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Procédé et installation de clarification centrifuge de liquides chargés de sédiments.
La présente invention se rapporte à un procède de clarification centrifuge de liquides chargés de sédiments, tels que les jus de betteraves et de canne, les jus de si- roperies, de réglisseries, les jus de fruits, les moûts de distilleries et autres'liquides pouvant contenir une ou plu- sieurs substances en solution et tenant en suspension des sédiments qui s'y trouvent naturellement ou qui y ont pris naissance à la suite d'un traitement chimique, physique ou mécanique.
Industriellement, on fait usage de séparateurs cen- trifuges équipés de bols à évacuation continue des sédiements et du liquide épuré. Ces séparateurs sont alors placés en cascade et l'on constate que la charge en sédiments augmente dans les concentrats, au fur et à mesure de leurs passages successifs dans les centrifuges étagées.
L'épuisement complet des concentrats n'est toutefois pas possible avec de tels bols, puisque l'évacuation continue dés sédiments par les orifices extrêmement petits servant de
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tuyères d'évacuation 1-1 iurqiioue le :E'2j-t que les #: n i ; ; o n .;: ifl a, l: restent suffissmment fluides ± .:" L! que 1 1- 2 sédiments Ei 1".. vebicujcr hcrs du. '..'ci le sont au # i: à ]1 e .l O- ' Ll i i portion du liqui.de eue l'on .clarifie. il va #ù .5, soi eue l'on 3 tout int''ret .-'n # " f. -;2 d ± i < 1, =' 1 : 1, 1 . le maximum de liquide clarifie ou bien à obtenir un <± - = ± 1. é > ::, µ # = j# t cl É à à. À lX e i: É le plus 5 a E S é G Ùl possible et ret'('3nt le G= .T à . li JÎ.
L1 u1 7 b. e X 1.'2 1 - t, z i? ? e cui j, s trcuvaient en solution dans Isliquide brut. l' i." , l'épuisement coap.iet des s :; à à. j. :i :z: i# '1 ù é. e µ. :ai . #.. liquide 4 t< a Îi ¯-':"'3 18S;::'fJ fJ:F8C lac. : 0 1 a: à. àé ::. a :; 1 ' t: "1 É. =' àl <ù r, ; # "i 1. ,': . > .J , 1. é, ;? ces proceden connus, fer;ne -Le e <J ]r E ùL (le.:) oi;cr?ticns z; 1: C iE Ô .: :ù 1 . & - tion en C e il t ?. ' 9 . fll,ifij ± <; ]Ji pendant des temps Z Li, =5 =Ô l'i: ; " 1 1 j E , qui nt . : C - tion des caractéristiques des s Ô 1. µ < i: #:: '1.< on présence, 1 dernier con- a e ii 1: zfi g, qu'il L é t m à, possible d'obtenir avec de tels <; " -. <> 1 <J , dans une turbine e .>. panier plein de e ±j i t: "'ié, capaicte, et d tr.'..v'l 1 F." i 1 #. Ô. ;: ¯ 'Q :± .
Cette dernière o ;> é - a 't 1 n en t ifi =a #r a; 1 1 périodique s'effectue 6..> ;: su:" des sa diront suspendus 3 ': ,';l;J le liquide initial, r..rn i: a =: rsuvri.et, de ce fuit, -= r> :.:m iô 'É 1 .1 #1 <'1 ;= substances 1 ,5¯ j¯ a; ,r; ;= , o¯ .;i re.nues fimleraent dsns les boues asséchées est t, µi n 5¯ u. ;#i .; ;" "- e 1. 1, e: :; ce :a trop ele-
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'.'ce.
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A '.¯t,:C'(3 i? eii e;:; ;J 1 :# t j. I , il est connu riz qu='. = Q ;a su c >. r.=T 5 r- , on deju propose 4 cL faire passer, après chaulée 8 dventuellent re- C-'.eLl.ff2L', les jus sucres s à. à, i 1 un séparateur centrifu.pe d 1 Q sortie duquel on obtenait, d'une e du jus cl.ririe eu, d'autre purt, un concentrât plus ou moins E ìi pi gjÔ en sédiments qui 1. Ô .I .? àÉ ensuite Ei <; ;: : :: 1 xi à une ou plusieurs x c i <.; fr 51 C i< jj i l L <J , i , Ce mode '3 Ô1 traitement x ¯¯1. i:T fl . ), de constater les varia- tions successives suivantes dans l'extrait des concentrât..: :
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Première centl'l.L stiüD: 19,2% de }l1ati2r08 sèches , D i;:.iL 2-:n il 207% 11 ri et Troisième n 27,50%' 11 Il "'
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On constate donc qu'en procédant de le.sorte, le troisième concentrât contient encore 72,5% de liquide,.
