Appareil pour le traitement d'un milieu liquide La présente invention a pour objet un appareil pour le traitement d'un milieu liquide, notamment pour sa gazéification. Un tel appareil peut être utile en particulier pour le traitement<B>de</B> -leau et spécia- lernent pour le traitement des eaux d'égout. Il peut être utilisé par exemple dans un procédé de traite ment des eaux d'égout du type<B>à</B> boue activée et dans <B>le</B> traitement des déchets industriels dans divers pro cédés, de fermentation.
On connaît des installations pour le, traitement des eaux d'égout qui comportent des cuves de traitement séparées et des moyens pour ramener par pompage la boue éliminée de la cuve de sédimentation<B>à</B> la cuve d'aération afin de former une liqueur mélangée ou ensemencée. Dans d'autres installations connues, les stades d'aération et de sédimentation sont com binés afin d'avoir une construction simplifiée et moins coûteuse et un appareil fonctionnant avec un mini- muni de perte de pression hydraulique. Un des der niers types d'opération utilisés dans une installation industrielle et n'ayant pas donné satisfaction implique l'emploi d'une seule grande cuve divisée pour former une chambre centrale comportant un fond<B>à</B> trémie, flanquée de chambres d'aération.
Dans cet appareil, la liqueur mélangée s'écoule de la chambre d'aération dans la chambre de sédimentation entre des parois décalées et la boue concentrée passe. vers le bas depuis la chambre de sédimentation<B>à</B> trémie<B>à</B> travers des ouvertures ménagées dans les parois du fond ou près du fond<B>de</B> la trémie et dans le voisinage d'une unité de dispersion de gaz disposée<B>à</B> proximité du fond d'un segment d'aération<B>de</B> la cuve.
Cet appareil et ce type d'opération ont été abandonnés par suite des difficultés rencontrées au cours de l'opération, comme le col-matage et la faible diminution de la demande en oxygène biochimique due<B>à</B> l'absence de commande sur le volume du liquide et sur la quantité de boue, réintroduite dans le cycle de la chambre de sédimentation<B>à</B> la chambre d'aération.
Dans un autre appareil connu, les chambres<B>de</B> gazéification et<B>de</B> sédimentation sont adjacentes et reliées par au moins un passage permettant l'écoule ment<B>de</B> la chambre de gazéification<B>à</B> la partie infé rieure de la chambre de sédimentation jet par au moins un passage vertical permettant l'écoulement direct d'un orifice d'entrée dans la partie inférieure de la chambre de sédimentation<B>à</B> un orifice de sortie au-dessous du niveau normal du liquide dans la chambre de gazéification, la chambre de sédimenta tion comportant une partie inférieure agencée<B>de</B> manière<B>à</B> diriger la matière solide vers ledit orifice d'entrée.
Les procédés de gazéification que ces appareils permettent d'effectuer sont extrêmement délicats<B>à</B> conduire et les facteurs variables qui les influencent doivent être contrôlés dans des limites très étroites si l'on veut obtenir une opération satisfaisante. C'est ainsi que dans un procédé<B>de</B> traitement des eaux d'égout, le volume<B>de</B> la liqueur s'écoulant de la chambre de gazéification et<B>à</B> la chambre de sédimen tation devrait être en excès sur le volume du liquide effluent clarifié déchargé de la chambre de sédimen tation, de façon que les matières solides concentrées soient suspendues, pour être réintroduit--s dans<B>le</B> cycle, dans un volume de liquide qui est supérieur au volume des eaux d7égout qui arrivent.
En outre, la boue réintroduite dans le cycle doit avoir une con centration uniforme et des propriétés relativement constantes. Pour respecter ces conditions, on a pensé que la boue suspendue dans le passage d'écoulement vertical devrait avoir une vitesse d'écoulement d'au moins 2,44 m par minute, Par ailleurs, la liqueur mélangée introduite dans la chambre de sédimenta tion ne doit pas entraîner une forte perturbation de la couche de boue formée dans cette chambre ni de la boue concentrée dans la région inférieure de ladite chambre, et on estimait que la vitesse d'écoulement de la liqueur mélangée passant dans le passage d'écoulement vers la chambre de sédimentation devrait être comprise entre<B>0,15</B> et<B>0,61</B> in, par minute.
