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Procédé et dispositif de purification de liquides par filtration.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de purification de liquides (par exemple : vin, huile, essence et principalement eau), au Moyen desquels, d'une part, tout liquide brut, traité chiai- quement ou non,.décanté ou non, peut être purifié avec une grande sécurité de marche et économiquement, et d'autre part, le nettoyage de la matière granulaire u1 lisée dans le dispositif peut être réalisé en l'espace de quelques minutez.
Les impuretés en suspension dans les eaux de s@ face (cours d'eau en particulier) sont généralement é@ minées par filtration après décantation.
On utilise pour la filtration une couche filin te formée de grains (grains de sable le plus souvent),
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Sur cette couche flltrante gdoeire se foroe, à partir floculata artificiels ou de particules en suspension turelles, une couche filtrante secondaire qui rend po@
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g la filtration ultra fine dite filtration cr1s"ta) 1 i ne..
Dans les procédés générale#en"t en usage précézemaentl laisse s'éclater l'eau brute 1 1.6'Ir.f à. traoeers 1&DfI 2che horizontale da 1 à 2 m d'épaisseur, en général ver- ::a1eJen-t, et de haut en bas, et les impuretés se trouvent suspension dans l'eau brute sont retenues entre les
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a1.ns pendant le passage dn courant liquide à trwrers la ache filtrante.
Un inconvénient de ces dispositifs de filtration anus est que les interstices entre les grains se remplis- nt de particules en suspension au bout d'une durée d'ex- citation courte, et que la couche filtrante perd ainsi
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1d ":Bn-t sa capacité de filtration et doit être fréque- ot nettoyée.
Le nettoyage des grains par courant liquide exige assez grand volume d'eau pare. Ceci représente une perte
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birée, puisque le but du procédé est précisément 1'obten- on d'eau pure. On utilise de l'eau pure peur le nettoyage contre-courant en raison de ce que l'eau nécessaire au @toyage ne peut être introduite que sous la couche fil,.- @nte, à travers les fentes larges de quelques dixièmes de
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limètres, du répartiteur, et que l'eau brute colEaterait e fentes.
Par ailleurs, les fentes doivent tire aussi cites, parce qu'elles sont dleposées à la partie scpé# @ure de la chambre de répartition des eaux de rinçage et ', se elles étaient plus larges, elles laisseraient pas- ' les grains du filtre, qui tomberaient dans la chambre répartition et l'obstrueraient.
Dans les filtres comma. infrastructure et une couche de sable d'une épaisseur
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assaut 1 au (avec une gramilO!!é-tri8 diminuant p.r'Ouea8i- ent de bas en haut) sont nécessaires dans toae les cas. dispositifs sont de grande dinenaion, de vastes bêti ts et des installations coûteuses sont nécessaires peur
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r exploitation, le taux d'utilisation du d1sposltt1'...
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'de cala? très foibl(a.
{TL e-,"t:r8 inconvénient; consista en ce que la granolo- te doit être èa iore. Si la régularité de 1a gros- des graine dans lea filtres à sable classiques$ à horizontal, natitue une exigence aase1 sévérep c'est e que une ségrégation désaT&IrtageUH se produit lors .tw78&8 à contre-conrent, Clest-14' que les grains
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plus fine forcent toujours la couche supérieure, après
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.o7age à contre-courant# et qu'a1md de façon très dé- Irab1e 1-a-capacité d'absorption de boue se trouve détor- 1t par cette couche. La plus grande épaisseur de la :he de sable,, atteienant souvent 1 à 2 m, reste prati- tent inutilisée, parce que seule une couche de sable de .ques cen1;ieè-tres (souvent 2 t 3 cm) fonctionne comme ze, le reste da la couche jouant seulement la ra1.
18 couche-support non uti.1.1s .
