<Desc/Clms Page number 1>
"PROCEDE ET APPAREIL DE TRAITEENT DES EAUX D'EGCUT,
ET MATIERES ANALOGUES
Cette invention a pour objet un procédé et un appareil de traitement des eaux d'égoût, et matières analo- gues, plus particulièrement en vue d'en séparer la matière organique et de la convertir en produits utiles. L'inven- tion comprend aussi un procédé cyclique dans lequel'les ma- tières nécessaires pour la continuation du procédé sont four- nies par les déchets traités.
A me sure que les villes et agglomerations s'ac- croissent, le problème consistrint à se débarrasser des eaux et ordures ménagères,détritus et autres déchets organiques devient plus difficile à résoudre et, jusqu'ici, ce problème
<Desc/Clms Page number 2>
n'a pas reçu de solution pleinement satisfaisante. Les procédés appliqués jusqu'à ce jour dans une mesure assez importante pour qu'il y ait lieu de les mentionner étaient, à de très rares exceptions près, comme ceux dans lesquels les matières étaient transformées en engrais, des procédés visant simplement à se débarrasser des résidus et impliquant non seulement la destruction de toute valeur commerciale que ces résidus étaient susceptibles de posséder, mais aussi une dépense importante pour effectuer cette destruction.
En outre, les procédés antérieurs, surtout ceux dans lesquels on récupérait des engrais ou graisses de savon, mais aussi - quoique à un degré moindre - ceux qui détruisaient les dé- chets, avaient le grave inconvénient que le voisinage des lieux où se faisait l'opération était désagréable ou (et) malsain pour le séjour de l'homme.
On a déjà eu recours à de nombreux expédients pour se débarrasser des eaux d'égoût. Le moyen le plus fa- cile est de les rejeter dans quelque fleuve ou estuaire.
Cette méthode est évidemment anti-hygiénique et entraîne la formation de grands dépôts de matière organique sous forme de boues qui, outre qu'elles sont nuisibles du point de vue sanitaire, présentent l'inconvénient de remplir graduellement les cours d'eaux dans lesquels elles se déposent. Une autre méthode consiste à faire couler les eaux d'égoût sur des couches de sable et à permettre l'infiltration du liquide.
Comme la boue se dépose sur la couche et dans ses pores, il faut enlever la couche filtrante et s'en débarrasser à des intervalles réguliers. Divers procédés ont été proposés pour traiter les eaux d'égoût mais ces procédés sont coûteux et présentent d'ailleurs des inconvénients tels que la plupart ne sont applicables que comme pis-aller.
La présente invention rend possible de traiter les eaux d'égoût d'une manière qui évite les ennuis susceptibles de résulter d'un tel traitement pour les personnes habitant
<Desc/Clms Page number 3>
au voisinage d.e l'installation et qui convertit la matière organique en produits utiles ou dont le genre et la quan- tité sont telsqu'ils sont propres à constituer la majeure partie des matières nécessaires pour la continuation du procédé. Il devient ainsi possible de se débarrasser des- dites matières par un procédé continu et s'entretenant de lui-même, ce procédé n'exigeant qu'une faible surveillance et s'adaptant néanmoins d'une façon satisfaisante aux va- riations les plus grandes qui sont susceptibles de se pro- duire dans le débit des eaux d'égoût et dans le type de ma- tières résiduelles qu'elles contiennent.
La matière or- ganique résiduelle peut être séparée à peu près entière- ment des liquides et récupérée. Un avantage important du procédé est du'il permet de convertir la boue ou autre ma- tière organique en une matière filtrante propre à être appliquée dans le traitement pour filtrer les eaux d'égoût à'traiter.
D'un certain point de vue, l'invention comprend un procédé cyclique de traitement des eaux d'égoût, etc.. qui consiste à filtrer ces eaux à travers une couche de matière filtrante appropriée, composée de préférence de morceaux relativement gros de coke poreux, à enlever progressivement des parties de la matière filtrante ainsi, que la matière organique qui s'est déposée sur elle, de préférence du point (ou voisinage du point) auquel les eaux sont admises, à soumettre ensuite la matière ainsi retirée (additionnée le cas écnéant de déchets organiques broyés) à une digestion organique si cela est désirable, à convertir alors la matière organique en une matière filtrante convenable,
ce qu'on réalise de préférence en carbonisant les substances organiques par une distillation destructive donnant un produit analogue à du coke et des gaz utilisables, et à ap- pliquer alors la matière filtrante originale et la matière convertie portée par elle à la filtration des eaux, ce qui
<Desc/Clms Page number 4>
s'obtient de préférence en ramenant lesdites matières à ou près de la sortie du liquide effluent. On obtient ainsi un procédé par lequel la niatière séparée par fil- tration est convertie en une matière qui sert à filtrer i de nouvelles quantités d'eaux d'égout et qui est par con- séquent susceptible d'être régénérée.
