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BREVET D'IMPORTATION.
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PERFE#I!IONJ.ilEMEN'.I! AUX, CLARIFICATEURS POUR LA SEPARATION DE MATIERES SOLIDES-DES LIQUIDES.PAR SEDIMENTATION. Basé sur le brevet mexicain n 37. 309.
L'invention se rapporte à un olarificateur pour la séparation de solides des liquides par sédimentation. Elle est exposée ci-dessous plus particulièrement à propos d'un appareil destiné à clarifier des liquides du genre de ceux traités dans la défécation des jus de sucre de canne et de betterave.
Elle a pour but la réalisation d'un clarificateur à haut rendement, possédant un grand pouvoir clarifiant pour une capacité volumétrique donnée.
Elle a pour objet un clarifioateur pour la séparation de solides des liquides par sédimentation dans lequel le liquide à clarifier est introduit dans une chambre au sommet d' une tour et est obligé de passer au cours de sa descente par une
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zone verticale de décharge qui a une section horizontale utile croissante de haut en bas et qui se termine au bas de la tour en une chambre comportant un évacuateur du sédiment, cette zone de décharge étant limitée par la paroi de la tour et par la ou les jupes d'un ou de plusieurs organes en forme de cloche délimitant une ou plusieurs zones de clarification,
dans laquelle ou dans lesquelles du liquide venant de la zone de décharge vers le centre se trouve obligé de s'élever en vue de son extraction par un évacuateur disposé à la partie supérieure de la zone ou de chacune des zones de clarification.
Sur les dessins annexés, la fig. 1 est une vue en coupe verticale d'une unité simple de clarification construite selon la présente invention, la fig. 2 est une vue en coupe verticale d'une unité multip le de clarificateur construite selon la présente invention, la fig, 3 est une vue en plan d'un collecteur d'évacuation du liquide clarifié, la fig. 4 est une vue en coupe verticale d'un éjecteur d'évacuation qui peut avantageusement être employé dans le dit collecteur, la fig. 5 est une vue en coupe verticale d'une construc tion modifiée d'une unité multiple de clarificateur, et la fig. 6 est une vue d'un détail à plus grande échelle montrant le montage de certains organes.
Chacun des clarificateurs représentés sur les figures 1, 2 et 5 comprend une tour 10, généralement cylindrique en coupe transversale, comportant un fond incliné 12, des entrées de liquide 13 et des sorties d'évacuation 14, 14a, 14b, etc... pour le liquide clarifié. Les entrées 13 peuvent avoir une forme convenable quelconque, mais doivent être établies pour introduire le liquide dans la tour avec le minimum de perturbation dans la masse du liquide renfermé dans ladite tour, Le fond incliné de chaque tour comprend une partie 15 formant puisard pour les boues et
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communiquant avec la sortie habituelle de vidange 16.
Dans les clarificateurs des figs. 1 et 2, on a disposé dans la tour 10 un ou plusieurs organes en forme.de oloohe 17,17a, 17b, etc... dont chacun est couronné et convenablement porté par les parois de la tour par l'intermédiaire de consoles 18 ou analogues.
6haque cloche 17, 17a, 17b, etc... est pourvue d'une jupe périphérique dirigée vers le bas 20, 20a, 20b, etc... et définit une zone de clarification 21, 21a, 21b, etc.... En combinaison avec la paroi de la tour 10, ces jupes définissent également les zones verticales de décharge 22, 22a, 22b, etc... et l'on notera que, dans chacune @ des constructions illustrées aux figs. 1 et 2, la zone de décharge, qui peut être considérée comme s'étendant sur toute la hauteur de la tour, augmente progressivement de section transversale vers le bas.
Dans la construction de la fig, l, ce résultat est obtenu en resserrant légèrement la partie inférieure de la jupe 20, comme on le voit sur le dessin, de telle manière que le passage de décharge atteigne ses dimensions maxima au niveau du bas de la jupe. Dans la construction de la figure 2, les cloches supérdeures sont pourvues de jupes qui descendent verticalement, mais chacune de celles disposées au-dessous est en quelque sorte en échelon, c'est-à-dire que chacune de ces cloches a un diamètre inférieur à celui de la cloche située immédiatement au-dessus.. De plus, la jupe de la cloche la plus basse- va en se rétrécissant légèrement, sensiblement comme dans le cas de la cloche unique de la fig. 1.
