grâce à son imperméabilité.
Cet écran sélecteur se situera de préférence dans le décanteur où il peut être introduit avant, pendant ou après l'admission du liquide à clarifier.
La nature de cet écran variera naturellement suivant les liquides et les solides à séparer par décantation inversée statique ou dynamique.
A titre d'exemples, non limitatifs, pour l'épuration des eaux d'égouts et pour l'épuration des eaux de lavoirs de l'industrie textile (lavoirs de laine, par exemple) on utilisera avec succès, un liquide tel qu'une huile naturelle ou synthétique de faible viscosité et de préférence d'origine minérale, ces liquides ne devant être ni solubles ni miscibles dans les eaux décantées et n'être pas des solvants pour les corps gras souvent hydratés, emprisonnés dans l'agrégat aéré.
Comme ces eaux sont, très souvent, traitées à la température ambiante, car on en récupère la chaleur, et comme l'écran liquide sélecteur se trouve sous la couche d'agrégat aéré, il y a impossibilité d'évaporation du liquide sélecteur et l'entraînement n'est pas possible puisque l'eau décantée sort par le fond du décanteur et que le floculat aéré est entrainé à la surface supérieure.
Des liquides à bas point d'ébullition ne s'emploient pas lorsque, pour des raisons de fermentation ou de fabrication, on a à traiter des liquides chauds.
Ainsi, pour le traitement des jus verts nréchaulés de sucreries on utilise, de préférence, une huile ou une graisse non fermentescible sans goût ni odeur et absolument Indifférente vis-à-vis des organismes animaux ou humaine.
L'huile de paraffine ou la paraffine solide puis fondue est ainsi, de préférence, utilisée en sucrerie. Suivant la présente invention cette huile d'origine minérale a une densité voisine de 0,875 ; elleflotte natu- rellerent ser les jus décantés qui ont une densité voisine de 1,1 tandis que l'agrégat aéré, privé de liquide intermicellaire possède une densité voisine de 0,2. Ces jus sont traités très souvent entre 60 et 80 C et de ce fait la viscosité de la paraffine à ces températures est adéquate à l'opération visée.
Mais si l'on épure des eaux usées telles, par exemple les eaux d'égouts et si celles-ci sont traitées physiquement ou chimiquement pour y provoquer une floculation, on placera dans le décanteur, comme écran sélecteur, un liquide non miscible dont la viscosité à basse température
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soit encore adéquate à l'effet cherché, les eaux usées étant parfois traitées à des températures plus basses que celle de l'air ambiant.
De même pour les eaux des lacs et rivières qui sont épurées par voie physique ou physico-chimique en vue de leur consommation pour l'alimentation humaine et qui sont traitées par des réactifs chimiques qui provoquent une floculation volumineuse telles celles de l'hydroxyde ferrique ou de 1-'alumine hydratée.
Ces floculations déterminent la formation de flocs extraordinairement volumineux, eu égard au pourcentage en poids de leurs résidus secs. Ces flocs retiennent une énorme quantité d'eau et ils sont presque indécantables lorsqu'ils sont amenés à des concentrations de 2 ou 3 % du poids de leur eau de suspension.
Après les avoir amenés à de telles concentrations on est obligé d'envisager d'évaporer les 97-98 % d'eau intermicellaire par étalement à l'air libre d'où nécessité de disposer de bassins d'évaporation à surfaces d'étalement énormes compte tenu des débits horaires à évaporer (200 à 500 m3/heure). On peut encore songer à évaporer de tels liquides par pulvérisation, par chauffage électrique ou avec d'autres combustibles mais le coût de telles opérations est absolument onéreux.
Si l'on traite des eaux suivant le procédé objet du brevet principal N 493.772 et si l'on fait usage d'un bassin de décantation contenant un liquide écran sélecteur, les flocs aérés s'assèchent et on peut les éliminer d'une façon rentable.
Dans le cas des eaux alimentaires on choisit alors une huile insipide et inodore, de préférence minérale ou synthétique et de faible viscosité à la température de traitement.
Comme déjà dit, l'écran sélecteur permanent peut être introduit dans le décanteur avant, pendant ou après l'admission du liquide à clarifier.
En effet, la dispersion air-liquide-solides arrive au décanteur avec une densité momentanée inférieure à celle du liquide-écran.
Le liquide dispersé et ionisé surnage donc le liquide écran : celui-ci se laisse ultérieurement traverser par des gouttelettes de liquide décanté puisqu'il est perméable à ce dernier et de densité plus élevée tandis que l'agrégat laisse s'échapper son liquide canaliculaire et reste supporté sur la couche écran de densité intermédiaire.
Dans le cas des jus sucrés et préchaulés on peut introduire le liquide écran avant, pendant ou après la dispersion et l'ionisation afin de réduire le volume des mousses produites par la présence naturelle dans les jus sucrés de saponine ou autres composés écumants ou moussants.
A cet effet, on recycle constamment une fraction de la zone tampon par utilisation d'une petite pompe qui aspire dans le décanteur une fraction de l'huile de paraffine constituant l'écran liquide sélecteur et/ou refoule cette fraction dans la zone choisie de dispersio-- jus pré-
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chau-lèz¯alr/electroly--e.
Dans d'autres cas on peut, après admission du liquide à décanter dans la cuve de décantation, introduire le liquide écran-sélecteur qui s'étale entre le décantat et l'agrégat solide.
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