La teneur en matières solides du courant réin troduit dans le cycle<B>à</B> travers le passage vertical dépend de la quantité de matières solides dans la matière première qui arrive, de la vitesse & écoule- ment <B>à</B> travers les passages de la concentration en matières solides désirée dans le liquide en aération, de la manière dont les matières solides sont éliminées de la chambre de sédimentation et de la vitesse de cette élimination.
En général, il est avantageux de maintenir entre<B>500</B> parties pour un million et<B>3000</B> parties, pour un million de matières solides dans le liquide<B>à</B> séparer.<B>a</B> Les valeurs recherchées pour les divers facteurs dépendent de la demande en oxygène biochimique, c?--st-à-dire de la force des eaux d'égout<B>à</B> traiter.
Cet appareil connu ne permet pas d'effectuer une opération dans laquelle tous les facteurs varia bles sont maintenus dans, les limites nécessaires<B>à</B> une opération satisfaisante dans des conditions variées. I2appareil fonctionne bien si le courant d'entrée pré sente un débit constant, une force constante et une teneur constante en matières solides. Cela impose une sérieuse limitation de son emploi, car dans la plupart des cas ces quantités ne sont pas constantes.
Mnvention a pour but de fournir un appareil ne présentant pas les inconvénients indiqués ci-dessus. Cet appareil est caractérisé ence qu'il comprend de-, moyens d'étranglement réglables permettant de com- mandcr l'écoulement<B>à</B> travers l'un au moins des passages connectant les chambres de gazéification et de sédimentation. Par le réglage<B>de</B> ces moyens d'étranglement, Ir, traitement peut être réglé de façon que les divers facteurs dont dépend le déroulement satisfaisant du procédé puissent être maintenus dans les limites désirées.
Dans une forme d'exécution, les moyens d'étran glement sont associés au passage assurant l'écoule ment de la chambre de gazéification<B>à</B> la chambre de sédimentation. Les chambres peuvent être séparées par une paroi et les moyens d'étranglement peuvent comprendre dans ce cas un plateau mobile verticale ment coopérant avec uneouverture, ménagée dans la paroi au-dessous du niveau normal du liquide dans la chambre de gazéification.
Toutefois, la liqueur mé langée après<B>le</B> traitement dans la zone d'aération peut passcr vers la chambre de sédimentation<B>à</B> tra vers l'un quelconque des moyens d'étranglement rég glables, par exemple un déversoir <B>à</B> trop-plein d'un niveau réglable, un orifice immergé réglable, ou des parois décalées constituant un passage pour<B>le</B> liquide, ces parois. permettant<B>le</B> réglage du niveau du liquide.
Par ailleurs, les moyens d'étranglement de l'écou lement peuvent être associés avec les passages d'écou- leinent verticaux<B>de</B> la chambre<B>de</B> sédimentation<B>à</B> la chambre de gazéification.<B>Il</B> est rarement néces saire de commander l'écoulement dans les deux sens, bien que cela puisse se faire si on le désire. Les moyens d'étranglement peuvent être constitués par une porte de régularisation<B>à</B> l'entrée de chacun des passages verticaux.
Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'appareil objet de l'invention.
La fig. <B>1</B> est une coupe de la première forme d'exécution, la fig. 2 est une coupe,<B>à</B> plus grande échelle, correspondant<B>à</B> une partie die la fig. <B>1,</B> la fig. <B>3</B> est une vue en plan de la seconde forme d'exécution, et la fig. 4 est une coupe selon IV-IV de la fig. <B>3.</B> L'appareil représenté aux fig. <B>1</B> et 2 est une unité d'aération et de décantation, du type, rectangulaire,
et comprend des chambres de décantation.<B>D</B> dispo sées de chaque côté d'une chambre eaération <B>A.</B> Uunité pourrait être aussi du type circulaire, la fig. <B>1</B> représentant alors une coupe diamétrale et les cham bres<B>D</B> entourant la chambre<B>A.</B>
La chambre<B>A</B> et les chambres<B>D</B> sont séparées les unes des autres par deux parois, une paroi mon tante<B>10</B> dont la partie supérieure<B>11</B> est disposée un peu au-dessous du niveau<B>N de</B> l'eau dans; les chambres<B>A</B> et<B>D,</B> et une paroi descendante 12. dont l'extrémité inférieure<B>13</B> est disposée au-dessus du fond des chambres. Les deux parois<B>10</B> et 12 for ment un passage en chicane 4 dans lequel l'eau peut passer en direction du bas afin<B>de</B> s'écouler<B>de</B> la chambre<B>A</B> dans une chambre<B>D.</B> Le fond 14 de la chambre<B>A</B> est plat et horizontal, tandis que<B>le</B> fond <B>15</B> de la chambre<B>D</B> comprend une partie<B>19</B> légère ment inclinée et une partie<B>17</B> plus fortement inclinée.