Bien entendu, ce procédé peut être réalisé de façons très diverses et les phases qui viennent d'être énumérées sont susceptibles d'être modifiées considérable- ment, de même qu'un grand nombre d'appareils peuvent être imaginés pour réaliser le procédé sans s'écarter des ca- ractéristiques essentielles de l'invention. La descrip- tion qui suit et les détails de l'appareil représenté dans le dessin annexé n'ont par conséquent pour but que de faire comprendre l'invention et ne limitent celle-ci en aucune façon.
Dans le dessin annexé, qui représente un mode de réalisation de l'invention actuellement préféré par 1'inventeur:
Fig. 1 est une représentation schématique indiquant la relation entre les diverses parties de l'appa- reil.
Fig. 2 est une coupe verticale à plus grande échelle suivant 2-2 (fig. 1) d'une cuve de digestion qui peut être appliquée si on le désire.
Fig. 3 est une coupe verticale des cuves de filtration suivant 3-3 (fig. 1).
Fig. 4 est une coupe verticale longitudinale du déshydrateur.
Fig. 5 est une vue en plan des quatre unités de la couche filtrante et de la cuve de digestion.
Dans la fig. 1, les eaux d'égoût passent à tra- vers une couche filtrante convenable, représentée en 23,
<Desc/Clms Page number 5>
dont des parties sont enlevées successivement par un trans- porteur 31 qui retire de l'extrémité inférieure de la couche la matière filtrante et la matière organique déposée sur el- le et les amène au point de traitement suivant. Il est pré- férable de soumettre ensuite la matière à une digestion organique, de préférence anaérobie, dans la cuve de diges- tion 13, et l'on peut l'additionner de détritus organiques réduits en morceaux par un broyeur 14.
Qu'une digestion soit ou non appliquée, la matière filtrante et la matière organique recueillies sont finalement transportées (par le transporteur 60 dans le mode de réalisation représenté) à un appareil propre à rendre la matière organique recueillie apte à être réutilisée comme matière filtrante. Ceci peut être réalisé en faisant passer ladite matière à tra- vers un déshydrateur 16, puis à l'intérieur d'une cornue 17 dand laquelle elle est soumise à une distillation des- tructive produisant un gaz combustible et un résidu de coke ou analogue. Ce résidu peut alors être amené, par l'inter- médiaire d'un tamis convenable 19 sur un transporteur 20 qui le ramène à l'appareil à filtrer en vue de sa réutilisa- tion dans le procédé.
Dans la fig. 1, on a aussi représen- té d'autres caractéristiques qu'on décrira ci-après plus en détail et qui peuvent être appliquées si on le désire.
On se référeramaintenant aux fies. 3 et 5. Les eaux d'égout arrivent par un tuyau 25 à un filtre convena- ble qui, dans le présent exemple, est composé de quatre u- nités ou couches dont trois sont désignées en 2 3 et la qua- trième en 24, disposition qu'on a trouvé très satisfaisante et qui procure certains avantages.
La matière filtrante, indiquée par les zones ponctuées, peut évidemment être composée de diverses substances, mais on a trouvé dans la pratique qu'un coke poreux en morceaux relativement gros donne d'excellents résultats et c'est cette matière que préfère l'inventeur parce que, tout en permettant. au liquide de pas-
<Desc/Clms Page number 6>
ser assez librement à traversles interstices existant entre les morceaux, 'les matières insolubles des eaux d'é- goût, et en particulier les particules constituant la boue, se déposent facilement sur lesdits morceaux etdans les pores de la matière fil branle.
Le coke qu'on a trouvé leplus approprié à cet effet est un coke obtenu, par exemple, à l'aide du charbon de la Follette, Tennessee, ayant été soumis à une dis- tillation à basse température commençant à 3200 C environ et s'élevant graduellement jusqu'à 6000 C. Ce traitement laisse un coke qui est extrêmement poreux intérieurement mais est lisse et assez dense extérieurement, Pour, conver- tir ce coke en une matière filtrante désirable, il est bon de le casser en morceaux relativement gros, de préfé- rence tels qu'ils passent à travers un tamis à mailles de 2,5centimètres*
Il est préférable de donner à chacune des unités ou couches du filtre la forme d'un cône, comme représenté,
ou une forme analogue propre à obliger les eaux d'égoût à tra- verser l'unité en montant de l'extrémité inférieure à l'ex- trémité supérieure de la dite unité. Diverses constructions peuvent être ..appliquées pour diriger les eaux d'égoût vers l'extrémité inférieure de la couche, mais il est préfé- rable de prévoir dans chaque unité une plaque-chicane 26 constituant un compartiment dans lequel on introduit les eaux qui descendent dans ce compartiment et passent autour de l'extrémité inférieure de la chicane, comme indiqué en pointillé dans la fig. 3, pour pénétrer dans la partie inférieure de la matière filtrante. La construction particulière représentée présente plusieurs avantages.
Si le filtre possède une forme conique, le liquide s'étale latéralement et la vitesse de son écoulement diminue à mesure qu'il s'élève, ce qui a apparemment comme résultat d'assurer un meilleur dépôt de la boue. En outre, il est
<Desc/Clms Page number 7>
ainsi plus facile de retirer la matière de l'extrémité in- férieure de la couche à l'aide du transporteur 11, 12. A mesure qu'on retire ainsi des éléments successifs de la couche, le poids de cette couche l'oblige à descendre sous l'action de la pesanteur, et ce mouvement a comme résultat de faire descendre la matière filtrante en sens inverse du mouvement d'élévation des eaux d'égoût.
