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Procède de filtrage et filtre tournant pour la mise en oeuvre du prooédé.
Les installations destinées à l'épuration de l'eau sont généralement réalisées avec des appareils de filtrage à sable et à gravier comportant une grande surface, et à travers lesquels l'eau à épurer passe très lentement. La vitesse de chute s'élève à 10 cm/h. Pour 1 m2 de surface de filtrage, la traversée d'eau est estimée à 2,4 m3 par jour. Par suite de ce faible débit de traversée ces appareils doivent comporter une grande surface, comme il a été mentionné, de sorte que des appareils mpyens d'épura- tion d'eau nécessitent déjà une surface de filtrage de
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1.000-5.000m2. L'encombrement, le fonctionnement et la fabri. cation d'installations de ce genre rendent tout le procédé non économique.
Pour cette raison, on a déjà proposé des installations de filtrage rapide qui débitent un multiple du rendement des appareils mentionnés plus haut, mais qui ne peuvent être utilisées que pour des buts détermi- nés et limités. Si par exemple le panier de filtrage d'un filtre tournant possède un diamètre d'un mètre et s'il tourne en une seconde cinq fois autour de son axe de rotation, alors la vitesse, des particules à séparer augmente de cinquante fois par rapport à la vitesse avec laquelle les particules tombent so 'influence de la pesanteur dans l'eau boueuse.
Mais comme les partioules de boue possèdent, en général, une densité plus grande que les mêmes volumes d'eau, la force vive aveo laquelle les particules arrivent dans le produit filtrant qui se trouve dans les filtres tournants devant la surface de treillis sous forme d'un cylindre annulaire, est sensiblement supérieure à l'énergie de l'eau qui conduit ces particules. Sous l'influence de cett, énergie, les particules de boue descendent plus profondément que désiré dans la ma- tière filtrante et elles traversent partiellement le produit filtrant, de sorte que l'épuration devient insuffisante.
Il faut alors s'efforcer d'obtenir l'inverse, à savoir que l'eau se dirige dans le sens centripète au moins sur une partie de son paroours à travers le filtre tournant et que les particules de boue s'écoulent dans le sens centrifuge, afin que l'eau et les particules de boue ne possèdent pas la même direction d'écoulement pour assurer une @éparation bien meilleure.
Il faudrait pouvoir utiliser également des moyens filtrants qui
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possèdent une densité plus faible que les mêmes volumes d'eau, pour que ces moyens filtrants retiennent les particules qu'on ne pouvait pas filtrer jusqu'à présent, du fait que la densité du moyen filtrant doit être située actuellement au-dessus de celle de 1'eau, ce qui ne permet qu'un choix limité de moyens filtrants, tandis que si on pouvait supprimer cette condition, on pourrait utiliser des moyens filtrants présen- tant des propriétés non utilisées jusqu'à présent.
D'autre part en dépit de l'amé- lioration à laquelle conduisent les filtres rapides par rapport aux appareils mentionnés initialement, les parcours de filtrage dans les filtres tournants sont beaucoup trop courts pour qu'on puisse parler d'une solution satisfaisante du problème de l'épuration de l'eau en tenant compte de l'encombrement de ces filtres.
La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients.
Elle concerne à cet effet un procédé de filtrage, notamment pour l'épuration d'eau, carac- térisé par ce que le parcours de la matière à filtrer est allongé au cours du filtrage par au moins une déviation d'un écoulement reotiligne, ce qui permet d'obtenir une meilleure séparation des particules à éliminer sans augmenter l'encom- brement de l'appareil à filtrer.
Suivant un mode de réalisation de l'invention pendant le filtrage, à la suite d'un écoulement dans une direction centrifuge, ou centripète à travers un moyen de filtrage, la partie liquide du produit filtré est obligée de passer de nouveau à travers le moyen filtrant au moins une fois dans une direction centripète ou oentripage.
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'proaéàé aoàpor%e une série Le procède comporte une série . d'avantages importants. Du fait que, par exemple de l'eau à épurer, est forcée de prendre au moins une fois un écoulement dans le sens centripète, on obtient la diversité désirée ' des sens d'écoulement, parce qu'également dans l'écoulement centripète de l'eau les particules de boue sont soumises à l'effet de la force centrifuge, de sorte que la direction des particules de matière filtrée est dirigée radialement vers l'extérieur, tandis que le courant d'eau est dirigé radialement vers l'intérieur.
