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BREVET D'INVENTION " APPAREIL PGUR LA DIGESTION DE BOUE D'EAUX D'EGOUT " Conv.Int. : Priorité d'une Penaude de brevet d'invention dénoséeen Grande-Bretagne le 12 mars 1935 par Henry J. TALBCT.
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La présente invention concerne les appareils pour le traitement distinct, par digestion, de matière organique et spécialement de la boue d'eaux d'égout, appareils com- prenant un récipient clos dans lequel la matière est soumise à une action bactérienne et qui est pourvu de dispositifs s pour recueillir le gaz dégagé au cours au procède.
On sait qu'il est avantageux de chauffer la boue en cours de digestion, en particulier par temps froid, et uivers dispositifs ont été employés dans ce but. L'invention a pour l'un de ses objets d'offrir un moyen de chauffage perfectionné et plus efficace, en particulier pour des diges-
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teurs de très grandes dimensions où un chauffage uniforme ae toute ia masse de boue est très difficile a accomplir.
.L'invention offre également un moyen perfectionné de remuer -La Matière en cours de digestion pour aider à la séparation de liquide et, aussi, pour obtenir une consistance plus uniforme du contenu lu bassin et aider l'action bactérienne.
Elle offre en outre, en association avec les moyens collecteurs de gaz, un moyen perfectionné de supporter le mécanisme en mouvement, tel que racles, briseurs d'écume et agitateurs, situé a l'intérieur du bassin.
Suivant l'invention, des serpentins ou éléments de chauffage sont montés pour tourner autour d'un axe vertical à travers .La masse de matière contenue dans le digesteur et sont, de préférence, associés avec, ou portés par, le mécanisme à racles pour effectuer un déplacement progressif de la matière à une décharge et/ou aux dispositifs briseurs d'écume.
Suivant une caractéristique de l'invention, les serpentins ou éléments de chauffage sont disposés pour former une série de barres ou tiges sensiblement verticales qui sont mues dans des chemins horizontaux et qui, par leur passage à travers la matière, créent des courants de liquide ascendants et âpaissisent la boue de la manière dont cela se fait dans l'épaississeur dit à"cloture de lattes". Dans une bonne aisposition, les serpentins de chauffage sont arrangés en une série de boucles verticales entre .Les b@as des racles de décharge et les bras briseurs d'écume du digesteur.
Des moyens convenables du type rotatif à presse- étoupe, sont prévus pour relier les tuyaux d'amenée et de
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retour du fluide de chauffage au système de serpentins de chauffage en mouvement.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le système mobile à l'intérieur du digesteur, système qui peut comprendre les racles de décharge, les dispositifs briseurs d'écume et agitateurs, les éléments de chauffage , etc. est supporté, de façon à pouvoir tourner, par un support central qui peut également porter le mécanisme de commande et il est prévu une cloche flottante, collectrice de gaz présentant une forme annulaire et entourant le support central. En outre, la connexion des tuyaux d'amenée et de retour, pour le fluide de chauffage, au système de serpentins de chauffage en mouvement est obtenue au moyen d'un collecteur ou distributeur fixe à presse-étoupe, faisant partie du supportcentral, etd'une partie capable de tourner qui peut être supportée et mise en rotation par le même moyen qui supporte les autres parties du mécanisme rotatif.
De plus, la cloche collectrice de gaz est munie, en son centre, d'un joint hydraulique porté par le mécanisme rotatif du digesteur.
Les dispositifs briseurs a'écume peuvent comprendre des éléments s'étendant de bas en haut qui coopèrent avec des dispositifs fixes comprenant des éléments s'étendant de naut en bas, supportés par les côtés du digesteur.
Sur les dessins ci-joints, qui représentent tant d'une manière quelque peu schématique qu'en détail une réalisation preférée de l'invention qui n'est toutefois donnée ici qu'à titre d'exemple, car il est évident qu'on pourrait y apporter des changements et des moaifications
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sans que cela doive être considéré comme une dérogation à l'exprit de l'invention :
Fig. 1 est une coupe verticale, quelque peu sché- matique, représentant la relation générale de certaines ça- ractristiques essentielles, ou entrant dans la constitution, d'une forme d'exécution de digesteur réalisant l'invention.