Cette construction permet en outre d'enlever d'abord la matière la plus contaminée, qui se trouve à l'extrémité inférieure de la couche, tout en permettant d'introduire une nouvelle quantité de matière fil- @ trante fraiche à l'extrémité supérieure ou de sortie du li- quide effluent. A mesure que la matière filtrante descend, elle fait aussi mouvoir les morceaux de coke les uns par rap- port aux autres, ce qui est avantageux corme il sera.expliqué/
Dans le mode de réalisation représenté, le liquide effluent se rend par le tuyau 29 à l'unité suivante, derrière la chicane 26 de cette unité, traverse la matière filtrante de cette unité et arrive à la troisième unité, d'où il passe de la même manière à la quatrième unité 24.
Les trois unités 23 peuvent être de construction identique, comme représenté. La quatrième unité 24 pourrait être aussi de la même construction, mais on a représenté en 30 un exemple d'un dispositif permettant de stériliser le liquide effluent, si on le désire. Ce dispositif peut con- sister en une bobine de fil métallique à travers laquelle on fait passer une décharge électrique à haute fréquence ou autre suffisante pour tuer ou sensiblement tuer toutes les bactéries qui subsistent. Il est évident qu'une stéri- lisation de ce genre ne sera pas nécessaire dans tous les casa
Pour retirer la matière filtrante avec la matière organique déposée sur elle, on peut prévoir une grande variété de mécanismes.
On a représenté un de ces mécanismes sous forme d'une bande transporteuse 11 munie de saillies 31
<Desc/Clms Page number 8>
(fig. 1) partiellement enveloppées par une boite ou conduit 12. Ce transporteur descend jusqu'à l'extrémité inférieure du filtre à l'intérieur de la chicane 26 de façon à retirer des parties successives de la matière filtrante et à les entraîner vers le haut. 27, 27 désignent des ouvertu- res prévues dans la chicane 26 et au bord desquelles on dis- pose des saillies internes propres à empêcher leur obs- truction. A mesure qu'on retire la matière filtrante, le reste de la couche descend sous l'action de la pesanteur et, dans cette action, la couche se rompt et les morceaux individuels offrent continuellement de nouvelles faces à l'écoulement du liquide.
Ceci constitue un avantage en ce sens que les morceaux recueillent dans leurs pores une quantité plus grande de particules de boue que ce serait autrement le cas.
Le conduit 12 est aussi muni, dans lemode de réa- lisation représenté, d'une branche qui s'étend vers le bas, pénètre dans la cuve de digestion et par laquelle la ma- tière tombe du transporteur. 32 désigne un tuyau vissé dans le coude du conduit 12 et permettant d'en retirer le gaz susceptible de s'y accumuler. La partie inférieure de la branche courte du conduit 12 peut descendre au-dessous du niveau du liquide que renferme la cuve de digestion et peut être !. actionnée verticalement, comme représenté, pour empêcher qu'il s'y accumule une quantité e@xagerée de gaz provenant de la cuve de digestion.
Dans la construction représentée, dans laquelle le filtre est divisé en plusieurs unités distinctes, chacune de ces unités est munie d'un transporteur (indiqué Séné- ralernent en 12), et ces divers transporteurs, de cons- truction analogue, puisent et transportent des parties suc- cessives des couches filtrantes respectives de la même ma- nière que celle précédemment décrite au sujet de la pre- mière unité. On remarquera que, dans chacune des unités,
<Desc/Clms Page number 9>
les eaux d'égout se meuvent de bas en haut en contre-courant par rapport au mouvement auquel la matière filtrante est soumise par l'effet de l'enlèvement effectué à son extrémité inférieure.
Si la matière enlevée doit être digérée préalablement à sa carbonisation, ce que préfère l'inventeur, on peut ef- fectuer cette digestion dans l'appareil représenté. Dans ce cas, 13 représente une cuve d'emmagasinage et de digestion relativement grande. Une construction de ce genre présente plusieurs avantages. Il est bien connu que, dans certains cas où il s'agit de se débarrasser d'eaux d'égout, le débit de ces eaux est beaucoup plus grand à certaines époques ou jours qu'à d'autres. Par exemple, aux lieux de villé- giature et lieux analogues, le volume des eaux d'égout les dimanches ou jours de fêtes peut être plusieurs fois celui des autres jours. Il est préférable que l'installation soit agencée pour tenir compte des "pointes" de débit de ce genre.
Il est par conséquent désirable d'avoir une cuve d'emmagasi- nage assez grande pour recueillir la "pointe" de. débit pendant le temps nécessaire sans que ceci oblige à prévoir un nombre de cornues ou autres appareils de carbonisation correspondant au débit en pointe. Le pouvoir que possède la couche filtrante de traiter un débit augmenté de ce genre n'est limité que par la vitesse à laquelle la matière fil- trante usagée peut être éliminée et celle à laquelle la ma- tière filtrante fraîche peut être fournie. La cuve 13 peut par conséquent se comporter à la façon d'une cuve d'emmagasi- nage en même temps que d'un appareil de digestion, et l'on peut traiter le débit en pointe en augmentant la vitesse d'alimentation en matière filtrante des unités de filtra- tion et la vitesse d'extraction de la matière filtrante usa- gée.