La cloche supérieure est, de préférence, disposée un peu au-dessous du niveau du liquide dans la tour afin de laisser une zone de repos 23 de volume appréciable. Un arbre central 24 est prévu pour porter les manches de râteaux 25 et tourne très lentement pour laiseer se former un dépôt de boue sur chacune des cloches 17, 17a, comme cela sera exposé plus spécialement ci-dessous.
Les manches de râteaux sont maintenus par des tringles 26 munis de dispositifs 27 pour le réglage de leur longueur. Au-dessous des manches 25 sont fixés les râteaux 28 destinés à balayer les matières solides précipitées sur la surface des cloches et vers les zones de
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décharge 22, 22a, 22b, etc....
La sortie pour le liquide clarifié, qui est disposée au dessous de chaque cloche et dans la région supérieure de chaque zone de clarification, est constituée par un anneau collecteur 14, 14a, etc... relié à une conduite d'évacuation 29. De préférence, chaque anneau collecteur est muni de tuyères 30, (fig. 3) pouvant se visser dans des ouvertures 31 de la face supérieure de l'anneau.
La paroi supérieure de chaque tuyère 30 est amincie afin d'empêcher le dépôt de sédiment en ce lieu. Le olarifioateur illustré sur la fig. 1 est pourvu d'un destructeur de mousse 32 disposé au niveau du liquide dans la zone de repos et mis en rotation par l'arbre 24.
La tour 10 peut également comporter une rigole périphérique servant de seuil de débordement 39 pour l'écume avec une canalisation d'évacuation 34, si on le désire.
Le fonctionnement du clarificateur illustré aux figs.
1 et 2 se conçoit sans peine au simple examen des dessins sur lesquels on voit du côté droit la distribution des matières solides dans le clarificateur pendant que celui-ci est en service. Le liquide à traiter pénètre par les arrivées 13, à travers la zone de repos 23 et est dirigé vers le passage de décharge par les râteaux disposés au-dessus de la cloche 17.
Dans le clarificateur de la fig. l, le liquide chargé de la masse principale de boue descend à travers la zone périphérique de décharge 22 à une vitesse diminuant progressivement. Son sens d'écoulement se trouve alors modifié et il s'élève à travers la zone de clarification 21 de nouveau avec une vitesse graduellement décroissante, puis s'échappe par l'anneau collecteur 14. Le sédiment déposé sur le toit en pente de la cloche en est balayé par les râteaux 28 pour être évacué par la bouche de sortie 16. Dans le clarificateur multiple de la fig. 2, la masse principale des boues tombe à travers les zones successives de décharge 22, 22a, 22b, etc..
Une partie du liquide traverse la zone de décharge 22 et remonte sous la jupe 20 dans la zone de clarification 21. Le liquide ne
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passe¯ dans cette zone qu'à une vitesse extrêmement faible à cause de la section plus grande de.l'intervalle entre le bas de la jupe 20 et la cloche 17a située immédiatement au-dessous, Une petite quantité des matières solides en suspension les plus légères se trouve entraînée par le liquide dans cette zone de clarification. Ces matières sont précipitées sur le toit de la cloche 17a, la majeure partie se déposant près de l'entrée.
Le même phénomène se produit sur chacune dès-cloches inférieures, les liquides clarifiés s'échappant dès-zones de.clarification par les anneaux collecteurs et les matières solides-précipitées dans chacune de ces zones étant balay- ées vers la zone de décharge. Cela augmente la densité des matières solides.dans la partie inférieure de la zone de décharge et au fond de la tour 10, Le présent clarificateur s'accomode avantageusement de cet accroissement de densité grâce au fait que la section transversale de la zone de décharge augmente elle aussi vers le bas.
Tout d'abord-les matières solides sont dans l'impossibilité de se fixer ou de s'amasser sur les jupes 20, 20a, 20b, etc.,. De plus, la rapidité d'écoulement des liquides et solides décroît à mesure qu' ils s'approchent du fond et cela a également pour conséquence un ralentissement de la vitesse d'écoulement du liquide clarifié dans son ascension à travers les zones de clarification. L'entrée élargie de chaque zone de clarification facilite considérablement ce ralentissement et il en résulte que la tendance à la remise en suspension des matières..solides est fortement diminuée, sinon supprimée entièrement et les matières sont expédiées-rapidement et commodément par la voie la plus directe vers la sortie des boues.