Des figs. 2 à 13, qui représentent complètement et en détail une réalisation industriel-Le de l'inventicn:
Fig. 2 est une élévation extérieure du digesteur,
Fig. 3 en est un plan , en partie brisé;
Fig. 4 en est une coupe verticale;
Fig. 5 est une coupe horizontale suivant 5-5 , fig. 4 ;
Figs. 6 et 7 représentent collectivement, en coupe verticale, a plus grande échelle que fig. 4, certains déails ainsi que l'assemblage et l'arrangement de certaines parties les unes par rapport aux autres ;
Fig. 8 est une coupe horizontale, suivant 8-8, Figs. 6 et 7 à la même échelle que ces dernières Figs. ;
Fig. 9 est une coupe verticale suivant 9-9, fig. 8 ;
Fig. 10 est une coupe verticale suivant un plan indiqué par la ligne 10-10 sur la fig. 9 ;
Fig.
Il est une vue en perspective représentant, en traits continus, les serpentins de chauffage et, en pointillé, certains bras ou parties par lesquels ils sont portas, ou avec lesquels ils sont directement associés, et indiquent en outre la façon dont le fluide de chauffage est conduit aux serpentins et dont le fluide refroidi, ou de
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retour, est emmené de ceux-ci après qu'il a rempli son office ;
Fig. 12 qui est une coupe verticale suivant 12-12, fig. 13 et
Fig. 13 , qui est une coupe hori zontale suivant 13-13 , fig. 12, représentent collectivement, à plus grande échelle que Figs. 6, 7 et 8, les détails de certaines des parties agissantes situées à la partie centrale supérieure du digesteur et
Fig. 14 représente une modification dans laquelle le distributeur à presse-étoupe fait partie du support central qui supporte le mécanisme rotatif et où la partie tournante du presse-étoupe et le chapeau de celui-ci sont supportés et mis en rotation par le mécanisme lui-même.
Le digesteur de l'invention est un récipient relativement étanche aux gaz, désigné dans son ensemble par 1. Il comprend un bassin de digestion, 2, et est construit de manière à présenter intérieurement, pour recevoir et contenir le liquide ou boue, une chambre 3 dans laquelle une masse de boue est maintenue à un niveau marqué N.L. et déterminé par ie déversoir de trop-plein 4 . Avec ce bassin est directement associée une cloche flottante 5 offrant intérieurement, par en-dessous, un espace récepteur et collecteur de gaz ±.
Il est prévu, en 7, un moyen grâce auquel la boue peut-être facilement amenée à l'intérieur du bassin et grâce auquel, aussi, le digesteur sera maintenu relativement étanche aux gaz peu importe que de la boue soit ou non en cours d'alimentation à l'intérieur du digesteur.
Le digesteur est pourvu d'un mécanisme possédant des éléments montés de manière à tourner dans le bassin pour agir sur la boue ou masse de liquide y contenue, à sa-
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voir: des éléments capables de tourner horizontalement, 55, portant des rouables ou racles 56 pour effectuer un r aclage et un transfert de la boue déposée, éléments dont certains ont pour rôle de briser toute couche d'écume qui se rassemble, ou tend à se former, dans la région supérieure du bassin 2 et dont d'autres sont prévus sous la forme de serpentine de chauffage et ont pour rôle de chauffer la boue qui se trouve dans le digesteur.
La construction possédant ou offrant les éléments capables de tourner horizontalement dont il vient d'être question est désignéepar 8 et il en sera parfois question ici comme du mécanisme rotatif agissant sur la boue.
Le bassin 2 possède un fond 9, une paroi verticale 10 et une colonne ou pilier central fixe 11 qui s'élève sensiblement au-dessus du niveau normal de la masse de liquide ou boue maintenue à l'intérieur du digesteur. Le bassin 2 est également pourvu d'une fosse de décharge, 12 , pour recevoir les solides, déposés, raclés de diverses sections du fond du bassin et transférés à cette fosse en raison du mouvement tournant, horizontal, des bras portant les racles. Les bras 55 et les racles 56 dont il vient d'être question constituent des éléments importants de ce que l'on peut appeler les dispositifs racleurs de boue 13.
Le bassin est de section circulaire. Les dispositifs racleurs de boue 13 sont montés de manière à tourner concentriquement au pilier ou colonne il. c'est-à-dire autour de ce pilier, et comme cela vient d'être indiqué ils fonctionnent collectivement pour racler des diverses sections du fonc. du bassin la boue déposée et pour entraîner, cornue
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par une sorte de labourage, la boue ainsi raclée par eux vers et dans la fosse 12. De cette dernière, les solides déposés, sous la forme de boue, sont retirés d'une manière convenable, par exemple: au moyen du tuyau 14.