De ce fait, les particules de boue et l'eau se séparent plus facilement que dans le cas d'un même sens d'écoulement Un autre avantage peut être '¯, ¯ obtenu du fait qu'on utilise comme moyen filtrant des matières qui possèdent une densité inférieure à la densité du liquide à épurer. Il est vrai que ces moyens filtrants légers sont, également soumis à l'effet de la force centrifuge, mais il se manifeste en même temps la pression dirigée dans le sens centripète du courant de liquide qui peut être si grande que $des moyens filtrants légers demeurent accumulés dans les parties centrales du filtre tournant. Il subsiste alors la possibilité de capter et de retenir dans ces moyens filtrants de densité inférieure des particules plus petites qui accompagnent le courant de liquide.
Lorsque la pression d'écoulement diminue, par exemple lorsque le filtre tournant continue de tourner après avoir coupé le moteur d'entraînement, alors ces moyens filtrants plus légers accumulés centralement sont de nouveau exposés à l'effet de la force centrifuge et se dispersent dans une direction centrifuge, y compris les particules plus petites retenues entre temps dans les moyens filtrants. Lorsque le filtre continue de tourner par inertie,
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on peut alors obtenir un auto-nettoyage de ce dernier, le produit filtré ne devant pas parvenir éventuellement dans les mains du consommateur lors de cette rotation par inertie.
Pendant cette période d'épuration, le produit filtré est plutôt prélevé par des conduites séparées et éliminé de cette façon. On peut également empêcher cet auto-nettoyage en maintenant la pression du liquide à épurer pendant que' le filtre continue de tourner par inertie au moyen de pompes, de sorte que l'effet du filtre est maintenu jusqu'à l'arrêt du filtre tournant.
En utilisant n'importe lequel de ces procédés, l'effet de filtrage est particulièrement satisfai-, sant parce que les particules plus grossières sont captées et retenues dans l'écoulement dans le sens centrifuge à travers les matières filtrantes, tandis que dans l'écoulement dans le sans centripète, on capte et on retient également les particules plus petites à travers le moyen filtrant de densité plus petite, de sorte que avec des filtres tournants fonction- nant de cette façon, on peut obtenir des taux d'épuration du produit filtré d'un taux élevé inconnu jusqu'à présent.
Si à un écoulement de sens centripète de la partie liquide du produit filtré on fait suivre directement un écoulement centrifuge ou si à un écou- lement centrifuge de la partie liquide, on fait suivre direc- tement au moins un écoulement dans le sens centripète, on obtient l'avantage que le filtre tournant peut être composé de sections dans lesquelles on obtient alternativement des écoulements dirigés dans les sens centrifuge et centripète ou centripète et centrifuge, suivant la hauteur et aveo en section une allure en forme de zig-zag.
Il pdut être utile de conduire dans les sections ou dans les étages formés
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ci-dessus le liquide à travers des moyens filtrants différe@s entre eux, en prenant en considération en dehors des matière filtrantes connues, tel que du gravier, du sable ou des morceaux de béton, également des combinaisons organiques ou inorganiques non connues ou des matières plastiques ou analogues.
.Pour pouvoir exécuter le procédé de filtrage de la façon désirée, il est avantageux de disposer dans le filtre.tournant des éléments encastrés qui participent à la rotation du filtre tournant. Ces éléments encastrés présentent tout d'abord le grand avantage d'allonger considérablement le parcours de filtrage, sans augmenter sensiblement l'encombrement dd filtre tournant.
On peut en partioulier obtenir par là des parcours de filtrage pratique- ment illimités, en prévoyant dans le filtre tournant une garniture qui est formée en liaison avec des entrées et des sorties disposées de façon correspondante, de telle façon qu'au moins un écoulement centrifuge et au moins un écoulement centripète soit imposé à la partie liquide du produit filtré, les moyens filtrants étant placés sur le parcours du produit filtré.
Suivant un autre mode de réalisation de filtres tournants de ce genre, l'enveloppe du filtre tournant présente au moins deux disques annulaires traversant transversalement l'espace creux, en liaison avec un disque de la garniture de filtre qui est disposée entre les disques annulaires et dont le bord est espacé de l'enve- loppe du filtre, ou bien la garniture de filtre présente iL chaque fois au moins deux disques en liaison avec un disque annulaire qui est placé entre les deux disques de garniture
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du filtre et qui traverse transversalement l'espace creux entouré par l'enveloppe du filtre. De cette façon, on arrive à imposer au moins une fois les écoulements centrifuges et centripètes mentionnés.