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Ce dernier concentratr est alors S CEï'1,',Y'111i,'-.' dans une tur- bine à travail périodique, les sédiments se disposant à 1.0 lJ-3ri.lJi:lé-
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riel du tambour, tandis que le jus en extrait est soutiré après arrêt de cette turbine périodique. Des résultats ana- lytiques pratiqués sur des boues obtenues de cette manière situent la teneur en sucredes boues déposées dans le tam- bour de la turbine aux environsde 7%, ce qui n'est pas sou- haitabl e industriellement.
On observe, d'autre part, que dans la base des sé- diments déposés à la périphérie du tambour, il subsiste , aprèes centrifugation, un réseau complexe de petits canaux véhiculaires qui retiennent par capillarité et par adhérence une quantité assez conséquente de jus sucré.
Or, il va de soi que plus le liquide dont question est riche en substances solubles (en sucre dans le cas des jus de betteraves et de cannes) plus conséquente sera la quantité retenue dans les boues. Si , dans certains cas, ce sont les sédiments que l'on désire obtenir avec le maximum de pureté, il est évident que l'on a alors tout intérêt à obtenir un'agglomérat de sédiments asséchés au mieux.
Si l'on envisage le cycle complet des séparations centrifuges, il est aisé de comprendre que le nombre de cas- cades est limité par la charge optima en sédiments du der- nier concentrat qui permet encore d'éviter l'obstructions systématique des tuyères ou. des orifices d'évacuation des bols ; d'autre part, il faut veiller à ce que, la conduite générale de l'opération soit industriellement rentable, c'est' à dire que les pertes'en substances dissoutes dans le liquide brut doivent être minima.
La présente invention a pour but: 1 ) d'améliorer le rendement de l'ensemble de l'opération de clarification en réduisant au strict minimum les pertes en substances dissoutes dans le liquide brut qui restent im- h cluses dans les sédiment-s après leur assècement .
2 ) de permettre d'effectuer la totalité de l'opération de
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clarification, y compris l'appauvrissement des sédiments au
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moyen d''appareils centrifuges. cet effet, et plus spécialement en vue de réduire fixées au minimum les pertes en substances solubles/par les sédiments le procédé, objet de l'invention, consiste en ce nue le li-
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quide chargé, récolté lorn de 1e< première ou e la cieuxicme séparation centrifuge,
est additionné d une Quantité rudi- cieuse d'eau ou d'un autre solvant miscible avec le liquide centrifuger afin'. de permettre une seconde ou une troisième
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filtration centrifuqe dans un bol 1.: évacuation 1 .# ;; ¯ 1., i-..i u des sédiments sans risque d'obstruction des tuyères ou 6.es ori- .,'icei d'évacuation, après quoi les boues concentrées mais appauvries sortant de es bol sont soumises 1..i<no opération finale d'assèchement centrifuge dans un séparateur à traail périodique.
L'addition d'eau suivant l'invention a donc pour buts: 1 ) d'éviter un afflux trop conséquent des sédiments vers les
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tuyères d'évacuation dont les diamètres sont ex,ti=ôaie:ient pe- tits et ainsi de parer a, leur obstruction, inévitable avec des concentrais trop chargés .
2 ) de ne laisser dans le réseau des canaL1:;-: u-ôhl<.::.ila.Àvee d,e l'agglomérat des sédiments .déposés il la. périphérie interne du .E a ;: ;lù o u v 1. travail périodique (sans évacuation continue) qu'un liquide i i contenant plus qu'environ 1 il >.i des substan- ces solubilisées dans le liquide initia.l et de permettre par surcroit un assèchement plus complet des sédimenuS.
Dans i réalisât''on pratique de l'invinuicn, la pre- mière phase d'éouration centrifuge est t 1 : ; à. :". x ç> e .; i e i¯; i e ; 1 se- conde peut éventuellement être supprimée dans certains cas dépendant des liquides :s à traiter'; ; L phase ,# ;3 :# '1 ir a ; : à ]. premiè- 1-e ou la seconde et avant laquelle le liquide chargé est ad- ditionné d'eau ou d'un autre liquide contri-UG 2 l'appauvris- 8eÍ:ent des sédiments =eoi substances dissoutes ot la cluatriè-
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me (ou éventuellement le troisième) ., -'ù indispensable :#ie (ou. eV8ntua¯ emei.llJ li; Îll'"JOJ¯Slr=:n:8; 02,(; }..I:1'),lSpej.1S,]J e 1),l'
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l'assèchement des sédiments.
Le procédé comporte donc sous sa forme la plus géné- rale, quatre phases successives. La première permet l'emploi de machines à débit maximum avec un pourcentage'de liquide véhiculant minimum, assurant un fonctionnement sans bouchage des tuyères ou orifices d'évacuation des sédiments.