Un détaut irportant des filtres statiques connaa- .de anssi en ce qU-11D9 Incrustation en mottea se produit
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à peu,, en cours d'exploitation, sur une épaisseur de
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.ques centinêtres, à la partie supérieure de la surface .^¯-ante, du c8"té de lir-rrivée da liquide, d'autant plus
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les nettoyages à contre-courant répétés entraînent peu
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tu les grains les plus :fins- à la partie supérieure de Douche filtrante et que ceux-ci sont encore plus fac- m1; a6aonéréa en mottes par la boue pénétrant dans la :he. On a essayé de désagréger de temps en temps, an ,n d'un fort jet d'eau, cette couche incrustée, mais L avec des rau1 "'ta'ts insuffisante.
La déaagrégation de :ouche est co:te1lBe. exige beaucoup d'eau et nla qu'un tt passager. les filtres statiques à conche filtrante horlzon-ta1.8 )bile décrits ci-dessus pemettent aana doute une fil- bion cristalline,, =la lear m&tlTa:1se xntab3lité at cou- t:, dansa ces derniers W1:;ps. au déTe1.oppeGen"t d'an nou- 1 procédé, selon lequel la couche filtrante fonBêe c18
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grains est r-..-ise a--u3 A il una colons fitran-M verticale on preq verticale entre des parois a?Pea laissant passer les liquides, ez cetze celons filtrant. circule en se déplaçant vers-le b.
La coucha filtrant. est, de ce fait, tozlir--=s prête fi-r. 1 fonrflion des parois est de raontenir e t çùier la colonie filtrurte- et d'assurer le passai correspdent du laquide- Le lçqiàe à filtrer s' con3.e, faits horïzontaet traira la colorxie filtrante.
Avec ce proche, les iscosvenients des filtres sta- flignes se trouvent évités, du -rait que, dans ces appareil j dits "filtres à lit a'ile", ose 8ÔlO±l1# filtrante de quel ques décinétrea est suffisante suîze de l'é eons- ..^.t des grains filtranta se déplaçant -vers le bas. L'ina- j :e?.letion de purification devient plui-urs foia plus pe- titeg il suffit .il ci''.IT w.."..t S$L.i''-: i plua petit et moira coûteux, et, ;-o= la circulation de la = se plus petite de graina d'un co=pressear d'air de pls faible pissee. L'incrustation de 1 surface est évitée et -'La rrb..az.t des grains n'est pls relerent nécemd- re.
La finesse de la filtraticn n'est tcu-cefois pas très borne avec ces filtrez à. lit car la colonse filtras- se déplaçant vers le bas n'est pas r.'-ire dans toute sa ha=tu-=, maia devient PIU3 im en descendant. Pour cette raison, cet te colonne devient de plus en plus compacte vers la b&a, e par suite x>o1n* par- méahle, alors qu'Ill n'exista en ha-at lit 1, une aptitude à. la fùoatioz ne correspondant pas aux ex- - esces par s-.4-te de l'état de ncn formation da. lit filtrant secondaire. n'est dons pu5 passible de réaliser fil- tratios éi%e 'crisùolimw, L*iacsvésient éN-C>qué ci-àes p-rvenant de la scallar fi-eé&211ëre., at il st ral ttz-e évite par un
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du dép1±.cGI.1iS::!11:
ccr:1;im.1 de celle-ci, mais, dans ce cas, les avantages éCODo=iqU2S de ce tte filtration Uniment* le lut de la présente invention est la réalisation d'us procédé de filtration, ainsi que 1 étah133se-ent d'un dispositif approprié pour cela, grâce auxquels on atteint la finesse de filtration 'cristalline* usuelle avec les filtres statiques tout en conservant l'ensemble des carac-
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éristiques avantageuses des dispositifs à lit gobile.