La digestion de la matière retirée présente l'a- vantage qu'on peut tirer parti des gaz utilisables susceptibles
<Desc/Clms Page number 10>
d'être engendrés, par exemple pour le séchage de la boueo Quoique la digestion puisse être réalisée de façons di- verses, ainsi qu'il est évident pour l'homme du métier, il est préférable de la réaliser par un procédé anaérobie.
Dans cette cuve de digestion, on maintient des ' conditions favorables à une digestion anaérobie, ce qui convertit une partie importante de la matière organique présente en gaz combustible principalement composé de' méthane. Dans le mode de réalisation représenté, les ma- tières brutes sont distribuées à la partie supérieure de la masse et, à mesure que la digestion s'accomplit, ces matières descendent vers l'extrémité inférieure de la cuve conique d'où le résidu, lorsqu'il a été suffisamment digéré, est transféré par un transporteur 15 à un tamis de déshydratation 16 dans lequel la majeure partie de l'eau peut être séparée de la matière.
On se référera maintenant à la cuve de digestion 13 des figs. 1 et 2, cette cuve représentant un mode de réalisation d'un appareil de ce genre. La,cuve 13 possède de préférence une forme approximativement conique et est fermée par un couvercle 36. 41 désigne un tuyau d'échap- pement par lequel peut passer le gaz engendré.
Le niveau du liquide, indiqué en 34, est maintenu par un trop-plein 43 dont on peut régler convenablement la position à l'aide d'une vis 460 Des chicanes 35 descendent jusqu'au niveau du liquide et pénètrent dans des auges ou gouttières 39 constituant un mode de réalisation d'un dispositif d'écumage susceptible d'être appliqué, si on le désire. Comme les chicanes consécutives constituent entre elles des com- partirnents, le gaz engendré est obligé de passer autour de l'extrémité inférieure de chaque chicane pour pénétrer dans le compartiment de gauche suivant, ce gaz entraînant une partie de la graisse et de l'huile qui surnagent.
Le gaz ,la graisse et l'huile sont finalement recueillis dans.
<Desc/Clms Page number 11>
le compartiment 37 qui renferme un tuyau d'évacuation ré- glable 40 et par lequel la graisse et l'huile peuvent s'é- chapper.
Si l'on désire soumettre à une filtration com- plémentaire le liquide effluent de la cuve de digestion , on peut constituer une colonne filtrante 33 -- composée de coke ou d'une autre matière filtrante -- à l'aide d'une chi- cane 4'la qui sépare cette partie de la cuve de la partie restante. 49 désigne une trémie par laquelle on peut in- troduire de la matière filtrante fraîche. Pour recueillir et évacuer les gaz susceptibles d'avoir été engendrés dans la colonne filtrante 33 ou de pénétrer dans cette colonne, on peut prévoir des orifices 47. Pour empêcher le liquide de passer directe:nent de la cuve de digestion pro- prement dite à la colonne filtrante, on peut prévoir une boîte 48' ouverte sur le côté des orifices mais autrement fermée, conjointement avec un tuyau d'évacuation 48 qui débite dans la partie supérieure de la cuve.
42 désigne un registre convenable susceptible dtêtre déplacé comme représenté en 50 et à l'aide duquel on peut régler convenablement la communication entre la cuve proprement dite et la colonne filtrante. '
51 représente les serpentins de chauffage qui peuvent être prévus, si on le désire, pour régler la tem- pérature de la matière en cours de digestion.
Si l'on désire ajouter une matière organique rési- duelle telle que des ordures ménagères, on peut le faire en broyant ces déchets à l'aid.e d'un broyeur convenable in- diqué en 14 dans la fig. l, d'où la matière organique broyée peut pénétrer dans la cuve de digestion.
La matière organique digérée et la matière filtran- te, tant celle retirée de la couche filtrante que celle descendant dans la colonne filtrante 33, se meuvent graduel- lement sous l'action de la pesanteur jusqu'à l'extrémité
<Desc/Clms Page number 12>
inférieure de la cuve, d'où elles peuvent être retirées par une bande transporteuse 60 située dans la boite 15 et être distribuées à un déshydrateur 16 qui en élimine la majeure partiede l' eau. Ce déshydrateur peut être de toute cons- truction convenable, Dans la fig.
4, on a représente' plus en détail un mode de réalisation qui comprend des tamis 52 allant en s'inclinant vers le bas et des vis d'Archimède 57 qui peuvent être utilisées pour diviser la matière séchée et la refouler vers le bas dans un tuyau aboutissant à la cornue 17. Ce tuyau est muni d'une vanne ou robinet conve- nable 53. Un tuyau 54 peut être prévu pour évacuer le flui- de drainé et le ramener dans la cuve de digestion, par exem- ple.
