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PROCEDE POUR ENLEVER DE LA LAINE BRUTE LES MATIERES ETRANGERES ADHERENTES ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DU DIT PROCEDE.
La présente invention est relative à un procédé de nettoyage de la laine brute ainsi qu'à un appareillage convenant à la mise en oeuvre d'un semblable procédé . Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un procédé pour enlever de la laine brute, les matières étrangères, en soumettant cette laine brute à une fermentation anaérobie.
La présente invention a peur objet un procédé d'élimination des matières étrangères de la laine brute, procédé qui consiste à soumettre cette laine brute, avec les matières étrangères qui y adhèrent, à la digestion de micro-organismes susceptibles de digérer biologiquement les composés organi- ques de ces matières étrangères mais incapables d'altérer de manière appré- ciable les fibres de laine, puis à séparer les fibres de laine du résidu pro- venant de la digestion en questiono
La présente invention a également pour objet un appareillage pour enlever les matières étrangères de la laine brute,appareillage comprenant un réservoir de digestion fermé, destiné à contenir la liqueur de diges- tion; un dispositif pour introduire la laine brute dans la liqueur contenue dans le réservoir de digestion;
un dispositif destiné à enlever les fibres du réservoir de digestion; un dispositif pour déshydrater les fibres enlevées, afin d'en extraire la liqueur de digestion et les matières étran gères; et enfin un dispositif chargé de rincer les fibres de laine débarrassées de leur eau.
La laine brute, c'est-à-dire la laine telle qu'elle se présente après qu'elle a été coupée et avant tout traitement, comprend seulement en- viron 50% de fibres de laine. La partie non fibreuse est constituée par des graisses naturelles et des cires, par des impuretés, par de la sueur séchée, par des excréments, par des débris de végétaux et autres matières étrangères. Avant de pouvoir filer la laine pour la transformer en fils ou en filés,il est nécessaire de la débarrasser des matières étrangères.
Ce procédé de nettoyage qui est la première opération de la fabrication de la
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laine est désigné habituellement sous le nom d' "échaudage" . Le traitement d'échaudage habituel consiste à laver la laine dans une solution aqueuse de savon et d'alcali dans une série de récipients, communément désignés sous le nom de "bols". Le prix du savon et de l'alcali utilisés pour ce traitement de lavage constitue un montant appréciable de la dépense car les matières ainsi nécessaires montent à environ 10% ou davantage du poids de la laine.
En outre, l'eau de lavage, après nettoyage de la laine, pré- sente une teneur élevée en matières organiques, teneur qui, lorsqu'on la mesure à l'essai BOD (demande en oxygène biochimique) peut aller jusqu'à une valeur aussi élevée que 200000 PPM (parties par million). Si on évacue cette eau de lavage sous la forme d'un courant comme liqueur de rebut, on impose à la capacité de purification naturelle d'un tel courant le fardeau d'une pollution élevée. Bien que l'on puisse purifiquer un semblable rebut important, par les procédés aérobie ou anaérobie utilisés dans les installa- tions habituelles de purification des eaux usées, la concentration élevée de ce rebut rend nécessaire des installations de traitement relativement im- portantes dont les frais, dans de nombreux cas, seraient prohibitifs.
La sueur sèche ou le suint contiennent une quantité considéra- ble de sels de potassium d'acides gras et parfois 15% de graisse et 4% de potasse sous la forme K2O. Bien que l'on ait imaginé de nombreux procédés pour récupérer la graisse et la potasse intéressantes à partir des liqueurs d'échaudage provenant des procédés d'échaudage habituel, ces procédés n'ont eu jusqu'à présent que des applications limitées. On a préconisé deux pro- cédés de dégraissage "à sec" qui ne donnent pas de pertes de liquide. L'un de ces procédés comporte l'extraction de la graisse par un solvant non aqueux.
L'autre procédé, connu sous le nom de procédé de givrage ou de "glaçage", consiste à faire passer la laine brute dans une chambre froide (portée à une température bien inférieure à -17 78), ce qui rend la graisse dure et cassan- te. On débarrasse ensuite la laine de la graisse en la pilant ou en la battant,puis en la réduisant en poudre. Ces procédés de dégraissage "à sec" se sont révélés donner des applications très limitées et le problème du dé- graissage économique de la laine, sans donner naissance à un déchet ou à un rebut important, est demeuré sans solution jusqu'à présent.
En plus des matières étrangères d'origine animale telles que les matières grasses et les cires, la transpiration séchée et les produits analogues, la laine brute contient des débris d'organismes végétaux tels que de la bourre,de la paille et des produits analogues. De semblables débris végétaux sont très incomplètement éliminés ou attaqués par le procédé habi- tuel d'échaudage et on doit en conséquence les enlever ultérieurement à l'aide d'un traitement du filé ou du tissu, traitement connu sous le nom de "carbonisation". Ce traitement consiste en une attaque par l'acide sulfurique suivie d'un chauffage afin de rendre cassante la matière végétale de sorte qu'on puisse l'éliminer par "effilochage" ou par battage, opération suivie d'une neutralisation de l'acide par lavage.