La tache qui peut être réalisée au moyen de la
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présente invention est la purification et le lavage-rinçage de la colonne filtrante verticale employée dans les filtrée à lit nobile, opératiorsdans lesquelles la modification de la capacité de filtration le long de la hauteur de la co- lonne --filtrante est évitée et avec lesquelles les grains
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souillés de la colonne il a.Irte peuvent 8-tre purifiéj3 à nouveau, sans que le déplacement, continu on discontinu, de la colorie filtrante vers le bas soit nécessaire pour cela-
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Pour atteinre le brut fixé, oa, respectivement, réaliser la tâche, on opère selon la présente invention,de façon telle que le liquide brut soit dirigé, selon une
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direction sensiblement harizonte2e,
travers la colonne filtrante connue, disposée verticalement ou à peu prés verticalement, et qui est limitée du coté de l'arrivée d'eau brute par une cloison à persiennes et du coté de la sortie de l' eaa filtréepar une paroi-taxis, nais que la
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colonne filtrante (con"traire:::.en1; à ce qui existe dans les i3c lift mobile cornas) n'accomplisse ni un saave^s.rsnt C!Itina.! 1li un nonverenà vertical continu, mais reste au contraire Isccbile pendant la filtration.
Apres scaillcre des gr"aÍ de la ccIcRse filtrante, t' 1.$cJ.r nettoyage est réalisé de façon telle que le processus de filtration est interromps, salon les intervalles nécessaires, et que de
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l'eau de :'g,a-,e s'écoulant en direction verticale ascen- t
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quoi le stérisa gra.!mJJi1re de la colonne filtrante est désagrège, et sa couche souillée, proche: de la cloison à
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persiennes, est refoulée de l'autre c6té de la eloiscm h prsiennes, à travers les fentes entre les laissa de persien- ces, en sens inverse de la direction de filtraticn, d8n.s :
la chaâ..bx'e de répartition de l'eau 'brute, et que le Eatérian granulaire souillé ainsi obtenu este après arrêt de l'in- troduction de l'eau de rinçage, recyclé (et, respectivement purifie) de manière connue à la par tie supérieure de la
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colonne filtrante, et le processus de filtration recoscence.
Pour réaliser le procédé conféras à la présente invention, on emploie un dispositif dans lequel la colonne filtrante disposée dans la cuve de filtration est limitée
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du cdté de l'arrivée d'esu brute par une cloi.5C'!1 peraien- nea et du coté de la sortie de l'eau filtrée par une paroi- tarie. Du côté enzrée de la cloison à persiennes est dis- posée une chambre de répartition du liquide qui, au cours de la purification, recueille la couche de grains filtrante
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souillée voisine de la cloison à persiennes.
La chsstre de répartition du liquide est reliée, en conséquence de son
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double r6le, d'une part à un eyetène de tube déflecteur d'arrivée servant à l'introduction du liquide, d'autre part, à une chambre d'où la salière granulaire de la couche souillée peut être transportée plus loin en vue de sa puri- fication et de son recyclage. Sous la chanbre de réparti-
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tion de l'eau brute est disposée une cha=tre collectrice de sable, qui est reliée, au moyen d'un dispositif de xise en circulation, à la partie supérieure de la cuve. de filtra-
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tion.
Pour 1\1!:in-troducrton de l'ecn de risç&gs nécessaire' pour la purification de la colonne filtrante souillée, un récipient de répartition le 1.'$ eatl de .ri.:; est diS?Osé eoaa 1 colo;::::n filtrante. Qn doit en ou1;:re prévoir un dits- positif collecteur d'eaa. filtre et un .st de cond"S
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de c1érl TaUon..
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Le dispositif conforme & la présente invention peut être av&ntagea.s.ei.est coslété par d'antres éléments cons- tructifs. Ainsi, par ce csoyen que les ouvert=les du déci- pient de répartition d'eau de rinçage sont disposées dans la colonne filtrante au fond du récipient, on peut éviter - l'entrée d'une trop forte quantité de sable dans le réel-
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xient de reparti lice d*eau de rinçage, ngme si la dimanaion des orifices de passage x--présente plusieurs tois 1a di- session des grains filtrants.
La grande dimension des ori- fices est par contre liée à cet avantage que l'on peut uti- liser de l'eau brute pour le nettoyage de la colonne fil-
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-trante. C'est pou--quoi,, il est aart--ena, dans le disposi- tif selon la-¯Vrése-te invention, de conformer ainsi :Les orifices de passage.