L'ensemble des liquides boueux récoltés aux machines de la première phase est centrifugé en seconde phase dans une individuel ou plusieursmachines dont le débit horaire/est diminué affin de limiter l'afflux des cédiments aux tuyères, c'est à dire que l'on évacue par les tuyères des bols de la. seconde phase la même quantité de sédiments que ceux évacués par l'ensemble des centrifuges de la première phase pendant des mesures éga- les de temps. On arrive à ceci en diminuant le débit horaire comme dit plus haut, tout en augmentant éventuellement la sec-i tion des tuyères d'évacuation. Dans la troisième phase, on centrifuge du liquide appauvri en'substances solubles, mais dont la densité en séd.imants estidentique à celle , de la seconde phase.
Quant à la quatrième phase qui ferme le cycle des opérations d'épuration telles que décrites pour 1 ledit procédé, on emploie une centrifuge à panier plein, sans ' évacuation continue, donc à travail périodique.
La suppression de la seconde phase peut être envi- sagée pour certains liquides pour autant que la charge en sé- diments de ces liquides bruts soit plus faible que celle des' jus de betteraves envisagée ci-dessus.
Dans de tels cas, on pourrait, sans réduction du dé- bit individuel des machines de la première phase, diminuer la section des tuyères afin de réduire le volume de liquide véhiculant qui.serait alors de beaucoup inférieur à la quan- tité de liquide.d'entraînement des boues tel que décrit plus haut. On aurait alors, en première phase, des machines à dé- bit maxmimum équipées de bols à évacuation continue dont la
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'Section des tuyères serait réduiteproportionnellement lia
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charge en sédiments du. liquide brut à traits.
A la seconde phase où se ferait l'addition d'eau pour les deux buts indiques précédemment, on pourrait séparer les sédi-
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ments du liquide appauvri en utilisant une ou plusieurs lilachi- nes à débit horaire réduit judicieusement avec éventuellement
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utilisation de tUY01"cJS a section plus grande. La troisième phase terminerait le cycle de '''épuration a". moyen d'unecen- trifuge lz travail périodique.
Il est 8ntcl1du que le nombre de phases est fonction de la charge en sédiments du liquide ii c7û,ri i:eî étani évident que l'on doit obtenir un sédiment suffisamment appauvri pour ne pas devoir diluer anormalement en amont de la phase précédant
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celle de l'assèchement avec la centrifuge a, travail périodique.
Afin de @ien faire comprendre la nature du procédé, ob- jet de l'invention, on le décrira ci-dessous d'une manière plus détaillée et à titre exemplatif en se référant aux des-
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sins ci-joints qui représentent sohématiquement une installa- tion convenant pour sa 1.'1i s en pratique.
Le liquide charge est jntroduit dans un agitateur m0 Ca- nique 1, à fluide ou autre, à mouvement mOQi3ré, qui maintient les sédiments en suspension homogène puis passe à traversun tarais rotatif 2, vibratoire ou non,
qui retient les particules dont les dimensions Sont supérieures à celles admissibles pour le diamètre des orifices d'évacuation des bols. La liquide ta-
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misé est réparti dans une série de séj3s="*taar± centrifuges CI O" i1'"<nsili chacun un bol à évacuation continue des sédiments où il est soumis à une première centrifugation.
Dans l'exemple représenté, ces séparateurs sont au nom- bre de ci ne .
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Au cours 6e cette JrC-1i1t7R:re séparation, on rotire d'une part 80 à 90% de liquide clair que l'on dirige par une condui- te 3 vers un réservoir collecteur 4 et,d'autre part, 20 à 10%
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du liquide boueux (le concentrât) chargé dc L' e'fltièi e 1é des sédiments..,.
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Cepremier concentrât est maintenu homogène dans un se- cond agitateur 5 semblable à-l'agitateur 1, puis passe au tra- vers du tamis rotatif 7, retenant les conglomérats qui auraient, pu se former par leur rencontre avec les surfaces dé récoltage dans C1 et dont les dimensions peuvent éventuellement être su- 'périeures à celles admissibles pour les orifices ou tuyères des séparateurs C2 où le concentrat est soumis à une seconde centrifugation.
Au cours de cette deuxième phase de centrifugation, on extra.it du concentrât 70 à 80% de liquide clarifié qui.est envoyé dans le réservoir collecteur 4 et 30 à 20%'d'une boue très chargée qui contient aussi tousles sédiments (second con- centra.t), Le second concentrat est envoyé dans l'agitateur 8 où l'on admet une quantité d'eau à peu près égale à celle du volume de liquide clarifie récolté en C2.