En ce qui concerne maintenant le moyen d'alimentation 7, celui-ci comprend une poche réceptrice d'alimen- tation,15, dans la partie supérieure de laquelle la boue qui arrive est livrée, en 16, par un tuyau d'amenée 17. De la partie inférieure de cette poche 15 s'étend un tuyau en U 18 à travers lequel la boue d'eaux d'égout passe, de la poche 15, de préférence à la partie supérieure de la chambre à liquide 3 à l'intérieur du bassin 2.. Il est évident que -La construction de nourrice que l'on vient de décrire assure une disposition relativement étanche aux gaz et que cette nourrice sera maintenue étanche aux gaz même si le niveau dans ..le digesteur vient, par suite de quelque circonstance anormale, à tomber au-dessous de l'extrémité supérieure ou de surtie au tuyau en U 18.
Le tuyau d'évacuation de boue 14, sus-mentionné, possède une haute partie montante, 19, qui peut être munie d'un branchement 20 , commande par robinet, qui se termine à un niveau un peu inférieur à celui de l'extrémité supérieure 21 de la partie 19. Si le branchement 20 est fermé, il n'y a pas de décharge normale de boue par la partie 19, puisque l'extrémité supérieure 21 de celle-ci est bien audessus du niau normal N.L. Si l'on marche avec le bran- chement 20 fermé, le rôle principal du tuyau 19 est alors d'offrir une ouverture utilisable pour l'introduction d'un dégorgeoir si le tuyau 14 venait à se trouver obstrué.
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Du tuyau 14 part une conduite ou/tuyau 22, commandé par robinet, au moyen duquel on retire de la boue de la partie inférieure du bassin comme et quand on le. désire.
Certaines conditions de fonctionnement peuvent indiquer l'opportunité d'employer un/écoulement divise, de l'intérieur du bassin du digesteur et, pour cela, il est possible d'ouvrir le robinet du branchement 20 et de permettre ainsi un passage dévié d'une partie de la boue déposée de la partie inférieure du bassin, par le tuyau 14, au-delà du robinet prevu sur le branchement 20, d'où la boue débordera dans la boîte de trop-plein 23, et un passage direct, simultané, de .Liquide surnageant de la partie supérieure de la chambre 3. du bassin, par l'ouverture 24, par-dessus -Le déversoir 4, dans la boite de trop-plein 23. Le contenu, capable de couler, de la boite 23 sort de celle-ci par le tuyau de décharge 25.
Le gaz est retiré de l'intérieur du digesteur par le tuyau d'évacuation de gaz 26.
On a fait aliusion ci-dessus au mécanisme agissant sur la boue et désigné dans son ensemble par 8 ainsi qu'au fait que ce mécanisme comprend les dispositifs racleurs de boue 13.
Le mécanisme 8, agissant sur la boue, esc tout entier supporté par le pilier central 11 et peut tourner autour de celui-ci.
Le pilier 11 porte une plate-forme 27 sur laquelle sont montes un moteur 28 et un mécanisme réducteur de vitesse et de transmission de mouvement, 29, comprenant une roue dentée 30. Cette roue 30 constitue donc un organe de
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commande qui engrène avec une couronne à denture intérieure, 31 , menée par elle.
La couronne 31 est reliée au mécanisme tournant 8 ou faitpartiede ce mécanisme qui est entièrement supporté par le pilier 11 et, plus particulièrement, par l'intermédiaire d'une section porteuse annulaire fixe 32 qui se trouve sur la plate-forme 27 ou qui en fait partie.
Dans la construction représentée, la couronne 31 peut être considérée comme un élément annulaire, supporté de manière à pouvoir tourner, qui est porté et guidé par la section porteuse annulaire fixe 32. Le mécanisme capable de tourner horizontalement, 8, possède un tambour ou cage 33 qui descend de la couronne dentée 31 et est porté par celle-ci. Ce tambour ou cage, dans la construction représentée, descend de l'extérieur du digesteur à l'intérieur du bassin sur sensiblement toute la hauteur de celui-ci et est guidé, de manière à se trouver empêché de s'incliner, par tout moyen convenable tel que des élémentsguides convenables pourvus de blocs ou de galets 34.
La partie de corps de cette cage 33, et plus particulièrement sa partie supérieure qui descend dans la boue, est de préférence tubulaire et fait partie d'une cuvette de joint hydraulique 35 propre à contenir un liquide obturateur 36 qui est de préférence autre que les eaux d'egout subissant la digestion dans le bassin. La cuvette 35 , en question, est annulaire en plan et en forme de U en section transversale.