55 est un tuyau aboutissant au déshydrateur et par lequel on peut faire passer des gaz chauds qui contri- buent à sécher la matière, ou bien , si on le désire, on peut conduire la matière à un dispositif d'aspiration convenable -- non représenté -- qui facilite le séchage.
La corne 17 constitue un mode de réalisation d'un dispositif permettant de convertir la matière organique en une matière susceptible d'être utilisée pour filtrer les eaux d'égoût admises. Ceci s'obtient de préférence en car-. bonisant cette matière, par exemple par une distillation destructive, dans une cornue convenable, dans le but de ,produire aussi des gaz utilisables. La matière à traiter est introduite dans la cornue par l'intermédiaire d'un obturateur 53 et est chauffée dans cette cornue à une tem- pérature à laquelle la matière organique se décompose en pro- duisant des gaz et un résidu carbonisé analogue au coke.
On peut.faire passer les gaz engendrés dans la cornue à travers le déshydrateur, puis dans une conduite principale ou barillet 56, et les soumettre ensuite à tout traitement propre à éliminer les sous-produits nuisibles ou de va- peur. Le résidu, est composé du coke initialement distribué aux couches filtrantes et de la matière organique recueillie
<Desc/Clms Page number 13>
puis carbonisée.
Si l'on désire utiliser ce résidu à titre de coke pour renouveler les couches filtrantes ou la partie desdites couches qui peut être nécessaire, on peut faire passer ce résidu sur un tamis convenable 19, puis sur une bande transporteuse 20 (voir fig. 1) qui le ramène aux fil- tres 23 et 24 de façon à renouveler la couche filtrante de ces filtres au fur et à mesure qu'il peut être nécessaire pour maintenir le niveau de matière filtrante qu'ils ren- ferment.
On remarquera que le procédé qui vient d'être décrit est cyclique ou continu, puisque la matière fil- trante initiale peut être réutilisée continuellement.
En fait, le coke initial est amélioré comme matière fil- trante par la carbonisation de la matière organique logée dans ses pores, car non seulement la quantité de coke aug- mente constamment, mais les pores deviennent plus petits et plus aptes à recueillir les fines particules de matière organique des eaux d'égoût. Le coke résultant est aussi un bon combustible sans fumée et de grand pouvoir calorifi- que. Lorsqu'on le brûle dans un générateur de gaz pauvre ou gazogène, il maintient le coke fragile et facilement pulvérisable qui résulte du traitement de carbonisation et l'empêche d'être entraîné par le courant de gaz hors du ga- zogène.
Comme la quantité de coke initialement fournie aux couches filtrantes augmente au coursdu traitement par suite des apports continuels de résidu de coke résultant de la carbonisation de la matière organique séparée, la quantité de coke produite est toujours supérieure à celle qui est nécessaire pour renouveler les couches filtrantes. Dans le mode de réalisation représenté dans le dessin, 22 désigne un gazogène ou générateur de gaz à l'eau ou de gaz pauvre dans lequel le coke en excès peut être transféré de la cornue 17 par le transporteur 21 et converti en gaz cornbus-
<Desc/Clms Page number 14>
tible. Le gaz à l'eau ou gaz pauvre ainsi engendré peut ''' être mélangé avec les gaz de la cornue et (ou) les gaz provenant de la digestion, par exemple dans le barillet
18.
Il va desoi qu'on peut transformer en gaz dans le gazogène 22 une proportion plus grande du coke provenant de la cornue 17 et utiliser une certaine quantité de coke supplémentaire provenant d'autres sources pour re- nouveler la couche filtrante, ou qu'on peut utiliser de quelque autre manière le coke de la cornue 17.
On a décrit le mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, mais il est évident que celle-ci est susceptible de recevoir un grand nombre de modifications sans s'écarter de son esprit.
<Desc / Clms Page number 1>
"PROCESS AND APPARATUS FOR TREATING EGCUT WATER,
AND SIMILAR MATERIALS
This invention relates to a method and apparatus for treating sewage, and the like, more particularly with a view to separating organic matter therefrom and converting it into useful products. The invention also comprises a cyclic process in which the materials necessary for the continuation of the process are provided by the treated waste.
As cities and towns grow, the problem of disposing of water and household waste, rubbish and other organic waste becomes more difficult to solve and, so far, this problem
<Desc / Clms Page number 2>
has not received a fully satisfactory solution. The processes applied to this day to an extent large enough to warrant mention were, with very rare exceptions, such as those in which the material was transformed into fertilizer, processes aimed simply at disposing of residues and involving not only the destruction of any commercial value that these residues were likely to have, but also a significant expense to carry out this destruction.
In addition, the previous processes, especially those in which we recovered fertilizers or soap grease, but also - although to a lesser degree - those which destroyed the waste, had the serious drawback that the proximity of the places where the The operation was unpleasant or (and) unhealthy for the man's stay.
Numerous expedients have already been used to get rid of sewage. The easiest way is to throw them back into some river or estuary.