La partie inclinée<B>19</B> constitue la paroi supé rieure d'un long et étroit passage<B>6</B> de réin-troduc- tion dans<B>le</B> cycle qui couple la chambre<B>D à</B> une zone 21 dans la chambre<B>A.</B> La zone 21 est disposée légèrement au-dessus du niveau du fond 14 et<B>à</B> pro ximité de la paroi<B>10.</B> Elle est séparée du fond de la chambre<B>A</B> par une petite paroi 22.
La paroi supérieure<B>19</B> du passage<B>6</B> dirige la boue concentrée dans ce passage<B>6</B> par aspiration<B>à</B> travers des ouvertures<B>32</B> que présente la paroi<B>19,</B> cette dernière étant formée dans ce but<B>de</B> gradins inclinés l9a. Le passage<B>6</B> mélange la liqueur et la boue concentrée en un milieu de concentration uni forme en matières solides et comprend des moyens d'extraction d'échantillons<B>7</B> permettant<B>de</B> prélever des échantillons de ces boucs de manière continue ou intermittente, par exemple par aspiration d'air.
Les échantillons de boues prélevés du passage<B>6</B> peu vent être analysés dans un appareil prévu<B>à</B> cet effet, par exemple un pictomùtre. En comparant les boues prélevées du passage<B>6</B> et du passage 4, il est possible d'obtenir une mesure exacte et rapide<B>de</B> la vitesse de l'écoulement de réintroduction dans le cycle. Une telle mesure rapide est essentielle afin de régler le fonctionnement de l'appareil sans incident. Par exem ple, un écoulement insuffisant de la matière réintro- duite dans le cycle produit une détérioration des boues en vingt minutes environ.
La mesure exacte de la vitesse de l'écoulement<B>de</B> réintrodtiction dans le cycle permet<B>à</B> l'opérateur du mécanisme de réglage de l'écoulement qui sera décrit plus bas de maintenir les conditions d'opération optimums.
En plus, un plateau<B>de</B> déviation<B>33</B> est monté dans la chambre<B>D</B> la partie supérieure de ce pla teau étant constituée par une rangée<B>de</B> barres 34<B>à</B> la façon d'une herse. Leffet du plateau<B>33</B> est de créer un mouvement tourbillonnaire très lent<B>de</B> l'eau venant du passage descendant 4. Ce mouvement est communiqué seulement<B>à</B> la partie la plus profonde de la chambre<B>D</B> entre les parois<B>19, 33</B> et 12, et il est indiqué schématiquement par les flèches f des fig. <B>1</B> et 2.
Le mouvement f entrame <B>à</B> son tour les couches d'eau contiguës dans la chambre<B>D</B> dans un mouvement tourbillonnaire, également très lent, dans le sens indiqué par les flèches<B>f.</B> Le mouvement f présente la caractéristique particulière de suivre le fond<B>17</B> de la chambre<B>D</B> dans une direction dirigée vers le bas (flèche f' de la fig. <B>1),</B> ce qui favorise la séparation de la boue<B>de</B> la couche claire<B>C</B> et son mouvement vers le passage<B>6 de</B> réintroduction dans le cycle.
Un conduit horizontal<B>23</B> alimenté avec de l'air sous pression et présentant des orifices de sortie 24 pour l'émission de bulles d%ir B est monté dans la zone 21. Les bulles sont destinées, d'une part,<B>à</B> pro duire un mouvement de l'eau comme suit: mouve ment vers<B>le</B> haut dans la chambre<B>A</B> au voisinage <B>de</B> la paroi<B>10,</B> mouvement vers le bas dans le pas sage descendant 4, puis dans la chambre<B>D</B> et<B>à</B> tra vers le passage<B>6,</B> et d'autre part, elles permettent un traitement par l'air de l'eau contenue dans la chambre<B>A</B> qui est favorable, au développement des microbes aérobies. En d'autres mots, les orifices 24 émettant les bulles B ont la double fonction<B>de</B> pom page et de traitement biochimique de l'eau.