Kes moyens filtrants sont disposés utilement aux endroits où se produisent des modifications dans la direction d'écoulement. Mais il existe également la possibilité de prévoir les moyens filtrants entre les points . où se produisent les changements de direction d'écoulement.
Dans des sections de filtre successives, on peut également prévoir des moyens filtrants ayant un poids spécifique diffé- rent. Il est également avantageux de régler le poids spéoifi-- que du moyen filtrant, au moins partiellement, au-dessous du poids spécifique de l'eau.
On peut réaliser de façon très- différente les éléments encastrés dont le but est d'allonger le parcours du produit filtré. Les éléments encastrés qui se sont révélés avantageux sont de préférence disposée régu- librement par rapport à l'axe central du filtre et sont espacés des parois de l'enveloppe da filtre, comme par exemple des disques oiroulaires et des disques annulaires qui se succèdent mutuellement de préférence, On obtient par là l'allongement nécessaire du paroours de filtrage qui peut être fixé de façon très simple à n'importe quelle valeur, étant donné qu'il suffit d'augmenter le nombre des disques et des disques annulaires par rapport à une unité de longueur du filtre dans la direction de l'axe du filtre,
une limite supérieure étant imposée par l'augmentation des résistances - d'écoulement qui doivent être cependant maintenues au-dessous d'une certaine limite grâce à des arrondissements et des transitions progressives et la suppression d'étranglement
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ou de pertes de ooudes trop élevées.
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Si l'on donne aux disques circulaires et aux disques annulaires un diamètre qui augmente dans la direction de l'axe central du filtre, les parois latérales du filtre ayant la forme d'enveloppes coniques creuses, on obtient aveo un taux de pureté croissant de la : partie liquide de la matière à filtrer, une augmentation des' forces qui. font passer la partie liquide à travers le moyen':
filtrant, de sorte que l'épaisseur du moyen filtrant et la finesse de ces moyens filtrants peuvent être augmentées, ce qui permet d'obtenir des taux de pureté du produit filtré non encore atteints jusqu'à présent.
Les éléments encastrés peuvent également comprendre des dispositifs qui influencent l'éoou-, lement, tels que des évidements, des sorties en forme de buses, des coudes, des liaisons en forme d'aubes, entre les espaces limités par les disques et les disques annulaires.
Si des traversées de ce genre sont par exemple formées dans-/ le genre des tuyaux d'une roue hydraulique, elles présentent-' en d'autres termes la forme de tuyères à réaction, on peut utiliser l'énergie du liquide épuré pour favoriser la rotation' du filtre, ce qu'on peut obtenir de la même façon au moyen d'une forme en genre d'aubes des passages, ce qui permet d'obtenir un effet de turbine qui doit être remplacé dans les cas convenables par un effet de pompe paroe qu'il existe alors la possibilité de pouvoir utiliser la commande du filtre pour pouvoir forcer le liquide à épurer à passer avec une pression accrue à. travers les couches des moyens filtrants d'épaisseur et de finesse correspondantes.
L'enveloppe du filtre tournant . formé suivant l'invention est en général fermée. Mais il
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existe la possibilité de donner une forme mobile à certaines, parties de cette enveloppe, de sorte que l'on obtient la possibilité d'éliminer par les évidements ainsi formés dans l'enveloppe les moyens filtrants ou de les remplacer par de nouveaux moyens ou bien d'ajouter en supplément aux moyens filtrants d'autres substances ou dispositifs qui peuvent être utiles pour le procédé général. Par exemple, il existe la possibilité d'exercer grâce à des catalyseurs certaines actions sur les matières filtrantes, sur le produit filtré ou sur les matières à éliminer. Il n'y a pas lieu dans ce cas de se limiter à des substances chimiques.
On peut également utiliser des matières efficaces sur le plan purement physique, par exemple du oharbon activé pour exercer un effet d'absor- ption. Il en va de même pour des moyens à action biologique.
On peut de même prévoir.des dispositifs du genre électrique, par exemple des appareils d'ionisation, des générateurs pour la production d'ultra-sons, des dispositions de bobines pour la production de champs électriques ou électro-magnétiques, des installations à action thermique pour le chauffage ou le refroidissement et d'autres installations qui peuvent avoir.pour but de favoriser de n'importe quelle façon l'opé- ration de filtrage,en considérant aussi bien des actions sur le produit filtré que sur les produits filtrants ou sur les résidus à éliminer.