Cette eau disperse les sédiments dans un plus grand volume et la clarification en bol continu est possible en C3 sans obstruction des tuyères après naturellement passage préa- lable dans le tamis rotatif 9.
A la suite du séparateur C3 dont leréglage peut être semblable à celui de C2, on récolte d'une part 70 à 80'%de li- quide clair à faible teneur en substances dissoutes que l'on' envoie dans le collecteur 4 et 30 à 20% d'un dernier concen- trat que l'on dirige dans le tambour d'assèchement 10 à travail périodique.
Cette turbine permet de séparer les sédiments en un agglomérat qui se dépose à la périphérie du tambour tandis que le liquide qui a servi de véhiculant en C3 est ramené vers leur centre d'où on le soutire après arrêt de la turbine pour le renvoyer au moyen d'une pompe rotative 11 en amont du tamis. rotatif 9 où il est réintroduit dans le circuit générait
Les pahses marquées 1,11,111, IV aux dessins ci-joints correspondent donc en résumé aux opérations suivantes : I.- Filtration centrifuge du liquide brut.
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II.- Fil.tri;.t2:.:.; centrifuge des :J8c:ti!': '3,.!tr;: é.3 1.e pba- 80 III.- Filtrotion (c:nt':lifu.:'\3 d's s D0,ji.':'j,.lt= do ja pha- S8 II après addition C.t:e.:11, I\T.- "Ùs0cl--''2;:::0.1t C8"}tl'1=¯'\\GG Ües 3 ::-.
2, tibre 5t-...:( e, si l'en ^^.1^'t d'une yLl. i u;=L i, de 45.000 lit./heure de jus brut, cette Quantité se StJparera lors de 1 i)r8-.20ï.J:c':i.:u:.,'.t:.[.on en : a) 38.250 litron de juc limpide; ''?) Ài . 75 o Il Il 11 boueux qui contiennent envi- ron SOO 1>s , de boues.
Apres la s eccnd centrifur2tion; les 6750 litres de jus boueux donnent : a) 5.000 litres de jus limpide ; b) 1.750 litres de boues concentrées qui contiennent encore 900 kgs.de houes.
On ajoute à ces boues concentrées environ. 5.000 litres d'eau, et après avoir famené le mélange à la température vou-
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lue, l'on procède à. la troisième cen trifu{':é1tion en vue d-e la clarification des 1.750 litres de boues concentrées + 5000 li- tres d'eau.
Cet ensemble devient : a) 5.000 litres de jus limpide dilue. ; b) 2.750 litres de boues concentrées, mais appauvries.
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La troisième centr ifu[':8. tiC' n dgm1Q snr7,x'çn 70 a 00% d'un liquide clair dilue et 30 à 20% d'uneboue concentrée dans le même liquide dilué.
Les dernières boues sont finalement essorées dans une centrifuge à hol plein sans évacuation, la boue se déposant à
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la périphérie interne du tsmbour et son liquide s'en sdparant vers le contre.
A.9rè;: arrêt de la machine, on retire l.\'; .;(>: L. -jlJ"."-1'1'1 sépares, sédiments d'une part et liquide d'autre part, ce der-
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nier étant ramené en amont du dernier tamis rotatif 9 pour être remélangé à la masse boueuse à épurer dans le séparateur C3.
Dans l'exemple considéré ci-dessus, les 1750 litres de boues appauvries,nais qui contiennent encore les .900 kgs. de boues initiaux, sont donc soumis à .un assèchement centrifuge qui peut se faire en six opérations semblables et successives, chacune :d'une durée de dix minutes et donnant finalement : a) 760 litres de jus légèrement louche que l'on réin- troduit dans le circuit général ; b) 990 Kgs. de boues asséchées qui contiennent encore un peu d'eau dans .les canaux véhiculaires,
On comprend que, dans le procédé décrit, grâce à l'ad- dition d'eau en amont de C3, on réalise une évacuation des boues par véhiculation et on permet en fin du cycle un appau- vrissement des sédiments en substances solubles dans le liquide' initial.
Les résultats d'analyse indiquent que, dans les cas de jus de betteraves traités suivant l'invention, la teneur en sucre des boues finales n'est que d'environ 0,7 à 0,8%, ce qui est admissible industriellement.
D'autre part, il est à remarquer que le réglage des turbines du deuxième et du troisième étage ( dans le cas de 4 étages) peut être identique, ce qui facilite la conduite in- dustrielle des appareils et les quantités d'eau véhiculante' ajoutées pour la troisième séparation centrifuge sont minima et ne dépassent pas les quantités d'eau habituellement employées pour le lavage des boues récoltées dans les filtres statiques.
Comme séparateurs à évacuation continue des sédiments, on utilisera avantageusement ceux du type décrit et revendiqué par les brevets belges 460.523 et 462.699.