D'autre part, les sorties de liquide clarifié sont disposées dans -,une zone calme aussi loin que possible de l'entrée de la zone de clarification et sont par conséquent à l'abri de toute influence perturbatrice.
Comme on le remarquera, la cloche supérieure 17 a la plus courte jupe tandis que celles des cloches suivantes augmentent progressivement de longueur afin de constituer des zones de clarifioa- tion ayant des hauteurs de plus en plus grandes à l'intérieur' desdites cloches. La distance sur laquelle les matières solides en sus-
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pension doivent s'élever pour atteindre les sorties de liquide clarifié augmentent donc progressivement et il en résulte que, malgré la concentration de plus en plus forte en matières solides à mesure que l'on descend, la tendance de oes matières à remonter se trouve vaincue par la longueur croissante de la distance à parcourir.
Le clarificateur de la fige 5 est semblable en tous points à celui de la fig. 2, si ce n'est que les râteaux sont fixes et attachés à la paroi de la tour tandis que les cloches tournent sur elles-mêmes. Ces cloches 17, 17a, 17b, eto... sont attachées à l' arbre central 24 par un collier 36 (fig, 6) soudé sur l'arbre et qui reçoit les boulons 37 solidarisant avec lui les plateaux des cloches.
Les manches 25 portant les râteaux 28 sont fixes et attachés à la paroi du bac comme en 38. Un anneau 40 (fig. 6) est monté fou sur l'arbre central et les bouts internes des manches 25 y sont reliés en 41. Les râteaux restant stationnaires, les couches filtrantes de boue qui s'amassent sur les cloches sont maintenues à l'état tranquil le. La jupe pendante 20, 20, 20b, etc... de chaque cloche est rétrécie au bas comme décrit à propos de la fig. 1 et la zone de décharge augmente en section transversale de haut en bas du fait que les- cloches vont en diminuant de diamètre mais en augmentant de hauteur de celle du haut à celle du bas, comme et pour les raisons indiquées à propos de la fig. 2.
En utilisant les clarificateurs multiples des figs. 2 et 5, on peut obtenir une qualité de clarification qui n'est égalée qu'au moyen des meilleurs filtres connus, en maintenant entre les râteaux 28 et les cloches un mouvement relatif de vitesse telle qu' un point donné de la surface d'une cloche ne soit balayé par le râteau que toutes les 3 à 6 minutes. L'enlèvement des matières solides de ladite cloche se trouve ainsi effectué à une vitesse sensiblement égale à celle de l'accumulation desdites matières, de sorte que les couches de boue ne sont pas détruites.
Une couche de boue s'amasse sur chaque cloche sur une épaisseur telle que l'entrée de chaque zone de clarification est pratiquement masquée; chacune de ces couches.de boue agit ainsi à la manière d'un filtre pour le
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liquide pénétrant dans la zone de clarification et le liquide dans cette zone est limpide comme le cristal. Le olarifioateur de la fig.
5 est particulièrement indiqué pour être employé lorsqu'on utilise des, couches de boues,¯filtrantes du fait que les râteaux sont fixés et que la rotation des-cloches ne produit qu'une moindre perturbation desdites. couches.
On remarquera que, dans l'unité multiple de clarifica- teur établi selon la présente invention, chaque cloche produit son effet de manière absolument indépendante des autres.
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IMPORT PATENT.
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PERFE # I! IONJ.ilEMEN'.I! AUX, CLARIFIERS FOR THE SEPARATION OF SOLIDS-LIQUIDS BY SEDIMENTATION. Based on Mexican Patent No. 37. 309.
The invention relates to an olarifier for the separation of solids from liquids by sedimentation. It is set out below more particularly with regard to an apparatus intended for clarifying liquids of the type of those treated in the defecation of cane and beet sugar juices.
Its aim is to achieve a high efficiency clarifier, possessing a great clarifying power for a given volumetric capacity.
Its object is a clarifier for the separation of solids from liquids by sedimentation in which the liquid to be clarified is introduced into a chamber at the top of a tower and is obliged to pass during its descent through a.