En plus des orifices<B>de</B> sortie d'air 24, d'autres. orifices de sortie<B>2.5</B> sont ménagés dans des conduits d'air comprimé<B>26</B> disposés au fond<B>de</B> la chambre <B>A</B> (fig. <B>1).</B> Ces orifices<B>25</B> déchargent des, bulles d'air B' destinées<B>à</B> compléter le traitement<B>à</B> l'air de Peau contenue dans la chambre<B>A.</B> Autrement dit, les, ori fices<B>25</B> émettant les bulles B' ont pour fonction pri maire le traitement biochimique de l'eau s'ajoutant au traitement assuré par les bulles B.
Des moyens d'étranglement réglables (fig. 2) sont constitués par un plateau réglable<B>35</B> qui peut glisser dans un guide<B>36 à</B> la partie supérieure de la paroi <B>10.</B> Le plateau réglable<B>35</B> porte des moyens de levage<B>37,</B> un câble par exemple, pouvant se dépla cer verticalement sous Faction d'un appareil de levage tel qu'un treuil, par exemple.
En fonctionnement, les eaux<B>à</B> purifier sont admises dans la chambre<B>A,</B> dans laquelle elles sont traitées par l'air des bulles B et B'. Une circulation d'une suspension aqueuse de matières solides s'éta blit<B>à</B> travers le passage 4 et le passage<B>6</B> et entraîne une recyclisation partielle de la boue. Dans la cham bre<B>D,</B> l'eau se décante et se divise en une couche supérieure claire<B>C de</B> laquelle est soutirée l'eau déchargée par un écoulement<B>5,</B> et une couche infé rieure boueuse M, ces deux couches étant séparées par une double couche F qui est maintenue stable en vertu des moyens précédemment décrits.
On com prend que la boue la plus,épaisse tombe au fond de la ch-ambre <B>D.</B> Toutes les accumulations de boue ne peuvent persister en raison des orifices<B>32</B> dans la paroi<B>19</B> qui constitue une plate-forme dirigeant la boue dans<B>le</B> passage<B>6,</B> d'où la circulation de l'eau réintroduite dans le cycle l'amène, dans la chambre <B>A.</B> En outre, l'excès de boue est extrait de la cham bre<B>D</B> pour être conduit<B>à</B> un digesteur, par exemple.
Uappareil représenté aux fig. <B>3</B> et 4 comprend une cuve 40 comportant une paroi de séparation 41 présentant une fente horizontale 42 au-dessous du niveau normal du liquide dans la cuve. Un mécanisme d'étranglement réglable de l'écoulement liquide coin- prend un plateau réglable 43 pouvant glisser dans un guide 44<B>à</B> proximité de la fente 42. Le plateau réglable 43 est solidaire<B>de</B> moyens de levage 45, un câble par exemple, pouvant se déplacer verticale ment sous l'action d7un appareil<B>de</B> levage 46 tel qu'un treuil.
En fonctionnement, le mécanisme d'étranglement est réglé de manière continue ou intermittente afin de commander<B>le</B> procédé pour maintenir dans d'étroites limites les diverses quan tités dont dépend une opération satisfaisante.
Une paroi suspendue 47 est disposée latéralement <B>à</B> distance de la paroi 41, son extrémité inférieure étant située, au-dessus du fond de la chambre. Les deux parois 41 et 47 for ment un passage en chicane 48 dans lequel un milieu liquide passe vers le bas de façon<B>à</B> & 'écouler d'une chambre 49<B>à</B> une cham bre<B>50.</B>
La chambre<B>50</B> comporte en son fond des parois inclinées<B>51, 52, 53,</B> 54 et<B>55.</B> Les parois<B>51, 52</B> et<B>53</B> coopèrent avec un prolongement incliné<B>56</B> <B>de</B> la paroi 41 pour constituer une fosse d'accumu lation<B>57</B> pour le dépôt des matières solides. Les parois<B>51,</B> 54 et<B>55</B> coopèrent avec<B>le</B> prolongement <B>56</B> pour former une seconde fosse, d'accumulation<B>58.</B>
Les fosses<B>57</B> et<B>58</B> sont reliées respectivement <B>à</B> des conduits<B>60</B> et<B>61</B> s'étendant vers le haut et non obstrués qui constituent des passages de recych- sation pour les matières solides déposées. Les fosses <B>57</B> et<B>58</B> communiquent aussi avec des tuyaux<B>62</B> et <B>63</B> respectivement, pour<B>le</B> retrait des matières soli des concentrées dont on veut disposer. Uorifice de sortie des conduits<B>60</B> et<B>61</B> est disposé<B>à</B> proximité et au-dessous<B>de</B> moyens<B>de</B> dispersion<B>de</B> gaz 64 dans la chambre d'aération 49.