Il est bon de préciser ici que la cloche ¯5 comprend un dessus ou calotte 37 et des rebords, externe et interne, descendants 38 et 39 . Cette cloche est , bien en-
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tenau , étanche aux gaz et renferme, en-dessous d'elle et entre ses rebords interne et externe, l'espace récepteur de gaz 6. Le rebord interne 39 plonge constamment dans ie liquide obturateur, 36, que confient la cuvette 35. Le rebord externe 38 s'étend jusque tout près de la partie la plus interne :le La paroi verticale 10 au bassin et plonge dans la boue que contient ce bassin.
Le résultat de -L'immersion du rebord interne 39 dans le liquide obturateur 36 et du rebord externe 38 dans la niasse de boue en cours de digestiun dans le bassin est une disposition étanche aux gaz qui empêche que au gaz s'échappe de l'espace 6, en aescendant le long des rebords 38 et 39 , puis en passant sous les bords inférieurs de ceux-ci, à l'at- mo sphère.
La couronne dentée, capable de tourner, 31 et le tambour ou cage 33 qui en pend constituent un ensemble qui , entièrement supporté par le pilier 11 , est monté de façon à pouvoir tourner autour de ce pilier sous l'action de forces y appliquées à l'extérieur du digesteur, c'est-adire de forces appliquées par la roue dentée 30 à la couronne dentée 31.
Le mécanisme 8, agissant sur la boue, possède les bras radiaux, supérieurs et inférieurs, 45 et 46 . Chacun de ces bras est directement relié, par son extrémité interne, au tambour ou cage 33 de manière que le bras se trouve entièrement porté et commandé par l'intermédiaire de ce tambour ou cage. Les bras 45 et 46 ont de préférence une formation en/treillis, comme ceile représentée clairement sur
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la fig. Il ce qui fait qu'ils sont relativement rigides.
De chacun desbrassupérieurs 45 s'élèvent des doigtswrti- eaux horizontalement espacés, 47, 48, et 49 , constituant des éléments briseurs d'écume horizontalement mobiles. Des parois 10 du bassin, s'étendent des potences fixes 50 dont chacune présente une membrure supérieure ou s'étendant à peu près horizontalement, 51, d'où descendent des doigts 52, 53 et 54 horizontalement espacés, qui constituent des éléments briseurs d'écume fixes coopérant avec les doigts briseursd'écume hori zontalement mobiles47, 48 et 49. A mesure que ceux-ci se meuvent dansun chemin horizontal, ils pénètrent dans, et passent à travers, les espaces délimités par les doigts pendants 52,53 et 54 , avec ce résultat qu'un mécanisme briseur d'écume efficace est ainsi réalisé.
Chaque bras radial inférieur 46 présente un élément 55 par le quel lesraclesou rouable56 sont portés etd'où ceux-ci pendent.
Il a été question, précédemment, de serpentins de chauffage. Ceux-ci sont désignés par 60 et 61 . Ils comprennent des éléments en boucle présentant des parties qui sont relativement droites et qui s'étendent vertioalement de, sensiblement, la partie inférieure de l'intérieur du digesteur à la partie supérieure de la chambra 3 de celui....(}-3... Les parties inférieures de ces serpentins de chauffage sont directement reliées aux bras inférieurs 46 et sont portées par ceux-ci, tandis que les parties supérieures des serpentins sont directement reliées aux bras supérieurs 45 et portées par eux.
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Les serpentins de chauffage 60 et 61 sont reliés en série, comme on le voit clairement sur la fig. 11, et ils sont associés avec une nourrice prévue en 70.
La nourrice 70 comprend une section tubulaire fixe 71 se terminant dans une section réceptrice de fluide chaud, 73, existant dans une enveloppe 74 capable de tourner. Le fluide de chauffage arrivant est amene par le tuyau 72 qui s'élève dans la section tubaiaire fixe et, de là, dans la section 73 , réceptrice de fluide chaud.
L'enveloppe tournante 74 de la nourrice possède également une section réceptrice de fluide de retour, 75, qui est constamment en communication directe avec une section tubulaire fixe, 76, de la nourrice. Cette dernière section 76 est reliée directement avec un tuyau de retour 77 partant du dessous du digesteur.