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vertical discharge zone which has a useful horizontal section increasing from top to bottom and which terminates at the bottom of the tower in a chamber comprising a sediment evacuator, this discharge zone being limited by the wall of the tower and by the one or more skirts of one or more bell-shaped organs delimiting one or more clarification zones,
in which or in which liquid coming from the discharge zone towards the center is forced to rise for its extraction by an evacuator disposed at the top of the zone or of each of the clarification zones.
In the accompanying drawings, FIG. 1 is a vertical sectional view of a single clarification unit constructed in accordance with the present invention, FIG. 2 is a vertical sectional view of a multiplex clarifier unit constructed in accordance with the present invention, FIG. 3 is a plan view of a clarified liquid discharge manifold, FIG. 4 is a vertical sectional view of a discharge ejector which can advantageously be employed in said manifold, FIG. 5 is a vertical sectional view of a modified construction of a multiple clarifier unit, and FIG. 6 is a view of a detail on a larger scale showing the assembly of certain members.
Each of the clarifiers shown in Figures 1, 2 and 5 comprises a tower 10, generally cylindrical in cross section, comprising an inclined bottom 12, liquid inlets 13 and discharge outlets 14, 14a, 14b, etc. for clarified liquid. The inlets 13 may have any suitable shape, but must be established to introduce the liquid into the tower with the minimum of disturbance in the mass of the liquid contained in said tower. The inclined bottom of each tower comprises a part 15 forming a sump for them. sludge and
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communicating with the usual drain outlet 16.
In the clarifiers of figs. 1 and 2, one or more bodies in the form of oloohe 17,17a, 17b, etc ... have been placed in tower 10, each of which is crowned and suitably carried by the walls of the tower by means of brackets 18 or the like.
6each bell 17, 17a, 17b, etc ... is provided with a peripheral skirt directed downwards 20, 20a, 20b, etc ... and defines a clarification zone 21, 21a, 21b, etc ... In combination with the wall of the tower 10, these skirts also define the vertical discharge zones 22, 22a, 22b, etc ... and it will be noted that, in each of the constructions illustrated in figs. 1 and 2, the discharge area, which can be considered to extend over the entire height of the tower, gradually increases in cross section downward.
In the construction of fig, 1, this result is obtained by slightly tightening the lower part of the skirt 20, as seen in the drawing, so that the discharge passage reaches its maximum dimensions at the level of the bottom of the skirt. In the construction of figure 2, the upper bells are provided with skirts which descend vertically, but each of those arranged below is in some way in echelon, that is to say that each of these bells has a smaller diameter to that of the bell located immediately above. In addition, the skirt of the lower bell taper slightly, substantially as in the case of the single bell of fig. 1.
The upper bell is preferably disposed a little below the level of the liquid in the tower in order to leave a rest zone 23 of appreciable volume. A central shaft 24 is provided to carry the rake handles 25 and rotates very slowly to allow a deposit of mud to form on each of the bells 17, 17a, as will be explained more specifically below.
The rake handles are held by rods 26 provided with devices 27 for adjusting their length. Below the handles 25 are fixed the rakes 28 intended to sweep the solids precipitated on the surface of the bells and towards the zones of
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discharge 22, 22a, 22b, etc ....
The outlet for the clarified liquid, which is arranged below each bell and in the upper region of each clarification zone, is formed by a collecting ring 14, 14a, etc. ... connected to a discharge pipe 29. De preferably, each collector ring is provided with nozzles 30 (FIG. 3) which can be screwed into openings 31 in the upper face of the ring.
The upper wall of each nozzle 30 is thinned in order to prevent the deposition of sediment there. The olarifier illustrated in fig. 1 is provided with a foam destroyer 32 disposed at the level of the liquid in the rest zone and rotated by the shaft 24.
The tower 10 can also include a peripheral channel serving as an overflow threshold 39 for the scum with an evacuation pipe 34, if desired.
The operation of the clarifier illustrated in figs.
1 and 2 is easily understood by looking at the drawings showing on the right side the distribution of solids in the clarifier while the clarifier is in use. The liquid to be treated enters through the inlets 13, through the rest zone 23 and is directed towards the discharge passage by the rakes arranged above the bell 17.