This method is obviously unhygienic and leads to the formation of large deposits of organic matter in the form of sludge which, apart from being harmful from a health point of view, have the drawback of gradually filling the watercourses in which they are are deposited. Another method is to run the sewage over layers of sand and allow the liquid to infiltrate.
As the sludge settles on the diaper and in its pores, the filter media must be removed and disposed of at regular intervals. Various methods have been proposed for treating sewage water, but these methods are expensive and moreover have such drawbacks that most of them are only applicable as a second best option.
The present invention makes it possible to treat sewage in a manner which avoids the inconvenience likely to result from such treatment for persons living in
<Desc / Clms Page number 3>
in the vicinity of the installation and which converts organic matter into products which are useful or whose kind and quantity are such that they are suitable for constituting the major part of the materials necessary for the continuation of the process. It thus becomes possible to get rid of said materials by a continuous and self-sustaining process, this process requiring little supervision and nevertheless adapting satisfactorily to the most frequent variations. large which are likely to occur in the flow of sewage and in the type of residual matter it contains.
The residual organic matter can be separated almost completely from the liquids and recovered. An important advantage of the process is that it converts sludge or other organic material into suitable filter material for application in the treatment to filter the sewage to be treated.
From a certain point of view, the invention comprises a cyclic process for treating sewage, etc., which consists in filtering this water through a layer of suitable filter material, preferably composed of relatively large pieces of coke. porous, to gradually remove parts of the filter material as well as the organic matter that has settled on it, preferably from the point (or vicinity of the point) at which the water is admitted, then subjecting the material thus removed (added in the case of crushed organic waste) to organic digestion if this is desirable, then converting the organic material into a suitable filter material,
which is preferably achieved by carbonizing the organic substances by a destructive distillation giving a product analogous to coke and usable gases, and then applying the original filter material and the converted material carried by it to the filtration of water , what
<Desc / Clms Page number 4>
is preferably obtained by returning said materials to or near the outlet of the effluent liquid. There is thus obtained a process whereby the filtered off material is converted into a material which serves to filter further quantities of sewage and which is therefore capable of being regenerated.
Of course, this process can be carried out in very different ways and the phases which have just been enumerated are likely to be modified considerably, just as a large number of devices can be devised to carry out the process without s. to depart from essential characteristics of the invention. The description which follows and the details of the apparatus shown in the accompanying drawing are therefore only intended to illustrate the invention and do not limit it in any way.
In the accompanying drawing, which shows an embodiment of the invention currently preferred by the inventor:
Fig. 1 is a schematic representation showing the relationship between the various parts of the apparatus.
Fig. 2 is a larger scale vertical section on 2-2 (Fig. 1) of a digestion tank which can be applied if desired.
Fig. 3 is a vertical section of the filtration tanks along 3-3 (fig. 1).
Fig. 4 is a longitudinal vertical section of the dehydrator.
Fig. 5 is a plan view of the four units of the filter layer and the digestion tank.
In fig. 1, the sewage passes through a suitable filter layer, shown at 23,
<Desc / Clms Page number 5>
parts of which are successively removed by a conveyor 31 which removes the filter material and organic material deposited on it from the lower end of the layer and brings them to the next processing point. It is preferable to then subject the material to organic, preferably anaerobic, digestion in digestion tank 13, and to add organic detritus reduced to pieces by a mill 14.
Whether or not digestion is applied, the filter material and the collected organic material are finally transported (by the conveyor 60 in the illustrated embodiment) to an apparatus suitable for making the collected organic material suitable for reuse as filter material. This can be accomplished by passing said material through a dehydrator 16 and then into a retort 17 where it is subjected to destructive distillation producing a fuel gas and a residue of coke or the like. This residue can then be fed, via a suitable screen 19, onto a conveyor 20 which returns it to the filter apparatus for reuse in the process.
In fig. 1, other characteristics have also been shown which will be described in more detail below and which can be applied if desired.
We will now refer to the fies. 3 and 5. The sewage arrives through a pipe 25 to a suitable filter which, in the present example, is composed of four units or layers of which three are designated 2 3 and the fourth is 24. , a provision which has been found to be very satisfactory and which provides certain advantages.
The filter material, indicated by the dotted areas, can of course be composed of various substances, but it has been found in practice that porous coke in relatively large pieces gives excellent results and it is this material preferred by the inventor. because while allowing. to the liquid of pas-
<Desc / Clms Page number 6>
The insoluble matters of the tasting waters, and in particular the particles constituting the sludge, settle fairly freely through the interstices existing between the pieces, and settle easily on said pieces and in the pores of the loose wire material.
The coke which has been found most suitable for this purpose is a coke obtained, for example, by coal from Follette, Tennessee, which has been subjected to low temperature distillation beginning at about 3200 C and s 'gradually raising to 6000 C. This treatment leaves a coke which is extremely porous on the inside but is smooth and quite dense on the outside. To convert this coke into a desirable filter material it is good to break it into relatively large pieces , preferably as they pass through a 2.5-centimeter mesh screen *
It is best to give each of the filter units or layers the shape of a cone, as shown,
or a similar form suitable for forcing the sewage to pass through the unit up from the lower end to the upper end of said unit. Various constructions can be applied to direct the sewage towards the lower end of the layer, but it is preferable to provide in each unit a baffle plate 26 constituting a compartment into which the water which descends is introduced. in this compartment and pass around the lower end of the baffle, as shown in dotted lines in fig. 3, to penetrate the lower part of the filter material. The particular construction shown has several advantages.