Dans le dispositif selon la présente Invention ,le
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limentation du récipient de répartition de l'eau de rl]2- cage peut être asmarée par un dispositif autonome, riais il- eet avantageux d'elinenter ce récipient à partir de la coù$ duite d'arrivée d'eau truie, puisque cette possibilité est;- à prévoir de tcuta façon< 1¯1 La présente invention est représentée dans ees dé- tamils, dsn-5 un coda de réalisation donné à titre d'eze.pls' en aucune façon limitatifs sur le dessin ci-joint. Cette figure unique est une coupe schématique du dispositif con- forne à la présente invention.
Dans la cuve verticale 1 sa trouve, parallèle ou
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presque paxa3lle aux iL latérales, un tube à perzien.. nez 2, foxué de lasea à persiennes, à couvercle :rerr.6 et fond ouvert. Dans ce tube à persiennes est disposé un tube.-
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déflecteur 3. dont la paroi se trouve à une distance dé- terninée du. bord interne des lames de persiennes et qui
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s'étend le long du tube à per,siee. z la partie supériartre du tsbe déflecteur est fixée la conduite d*arrl'4-4 bzz qui anène l'eau à filtrer dans le tube déflecteur 3.
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largeur da :la charame qliyr!r4US de r--1;.i'tloD de 1"esa trïtte, entre la 1;ube à pDrdenres 2 et le tabe d?nec"tet#' 3, peu1; être détersin&e eçi.r1qm. en fonction de 18 dimension des grains de NEe. Dans 1e cas de crains de <" p1.UB gros, ne 1J:.rgy::ur d':úrtern.1.le p1us de erst en gi11fra1 %!éceilf:81. La même chaatre recaeillew lors càe la pa.r1:t:1ca"tion. le matériau fm-rant écailla.
1 une dis"t2Dce dé%erniè de la surface 1J:rt.erne de la paroi de la cave 1 est placée W:J8 - toile de taxis 5, 8D textile artificiel par ezIe, c s la D&D:1ère d'un sac filtrant, évite que les grains de ta=îsa4,-¯.-e (grains de sable par exemple de8 d l'espace co:qriJ entre la toile de taxis 5 et le t-au à persiennes 2 ne 1re:sf; dans l'espace intermédiaire 6 ectre la paroi de la cave 1 et la toile de taris 5. L'eaa pore filtrée s'icou1e. à partir de l'espace rE d1.a:ire 6, par le canal collecteur 7, fixé à la partie ;éri.ea:-e. et 1 njaster 8.
Sema le tube à pera:ies 2 est d:ispoé un c8 collec%ur de oeble 5, de diamètre croissant vera le haat, et à catz- Gne chastre de répartition 4'east de rinçage 10.
. de diarétre croissant vers le tas, Dans le c6ne collecteur Ce sella 9 se trouve !;Il 1;-.-Lbe-%pe FGf; 16-11. de type cormn qui traverse la cuve et, nto, le tnbe dé- flectesr 3 et dont l'extrseité zupéi-4-eu--e émerge da niveau liquide ils la partie saperieare de la cuve 1. le tube 12, qui travrs la cave 1, eet relié recïp:1.n1o de répart:1Ucn d'ean de rinçage la, et ce tube 12 est relié, à la .partie aupérieare de la cuve 1, à la conduite d'arrivée 4 de fa- çon telle qu'il en constitue âne dérivations sur cette dé- rdvetion est disposée dà5S le systease de cE''nA1isaUOD TiU38 soupape d'az---ft ât d'inversion 13w pc3vsr conduire, 8G choix, l'eaa broie soit dans le tube déflecteur 3 par la ca:
4.te d'arrivée 4, ait donn le récipient de répartition
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4' eau de 8, 10 pfr le "ÂQ'1m 12-
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sur 1s circcnféresce du fond du récipient repenti- teur d'eau 4e rinçais 10 sont réparties plusieurs ouverts- res 14, à ->%Vers lesquelles 19eau de rinçage peut s'écoa- ler du récipient répartiteur d'eau de rinçage 10 dans la colorme filtrante.