L'invention s'étend également' aux caractéristiques résultant de la description ci-après et des dessins annexés ainsi qu'à leurs combinaisons possibles.
La description se rapporte à des exemples de réalisation représentés aux dessins dans lesquels :
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La figure montre une.. , , - - La figure 1 montre une coupe longitudinale verticale à travers un filtre tournant suivant l'invention dans lequel on utilise des objets encas- très sous forme de disques circulaires et de disques annulaires; le liquide boueux, par exemple de l'eau, étant alimenté par l'intermédiaire d'une section annulaire et éliminé par l'in- termédiaire d'une sortie centrale.
- La figure 2 montre des conditions inverses de réalisation à celle de la figure 1 le mode de réalisation représenté présentant dans ce cas , ;¯ une entrée centrale pour l'eau boueuse et une sortie annulaire pour l'eau épurée..
- La figure 3 montre un autre - exemple de réalisation où la paroi latérale du filtre tournant . est formée avec une surface en cône creux.
Dans la figure 1, la référence
1, désigne un palier à roulement qui est porté en 2 par des pièces 3 disposées de façon fixe. La partie mobile 4 du palier à roulement 1 porte tout le filtre tournant qui présente l'entrée annulaire 5 pour le liquide à traiter. Ce dernier est alimenté par la conduite 6 qui est fixe. Le filtre tournant se compose de la partie de surface fermée 7. Des disques annulaires 8, 9, 10, etc.. disposée transversalement par rapport à la paroï-7 subdivisent l'espace entouré par le dorps de l'enveloppe 7 en formant des sections ou des étages 11, 12, 13, 14, 15, 16, etc..
Le corps rapporté 17 qui tourne également ferme l'espace à l'intérieur du filtre vers le haut, porte les corps de disque 18, 19, etc... tandis qu'un autre corps rapporté 20 disposé centralement forme en liaison avec le corps d'enveloppe 7 la sortie 21 dont la
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section a une forme annulaire, mais qui pourrait également être formée suivant le genre indiqué dans la figure 2,
Le mode de fonctionnement du nouveau filtre tournant est le suivant :
Dans la section 11 qui se raccorde à l'entrée 6 il se forme un courant du liquide traité dans le sens centripète, tandis que les impuretés qui doivent être éliminées sont dispersées dans le sens centrifuge.
Après la traversée d'une première accumulation 22 de matières filtrantes, l'eau déjà pré-épurée parvient dans l'espaoe central 23 de la section 11 du filtre tournant.
La paroi de séparation 8 de forme annulaire provoque une inversion du sens de l'eau déjà pré-épurée qui est indiquée par la flèche d'écoulement 24. Dans la section de filtre tournant 12, l'eau pré-épurée ooule à travers l'accumulation de substances filtrantes 25 dans le sens centrifuge et l'in- version d'écoulement suivant est indiquée par la flèche 26, On part du fait que dans la section du filtre tournant 12 l'accumulation de matières filtrantes 25 s'étend jusqu'à la tige de support 33 qui relie les plaques 18, 19, etc... de sorte qu'il existe la possibilité que des produits filtrants aveo un poids spécifique plus faible que celui de l'eau maintiennent leur position dans l'accumulation de matières filtrantes 25.
Dans la section de filtre tournant 15, il se présente les mêmes conditions que dans'la section 11, de sorte que l'accumulation de matières filtrantes 27 se forme comme l'accumulation 22, La disposition du disque annulaire 9 provoque un renversement d'écoulement représenté par la floche 28. Par suite de la disposition du disque 19 et du disque annulaire 10, on obtient des effets correspondants dans les
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sections de filtre tournant ou dans les étages 15, 16 jusqu'à ce qu'on obtienne en 21 l'écoulement de l'eau entièrement épurée.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, les conditions sont simplement inversées du fait qu'on prévoit une entrée centrale 29 pour le liquide à traiter. On dispose de nouveau des disques transversaux 30, 31, 32, etc... qui sont maintenus comme les disques 18, 19, etc... de la figure 1 au moyen d'une tige de traversée 33.
Les disques annulairas 34, 35, etc... assurent les renverse- ments d'écoulement nécessaires, indiqués par les flèches 36, 37, 38, 39, 40, etc... Dans la section du filtre tournant 41, se trouve de nouveau une accumulation de produits filtrants 47 qui agit de la même façon qu'il a été expliqué pour la couche de matière filtrante 22 décrite précédemment. Dans les sections 42, 44 et 46, les accumulations de matière filtrantes 48, 50, 52, remplissent presque complètement le? espaces de filtrage dans ces sections. L'accumulation de matière filtrante 47 correspond à l'accumulation de matière filtrante 22 dans l'exemple de réalisation de la figure 1, l'accumulation de matière filtrante 48 doit être comparée à la disposition et au fonctionnement de l'accumulation de matière filtrante 25 de la figure 1.