If the filter has a conical shape, the liquid spreads laterally and the speed of its flow decreases as it rises, which apparently results in better deposition of the sludge. In addition, it is
<Desc / Clms Page number 7>
thus easier to remove the material from the lower end of the diaper using the conveyor 11, 12. As successive elements of the diaper are removed in this way, the weight of this diaper forces it to be removed. descend under the action of gravity, and this movement results in lowering the filtering material in the opposite direction to the upward movement of the sewage.
This construction further allows the more contaminated material, which is at the lower end of the diaper to be removed first, while allowing a new amount of fresh filter material to be introduced at the upper end. or outlet of the effluent liquid. As the filter material descends, it also causes the pieces of coke to move relative to one another, which is advantageous as it will be explained /
In the embodiment shown, the effluent liquid goes through pipe 29 to the next unit, behind the baffle 26 of this unit, passes through the filter material of this unit and arrives at the third unit, from where it passes from the same way in the fourth unit 24.
The three units 23 can be of identical construction, as shown. The fourth unit 24 could also be of the same construction, but an example of a device for sterilizing the effluent liquid, if desired, is shown at 30. This device may consist of a coil of metal wire through which a high frequency or other electrical discharge is passed sufficient to kill or substantially kill any remaining bacteria. Obviously, sterilization of this kind will not be necessary in all cases.
To remove the filter material with the organic material deposited on it, a wide variety of mechanisms can be provided.
One of these mechanisms has been shown in the form of a conveyor belt 11 provided with projections 31
<Desc / Clms Page number 8>
(fig. 1) partially enveloped by a box or duct 12. This conveyor descends to the lower end of the filter inside the baffle 26 so as to remove successive parts of the filtering material and to drive them towards the top. 27, 27 denote openings provided in the baffle 26 and at the edge of which there are internal projections suitable for preventing their obstruction. As the filter material is removed, the remainder of the layer descends under the action of gravity, and in this action the layer ruptures and the individual pieces continually offer new faces to the liquid flow.
This is an advantage in that the pieces collect in their pores a greater amount of sludge particles than would otherwise be the case.
The conduit 12 is also provided, in the illustrated embodiment, with a branch which extends downwards, enters the digestion tank and through which the material falls from the conveyor. 32 denotes a pipe screwed into the elbow of the duct 12 and allowing the gas liable to accumulate therein to be removed therefrom. The lower part of the short branch of the duct 12 can drop below the level of the liquid contained in the digestion tank and can be !. operated vertically, as shown, to prevent the accumulation of an excessive amount of gas from the digestion vessel.
In the construction shown, in which the filter is divided into several distinct units, each of these units is provided with a conveyor (indicated generally at 12), and these various conveyors, of similar construction, draw and transport successive parts of the respective filter layers in the same manner as that previously described for the first unit. It will be noted that, in each of the units,
<Desc / Clms Page number 9>
the sewage moves upwards in counter-current with respect to the movement to which the filter material is subjected by the effect of the removal carried out at its lower end.
If the removed material is to be digested prior to its carbonization, which is preferred by the inventor, this digestion can be carried out in the apparatus shown. In this case, 13 represents a relatively large storage and digestion vessel. A construction of this kind has several advantages. It is well known that in some cases where it is a matter of getting rid of sewage, the flow of such water is much greater at certain times or days than at others. For example, in village and similar places, the volume of sewage on Sundays or holidays may be several times that on other days. It is preferable that the installation is arranged to take account of flow "peaks" of this kind.
It is therefore desirable to have a storage tank large enough to collect the "tip" of. flow during the time necessary without this obliging to provide a number of retorts or other carbonization devices corresponding to the peak flow. The ability of the filter media to handle such increased throughput is limited only by the rate at which the used filter material can be removed and the rate at which fresh filter material can be supplied. The tank 13 can therefore behave like a storage tank at the same time as a digestion apparatus, and the peak flow can be treated by increasing the rate of material feed. filtering of the filter units and the rate of extraction of the used filter material.
The digestion of the removed material has the advantage that it is possible to take advantage of the usable gases liable to
<Desc / Clms Page number 10>
to be generated, for example for drying the sludge. Although the digestion can be carried out in various ways, as is evident to those skilled in the art, it is preferable to carry out by an anaerobic process.
In this digestion vessel, conditions favorable for anaerobic digestion are maintained, which converts a significant portion of the organic matter present into combustible gas mainly composed of methane. In the illustrated embodiment, the raw materials are distributed to the upper part of the mass and, as digestion proceeds, these materials descend to the lower end of the conical tank from where the residue, when sufficiently digested, is transferred by conveyor 15 to dehydration screen 16 in which most of the water can be separated from the material.