Le procédé se déroule, dans le dispositif conforma à la présente invention, de la façon suivante en cours de
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fonctionnement : = l'eaa brate s'écoule contiauole*ln* -travers la conduite d'alimentation 4, passe dans le tube dé- flecteur 3, sort par son extréxité inférieure, et coule en-
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saite vers '.'Le haut sisya la chambre de répartition d'eaar trate entre le tub= à nersienoea 2 et le tube déflecteur 3, entre les lanes du tube à persiennes 2, et ensuite en di- rection sensiblement horizontale à travers la colon filtrante dans laquelle s'effectue la filtration on,
res-
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pectivement, les iEparetéa sent séparées par le lift filtrant secondaire for--é. dans les interstices des grains filtrants de la colorie filtrantes partir des particules d*i=r-=etés. l'eau pare passe de le colonne filtrantes l'espace inter- Bédiaire 6, d'oa cette eau pure est amenée, par le canal collecteor 7 et l'ajutage 8, eu réservoir on au lieu d'nti- mation. Pendant l'opération de filt-ation#purification, Il ne coule pas d'sed brute dans la con3ite 12.
±z-=éa xré à-==ée d'exploitation de plusieurs jours, il pz-ut arriver qu% la couche de la colonne filtrante cons- par des grains ibiles se trouve souillée, princi# paiement s.a voisinage du tcbe persiennes de sorte que sa capacité de filtration di=inue fortement. Dans ce cas, l'ajutage 8 et (as Boyen de la soupape d'arrSt-inversion 13) 1 aia:
aép rozen soapwze d'ax+t-imvwrsion 13) la conduite d'alimentation 4 sont ferxés, et le tube 12 csvert, de sorte que I9 ea brute est arenée, an Ileu du tube déflecteur 3, dans le récipient répartiteur d'ean de rinçage 10.
L'eau de rinçage s'écoule alors, à travers les ouvertures 14 dans la colonne filtrante, en entraînant
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avec elle les grains filtrants du fond du récipient réparti- teur d'eau de rinçage, et, en s'écoulant dans la colonne filtrante., fait glisser la couche de ladite colonna voisine du tube à persiennes, 11 travers les fentes entre les lames dudit tube, dans la chambre de répartition d'eau brute, an voisinage du tube à persiennes, Ainsi, dans cette recirou- lation en sens inverse du fonctionnement du filtre, dans tous les cas, seule la partie de la colonne filtrante ayant tendance à s'incruster, la plus fortenent souillée, est nettoyée à fond.
L'eau impure, boueuse, est éliminée de la cuve ,par l'ajutage 15 (déterminant le niveau 11) disposé à la partie supérieure de la cuve I.
Apres achèvement du rinçage, on interrompt l'intro- duction d'eau brute, dans le récipient répartiteur d'eau de rinçage 10, en mettant la soupape 13 en position voulue, on met en marche le tube-pompe Mammut en insufflant de l'air par le tube 16, et de cette façon on remonte à la partie su- périeure de la colonne filtrante le sable qui a pénétré au cours du rinçage dans la chambre de répartition d'ean brute entre le tube déflecteur 3 et le tube à persiennes 2, ainsi que le sable du cône collecteur 9 à travers le tube 17. Après l'élimination du sable, l'opération de filtration est remise en marche par ouverture de l'ajustage d'évacua- tion 8.
Dans la section de canalisation située en aval de la soupppe d'arrêt-inversion 13, on peut aménager pour l'eau brute un dispositif de fermeture ou, respectivement, de ré- glage, =,ni d'un flotteur, qui enregistre la quantité de liquide s'éconlant par unité de temps, à travers la colonne filtrante (c'est-à-dire de liquide purifié) et, par ferne- ture partielle correspondante de la conduite d'arrivée d'eau. brute, assure la constance du niveau de l'ean.
Les avantages principaux du dispositif conforme à la préaente invention sont les suivante :
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Le dispositif pallie les inconvénients suivants due filtres statiques : - Une couche filtrants de grande épaisseur n'est pas nécessaire- - La purification porte sur une plus faible masse de grains filtrante et est possible avec .un plus faible vola- ne d'eau.