La même chose vaut pour les accumulations de matière filtrante dans les sections suivantes ou dans les étages du filtre tournant. L'eau oom- plètement épurée parvient après avoir traversé l'accumulation de matière filtrante 52 dans la sortie 53 et y est captée de façon habituelle et éliminée.
Les accumulations de matière filtrante dans les différents étageà peuvent être modifiées
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suivant le poids spécifique et le genre de matière, d'âpres les conditions qui existent à chaque fois. Par exemple, on peut faire succéder des couches de gravier et des couches de sable 47, 48, pour autant que des matières qui ont un poids spécifique inférieur à celui de l'eau ne forment pas le noyau central 'ou l'accumulation de matière filtrante 50 ou 52.
Avec l'exemple de réalisation de la figure 3, les pièces encastrées 54, 55, 56, 57, etc...
, ou 58, 59, 60, 61, etc... réalisées en forme de plaques circulaires et de disques annulaires présentent un diamètre quiaugement dans la direction d'écoulement 62 de l'eau à. épurer, de sorte que la surface extérieure 63 prend la forme d'un cône creux. L'eau épurée est éliminée par l'espace 64, la sortie annulaire 65 et le dispositif de oaptage 66, 67, 68. Pour les accumulations de matière filtrante 69-75, etc.... reste valable ce oui a été mentionné pour les accumulations correspondants des figures 1 et 2.
Dans les disques 54, 55, etc..., de même que dans les disques annulaires 58, 59, etc.... on peut prévoir non pas des traversées dessinées en forme de simple perforation, mais également en forme de buse, de coude ou de palette, eto..., ce qui est églament valable pour les éléments encastrés des figures 1 et 2. Les accumulations de matière filtrante 69, 70, etc... peuvent être enlevées de faço. connue des espaces qui les reçoivent 76-82, etc... pour être remplacées ou être échangées avec des matières filtrantes différentes.
Pour celà, on se sert de volets, anneaux ou analogue, disposés dans la paroi latérale 63 du filtre tournante Les espaces 76,77, etc... conduisent à la formation d'étages
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dans lesquels le liquide peut être traité dans les façons
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les plus variées, ou l'on peut réohanger 1-non seuleihen11lles substances de traitement 69, 70, 71, etc... mais où on peut assurer l'exécution de buts spéciaux dans les différents étages également par le choix de certains dispositifs ou grâce au montage de dispositifs spéciaux.
Par exemple, il ' existe la possibilité de maintenir des produits filtrants qui ont un poids spécifique plus faible que celui de l'eau par des tamis, treillis ou grilles non désignes à la place des espaces 76, 77, 78, etc... qui sont particulièrement convenables pour loger ces produits de traitement. Des tamis de.ce genre@nt par exemple la forme d'un anneau d'un réseau de fils debout qui reposs à peu près sur le disque annulaire
58 et qui touche avec son bord-supérieur le disque 54. Les parties 58, 54, présentent pour cela un bourrelet annulaire qui fait saillie sur lequel s'appuie le réseau de fils. De cette façon, on assure et on maintient sa position oonoen- trique avec l'axe central du filtre tournant.
En outre, on peut réaliser dans les différents étages des traitements supplémentaires du liquide. Il existe, par exemple, la possi , bilité d'enrichir le liquide, en particulier l'eau, avec de l'oxygène. Par un échange d'ions on peut satisfaire à d'autres exigences. D'autres mesures physiques, par exemple des influen- ces électro-statiques, des mesures ohimiques et biologiques complètent les effets qui sont très efficaces parce que les éléments d'insertion proposée suivant l'invention permettent de fixer les parcours de traitement aux valeurs nécessaires à chaque fois.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation préoedemment
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décrits et représentés et à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'inven- tion.
REVENDICATIONS
1 ) Procédé de filtrage, notam- ment pour l'épuration d'eau, caractérisé par ce que le parcours de la matière à filtrer est allongé au cours du filtrage par au moins une déviation d'un écoulement rectili- gne, ce qui permet d'obtenir une meilleure séparation des particules à éliminer sans augmenter l'encombrement de l'appareil à filtrer.