Reference will now be made to the digestion tank 13 of FIGS. 1 and 2, this tank representing an embodiment of an apparatus of this type. The vessel 13 preferably has an approximately conical shape and is closed by a cover 36. 41 denotes an exhaust pipe through which the gas generated can pass.
The level of the liquid, indicated at 34, is maintained by an overflow 43, the position of which can be suitably adjusted using a screw 460 Baffles 35 descend to the level of the liquid and enter troughs or gutters 39 constituting one embodiment of a skimming device capable of being applied, if desired. As the consecutive baffles constitute between them, the gas generated is forced to pass around the lower end of each baffle to enter the next left compartment, this gas entraining part of the grease and oil. which float.
The gas, fat and oil are eventually collected in.
<Desc / Clms Page number 11>
the compartment 37 which contains an adjustable drain pipe 40 and through which the grease and oil can escape.
If it is desired to subject the effluent liquid from the digestion tank to additional filtration, a filter column 33 - composed of coke or other filtering material - can be formed using a chi - 4'la cane which separates this part of the tank from the remaining part. 49 denotes a hopper through which fresh filter material can be introduced. To collect and evacuate the gases likely to have been generated in the filtering column 33 or to enter this column, orifices 47 can be provided. To prevent the liquid from passing directly: nent from the digestion tank proper to the filter column, a box 48 'open to the side of the ports but otherwise closed may be provided, together with a discharge pipe 48 which discharges into the upper part of the vessel.
42 denotes a suitable register capable of being moved as shown at 50 and with the aid of which the communication between the tank proper and the filter column can be suitably adjusted. '
51 shows the heating coils which can be provided, if desired, to control the temperature of the material being digested.
If it is desired to add residual organic material such as household refuse, this can be done by grinding this waste with the aid of a suitable grinder indicated at 14 in FIG. l, where the crushed organic material can enter the digestion tank.
The digested organic matter and the filtering material, both that withdrawn from the filter layer and that descending in the filter column 33, move gradually under the action of gravity to the end.
<Desc / Clms Page number 12>
bottom of the tank, from where they can be removed by a conveyor belt 60 located in the box 15 and be distributed to a dehydrator 16 which removes most of the water. This dehydrator can be of any suitable construction. In fig.
4, there is shown in more detail an embodiment which includes downward sloping screens 52 and Archimedean screws 57 which can be used to divide the dried material and force it down into a chamber. pipe terminating at retort 17. This pipe is provided with a suitable valve or tap 53. A pipe 54 may be provided for discharging the drained fluid and returning it to the digestion tank, for example.
55 is a pipe leading to the dehydrator through which hot gases can be passed which help to dry the material, or, if desired, the material can be led to a suitable suction device - not shown - which facilitates drying.
The horn 17 constitutes an embodiment of a device making it possible to convert the organic material into a material capable of being used to filter the admitted sewage. This is preferably obtained in car-. improving this material, for example by destructive distillation, in a suitable retort, with the aim of also producing usable gases. The material to be treated is introduced into the retort via a shutter 53 and is heated in this retort to a temperature at which the organic material decomposes to produce gases and a carbonized coke-like residue.
The gases generated in the retort can be passed through the dehydrator, then into a main line or barrel 56, and then subjected to any treatment to remove harmful byproducts or vapor. The residue is composed of the coke initially distributed to the filter layers and the organic matter collected
<Desc / Clms Page number 13>
then charred.
If it is desired to use this residue as coke to renew the filter layers or the part of said layers which may be necessary, this residue can be passed through a suitable sieve 19, then over a conveyor belt 20 (see fig. 1). ) which returns it to filters 23 and 24 so as to renew the filtering layer of these filters as and when it may be necessary to maintain the level of filtering material which they contain.
It will be noted that the process which has just been described is cyclic or continuous, since the initial filter material can be reused continuously.
In fact, the initial coke is improved as a filter material by the carbonization of the organic matter lodged in its pores, because not only the quantity of coke is constantly increasing, but the pores become smaller and more able to collect the fines. particles of organic matter in sewage. The resulting coke is also a good smokeless fuel with high calorific value. When burned in a lean gas or gasifier generator, it retains the brittle and easily pulverizable coke which results from the carbonization treatment and prevents it from being entrained by the gas stream out of the gasifier.
As the amount of coke initially supplied to the filter layers increases during processing as a result of the continual inputs of coke residue resulting from the carbonization of the separated organic material, the amount of coke produced is always greater than that required to renew the layers. filtering. In the embodiment shown in the drawing, 22 denotes a gasifier or generator of water gas or lean gas in which the excess coke can be transferred from the retort 17 by the conveyor 21 and converted to the horn gas.
<Desc / Clms Page number 14>
tible. The water gas or lean gas thus generated can '' 'be mixed with the gases from the retort and (or) the gases from digestion, for example in the barrel
18.
It should be noted that a larger proportion of the coke from retort 17 can be converted to gas in gasifier 22 and some additional coke from other sources can be used to renew the filter layer, or that may otherwise use retort coke 17.
The presently preferred embodiment of the invention has been described, but it is obvious that the latter is capable of receiving a large number of modifications without departing from its spirit.