In the clarifier of fig. 1, the liquid charged with the main sludge mass descends through the peripheral discharge zone 22 at a gradually decreasing speed. Its direction of flow is then modified and it rises through the clarification zone 21 again with a gradually decreasing speed, then escapes through the collecting ring 14. The sediment deposited on the sloping roof of the tank. bell is swept by the rakes 28 to be discharged through the outlet 16. In the multiple clarifier of FIG. 2, the main mass of sludge falls through the successive discharge zones 22, 22a, 22b, etc.
Part of the liquid passes through the discharge zone 22 and rises under the skirt 20 in the clarification zone 21. The liquid does not
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pass through this zone at an extremely low speed because of the larger section of the gap between the bottom of the skirt 20 and the bell 17a located immediately below, A small amount of the suspended solids them lighter weight is entrained by the liquid in this clarification zone. These materials are precipitated on the roof of the bell 17a, most of it settling near the entrance.
The same phenomenon occurs on each of the lower bells, the clarified liquids escaping from the clarification zones through the collecting rings and the solids-precipitated in each of these zones being swept to the discharge zone. This increases the density of the solids. In the lower part of the discharge zone and at the bottom of tower 10, The present clarifier advantageously accommodates this increase in density by virtue of the fact that the cross section of the discharge zone increases. it also down.
First of all-the solids are unable to attach or collect on the skirts 20, 20a, 20b, etc.,. In addition, the rate of flow of liquids and solids decreases as they approach the bottom and this also results in a slowing of the rate of flow of the clarified liquid as it ascends through the clarification zones. The enlarged entrance to each clarification zone considerably facilitates this slowing down and as a result the tendency to resuspend solids is greatly diminished, if not eliminated entirely, and the materials are shipped quickly and conveniently by the same route. more direct towards the sludge exit.
On the other hand, the clarified liquid outlets are arranged in a quiet zone as far as possible from the entrance to the clarification zone and are therefore protected from any disturbing influence.
As will be appreciated, the upper bell 17 has the shorter skirt while those of the following bells progressively increase in length in order to constitute clarification zones having increasingly greater heights within said bells. The distance over which the extra solids
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pension must rise to reach the clarified liquid outlets therefore increase gradually and it follows that, despite the increasingly high concentration of solids as one descends, the tendency of these substances to rise is overcome. by the increasing length of the distance to be covered.
The clarifier of fig 5 is similar in all respects to that of fig. 2, except that the rakes are fixed and attached to the wall of the tower while the bells rotate on themselves. These bells 17, 17a, 17b, eto... Are attached to the central shaft 24 by a collar 36 (fig, 6) welded to the shaft and which receives the bolts 37 securing with it the plates of the bells.
The handles 25 carrying the rakes 28 are fixed and attached to the wall of the tank as at 38. A ring 40 (fig. 6) is mounted loose on the central shaft and the internal ends of the handles 25 are connected there at 41. The handles rakes remaining stationary, the filtering layers of mud which accumulate on the bells are kept in a quiet state. The hanging skirt 20, 20, 20b, etc ... of each bell is narrowed at the bottom as described in connection with fig. 1 and the discharge area increases in cross section from top to bottom as the bells decrease in diameter but increase in height from the top one to the bottom one, as and for the reasons given in connection with fig. . 2.
Using the multiple clarifiers of Figs. 2 and 5, a clarification quality which is matched only by means of the best known filters can be obtained by maintaining between the rakes 28 and the bells a relative movement of speed such that a given point on the surface of the cylinder. a bell is swept by the rake only every 3 to 6 minutes. The removal of solids from said bell is thus carried out at a speed substantially equal to that of the accumulation of said materials, so that the layers of mud are not destroyed.
A layer of mud collects on each bell to a thickness such that the entrance to each clarification zone is practically masked; each of these layers of mud thus acts like a filter for the
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liquid entering the clarification zone and the liquid in this zone is crystal clear. The olarifier of fig.
5 is particularly suitable for use when using, sludge layers, ¯filtrantes because the rakes are fixed and the rotation of the bells produces only less disturbance of said. layers.
It will be appreciated that, in the multiple clarifier unit established according to the present invention, each bell produces its effect absolutely independent of the others.