Les moyens de dispersion<B>de</B> gaz 64 comprennent une série -de récipients rectangulaires<B>65</B> fermés sur les côtés et ouverts<B>à</B> la partie supérieure. Les réci- pients <B>65</B> présentent une hauteur supérieure<B>à</B> leur axe horizontal<B>le</B> plus long. Du gaz est introduit dans les récipients<B>65 à</B> proximité de leur fond<B>à</B> travers des tuyaux ouverts<B>66</B> communiquant avec une cana lisation<B>67</B> recevant de l'air sous pression d'une source non représentée.
l2appareil peut être utilisé pour le traitement des eaux d'égout. Les eaux brutes ou<B>déjà</B> clarifiées entrent dans la chambre 49 par un conduit<B>70.</B> Le concentré<B>de</B> boue activée, réintroduit dans<B>le</B> cycle et accumulé dans la chambre<B>50,</B> entre dans la chambre 49<B>à</B> -travers les conduits<B>60</B> et<B>61.</B> La liqueur clarifiée est déchargée de la chambre<B>50<I>à</I></B> travers un tuyau d'aspiration<B>71,</B> un déversoir<B>à</B> trop- plein <B>72</B> et un tuyau de sortie<B>73.</B>
Dans<B>le</B> traitement des. eaux d'égout, les eaux brutes qui arrivent<B>à</B> l'installation de traitement con tiennent des matières flottantes et en suspension. Dans les installations modernes de traitement de ces eaux, les eaux peuvent s'écouler<B>à</B> travers, une chambre d'impuretés et un broyeur, puis<B>à</B> travers une pre mière cuve de dépôt. Les liquides effluents, ou les eaux brutes sont introduits dans la chambre 49 et combinés avec la boue activée réintroduite dans le cycle pour former une liqueur mélangée.
La teneur en matières solides du mélange peut varier consi dérablement, mais en général elle est comprise dans le domaine allant de<B>500 à 3000</B> parties pour un million. Uair envoyé dans la chambre 49 par des souffleries<B>à</B> déplacement ou centrifuges est envoyé <B>à</B> une multiplicité d7unités de dispersion de gaz en quantité suffisante pour maintenir la circulation ou pour satisfaire la demande d'oxygène- biochimique, selon lequel de ces facteurs est le plus grand.
Quand des eaux d'égout brutes sont amenées dans l'appareil <B>à</B> un débit d7approximativeînent 45,5 litres/minute d'eaux contenant 200 parties de matières solides pour un million, le plateau 43 d'étranglement de l'écoule ment est disposé de manière,<B>à</B> laisser passer, par exemple,<B>182</B> litres de liqueur mélangée traitée par minute. L'espacement des parois 41 et 47 est tel que la liqueur mélangée s'écoulant de la cuve 49<B>à</B> la cuve<B>50</B> présente une vitesse qui ne dépasse pas approximativement<B>30</B> cm/min. Environ 45,5 litres de liqueur clarifiée sont déchargés de la chambre<B>50</B> par minute.
Environ<B>136.</B> litres de boue concentrée sont envoyés par minute<B>à</B> travers les conduits<B>60</B> et <B>61</B> vers la chambre 49. Dans un appareil construit pour traiter 45,5 litres d'eau d'égouts par minute, les conduits<B>60</B> et<B>61</B> ont une dimension telle que l'écoulement<B>à</B> travers chaque conduit est turbulent et transporte les matières solides concentrées de la chambre<B>50 à</B> la chambre 49. En procédant comme décrit ci-dessus, on peut obtenir une diminution<B>de</B> <B>90 %</B> de la demande en oxygène biochimique.