Un tuyau 78 va de la section réceptrice de fluide chaud 73 de l'enveloppe capable de tourner 74 à l'extrémité d'entrée, 79, des serpentins de chauff age. Un tuyau 80 va de l'extrémité de sortie des serpentins de chauffage a la section réceptrice de fluide de retour, 75, de l'enveloppe capable de tourner,
Les tuyaux 78 et 80 , dont il vient d'être question, tournent avec le mécanisme 8 agissant sur la boue.
Le tuyau d'amenée de fluide chaud, 72 , et le tuyau de fluide de retour 77 possédent une partie Horizontale noyée dans la construction qui constitue le fono au bassin. Ils présentent également une partie verticale essentiellement située à L'intérieur du tambour, ou cage, tournant 33, mais extérieurement au pilier 11. Il serait possible de faire ce
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pilier creux et de faire passer ces parties de tuyau ver- ticales à travers la partie centrale dudit pilier.
La cloche 5 est pourvue d'éléments de guidage situé en dehors du rebord externe descendant. Ces éléments de guidage, qui sont désignés par 91 coopèrent avec des élé- ments de guidage correspondants tels que des galets 92 qui sont portés par des plaques de support 93 fixées à l'inté- rieur de la partie supérieure de la paroi 10 du bassin. Les éléments de guidage 91 présentent des rainures 94 (figs. 8 et la) dans lesquellesles galets 92 roulent etavec les- quelles ces galets coopèrent. Ces rainures sont disposées de façon qu'elles s'étendent, en fait, suivant des chemins sensiblement hélicoïdaux parallèles.
En d'autres termes, on peut dire que chacun de ces éléments de guidage rainées 91 présente une inclinaison de haut en bas et d'arrière en avant par rapport à une ligne verticale. Ils sont, de pré- férence, disposés symétriquement autour de l'extérieur de la cloche et sont prévus de manière à assurer une position re- lativement de niveau et uniforme de cette cloche, à mesure qu'elle mont,e et qu'elle descend, de façon qu'elle ne s'in- cline pas dans le cas où une charge anormale viendrait à être appliquée à une partie de sa périphérie comme ce serait le cas, par exemple, si quelqu'un pénétrait, et marchait, sur le dessus de la cloche.
Ces parties rainées inclinées ont pour effet d'obliger la cloche à se mouvoir, ou à tourner, comme un élément de vis guidé, autour d'un axe ver- tical à mesure qu'elle s'élève ou s'abaisse dans son en- semble.
Le moteur et la plupart des parties essentielles
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du mécanisme réducteur de vitesse et de transmission de mouvement sont situes à l'extérieur du digesteur, en la partie centrale de la cloche, ou au voisinage immédiat de cette partie. Il devient par conséquent nécessaire qu'un opérateur ait facilement accès au moteur, au réducteur de vitesse et aux parties y associées. Il est également bon d'avoir accès aux parties périphériques supérieures du bassin et de la cloche. A ces fins, il est prévu des escaliers 96 et des passerelles 97.
Il est bon d'avoir accès, à différentes hauteurs verticales, à l'intérieur du bassin dans le but d'essayer la boue qui se trouve dans ces parties ou sections du bassin et de contrôler par cela même le fonctionnement de l'ensemble du digesteur. A cette fin, il est prévu des tuyaux d'essai 101, 102, 103, et 104 (figs. 2 et 6) allant de l'intérieur du bassin a l'extérieur de celui-ci. Ces tuyaux d'essai sont pourvus de robinets qui se trouvent immédiatement au-dessus d'un bac 105 . Ce dernier est situé dans le voisinage des escaliers et on peut, par conséquent, avoir facilement accès aux robinets d'essai.
Le bac est pourvu d'un tuyau de vidange 106 aboutissant au tuyau 22 dont il a été question précédemment. La boue sortant au bac peut par conséquent passer par le tuyau 22 soit pour être ramenée directement dans le bassin du aigesteur par le tuyau 14 ou pour être emmenée au digesteur en continuant vers l'extérieur, à travers le tuyau 22 , selon les conditions particulières de fonctionnement existant au moment considère.
La fig. 1 représente schématiquement, d'une façon
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générale, les caractéristiquesfondamentales du digesteur dans son ensemble et on peut lire, en s'y reportant, la majeure partie de la présente description. Toute la description peut être lue complètement en se reportant à la réalisation plus spécifique et détaillée de l'invention telle qu'elle est représentée sur les figs, 1 à 13 inclusivement.