- Des dispositifs mécaniques coûteux et des installa- tions de grandes dimensions ne sont pas nécessaires.
- La régularité de la granulonétrie ne joue aucun rôle, car, lors du rinçage à contre--courant, la couche de sable fin se trouvant en haut par suite de la ségrégation ne participe pas à la filtration et, de cette façon, le pou- voir de fixation des boues eet multiplié par 10 à 15.
- La plus grave problème des filtres stattques, à savoir l'épaisse incrustation, est résolu automatiquement, car il se force en permanence sur toute la surface filtran- te un lit filtrant secondaire régulier, et la couche super- ficielle ainsi poluée peut être éliminée parfaitement et en totalité avec une seule impulsion d'eau.
- -On peut employer, pour le rinçage a contre-courant, au lieu d'eau pure, également de l'eau brute, car, d'une part, l'eau de rinçage n'est pas introduite à travers le système de canalisation de sortie d'eau filtrée et, d'autre part, des orifices d'entrée de grandes dimensions sont pra- tiqués' dans le récipient répartiteur d'eau de rinçage.
En même temps, la solution conforme à la présente invention présente aussi de réels avantages en comparaison avec les filtres à lit mobile connue : - dans le cas d'un récipient cylindrique, le liquida s'écoule radialement de l'intérieur vers l'extérieur, de sorte que sa vitesse effective diminue constamment; c'est pourquoi,, on peut obtenir une eau filtrée de qualité parfai- @@ avec une quantité mini de produits chimiques, et sou-
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rent 1!1B=e sans p-roduits ch1.m1ques. parce çu'1.1 se rlà-
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dans les interstices de la coloIIDa filtrsste irschile cons- tituée de e1; ;::rtepos4s, sur 'tcute la sur- face filtrante, -on lit j..1"t=a:a1;
&e1re hoPÊène, cons- titré de '-tccße en i>sension artificielles ou m:t;.;::-e1- lea, et do1; us liquide a:i"'te::.e%:1 1 (filtration
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cristalline):
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- la coarbe de sa'le peat #re eâ-e ?1L5 ninee, car les part1.ea sont ia3 t'a.ci:l1; retenais (se fixa=t plus Itsc3i2nt 's - du fait que la co-icbe superficielle, tir pina r o:::-1;e- nen< 00,7-liléel, est %gours 'J1 e:ctièn1; lors du nettoyage, le lit i1:t:="e:l1; reprend :ir;ça1e::.êD sa ' ci."té de t il wo a après chaque #'t'tCTe.e-.-a; - étajct do=-4 <1.
L-.:=.e1;Í.('l1 seslexent des grains est en circulation, la dépense d'énergie ace3-e cela et la perte d'eau scat =raid us faible,, et
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enfin
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- la consommation de k'-'08()=1;s CMrl;::;9S e3"'tmtaUE:xrt car des :!:l CO'"-i1 flas petits 3nt encore auf:1a*nts . pour as,..,--er une filtration e w:.li1;é Tcolne. la présente invention n'es- rea 1i't è. ].a :!O::"2:e' de réalisation décrite- ÁÍn3Í. par e=ple, l'organe qui qE6---O la con-5%mee da :ives..;
de 1';1 zeat 6%* co:::tforr.é de fa*On différente, la ta =...4 da récipient pat lze cy- l:1nd--1ue 0;;. polygonale, le e6r*t collecteur de zr-7ae et n réclpier.'t répartiteur d'eau de x-4aen peurent être consti.- aa on peat a=/=1 des cellecteul-3 PO-ar a;1::l"'e-...ent.. on pe<J:t a.a1.. u"'ti1i.ser 5 1;-'. sable hora d-a D8 collecteur peut a'effeetsseT'-' a=--a avec i.lZ!I8 oO=> à et d'eau (é:ec) a:1 1. gaa 1;;be- Xsz- ::!J.1;. et CE peat e.-o e. mne at.o:Q2 e reú sa:. lieu de la SOU± d'isverwiûB