On sait que la "graisse", telle qu'on la rencontre habituelle- ment dans les boues ou suspensions d'eau usées et constituées principalement par des savons et des graisses (connus chimiquement sous le nom de glycérides d'acides gras), peut être décomposée et éliminée sous la forme de méthane et de gaz carbonique par fermentation anaérobie.
On sait également que la graisse de "laine", lorsqu'on l'extrait de la laine brute à l'aide de savon' et d'alcali dans l'eau chaude, peut être décomposée par fermentation anaéro- bie en vue de sa transformation en un état différent où elle se trouve émul- sifiée, état dans lequel on la trouve dans la liqueur "d'échaufage". Toute- fois, la graisse de laine, connue sous le nom de "cire", est constituée en grande partie.d'esters de cholesterol et d'acides gras, corps qui se dis- tinguent chimiquement des glycérides ou matières grasses précitées. Ainsi, on ne pouvait prévoir qu'une semblable cire, dans son état naturel et non modifiée par un traitement chimique par le savon et l'alcali, pouvait être soumise à une fermentation anaérobie.
Lorsqu'on traite certaines fibres végétales telles que le lin, le chanvre et le jute, il est habituel de soumettre la tige ou la paille à
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une fermentation anaérobie pour en enlever les constituants indésirables et principalement les sucres et les gommes en même temps que pour ramollir les fibres. Ce traitement, lorsqu'on l'applique à une fibre végétale, est connu sous le nom de "rouissage". Le produit que l'on extrait par rouissage d'un tissu végétal est constitué en grande partie d'hydrates de carbone qui se distinguent chimiquement de la cire que l'on trouve sur les fibres de laine et par suite on ne pouvait se fonder sur rien pour supposer qu'un traitement semblable au rouissage eut été efficace pour éliminer de la laine brute la graisse de laine.
La présente invention a pour objet un nouveau procédé d'élimination des matières étrangères de la laine brute; un procédé pour éliminer les matières étrangères sans utiliser d'agents chimiques nuisibles et avec un minimum de manipulation physique de la laine; un procédé pour nettoyer la laine brute, procédé qui n'exige pas l'utilisation d'agents chimiques tels que des savons et des alcalis et que . l'on peut mettre en oeuvre d'une manière relativement peu coûteuse; un procédé pour éliminer de la laine brute les matières étran- gères qui s'y trouvent; dans ce procédé,, les matières de rebut qui en ré- sultent sont telles que l'on peut facilement s'en débarrasser d'une manière économique; en conséquence, ce procédé n'entraîne aucune dépense apprécia- ble pour éliminer les matières de rebut;
un procédé pour enlever de la laine brute les matières étrangères qui s'y trouvent,,procédé grâce auquel on enlève des proportions apprécia- bles des composants végétaux des matières étrangères, tandis que l'on ramol- lit le reste en même temps qu'on le rend plus friable, tout en obtenant une réduction consécutive importante du traitement de carbonisation nécessaire un procédé de nettoyage de la laine brute, procédé qui est, non seulement, relativement peu coûteux à mettre en oeuvre mais qui se prê- te également de lui-même à la récupération des composants intéressant des matières étrangères extraites de la laine brute;
un procédé peu coûteux et efficace pour nettoyer la laine,pro- cédé que l'on peut conduire d'une manière continue et qui se prête de lui- même, pour sa mise en oeuvre,à l'utilisation d'un appareillage automatique; un procédé dans lequel on décompose les composants organiques des matières étrangères contenues dans la laine brute au moins en partie et in situ,grâce à quoi on libère les composés minéraux qui se séparent alors de la laine par précipitation ou que l'on peut extraire facilement.
L'invention a aussi pour objet une nouvelle installation conve- nant à la mise en oeuvre du procédé d'une fagon efficace et économique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront au cours de la description qui va suivre et qui sera faite en se réfé- rant au dessin annexé, sur lequel la figure unique est une représentation schématique d'un mode d'exécution d'un appareillage permettant de mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention.
La demanderesse a découvert que l'on pouvait transformer la graisse ou la cire de laines dans son état naturel et avant tout traitement préliminaires en méthane et en gaz carbonique, par fermentation ou diges- tion anaérobie. Elle a en outre découvert que l'on pouvait exécuter avec efficacité une semblable fermentation ou digestion anaérobie sur de la grais- se de laine brute in situ, sur les fibres de laine. En outre elle a décou- vert que l'on pouvait poursuivre cette fermentation anaérobie des composants organiques des matières étrangères qui adhèrent aux fibres de laine brute, sans endommager ces fibres de laine.
Conformément à la présente invention, on introduit la laine
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brute, sans aucun traitement préliminaire, dans une liqueur ensemencée à l'aide de micro-organismes actifs qui peuvent réaliser la fermentation ana- érobie des composants organiques de la matière étrangère adhérant aux fi- bres de laine, mais qui sont incapables d'endommager ses fibres de laine.
La liqueur prôvient de préférence d'un réservoir de digestion pour boues ou suspensions actives d'eau épuisées mais si on le désire, elle peut être constituée par une culture bactériologique qui a été préparée.
La liqueur, contenue d'une manière appropriée dans un réser- voir de fermentation ou "digesteur", est maintenue à une température con- venable pour favoriser l'action de digestion des bactéries et cette tempé- rature est de préférence la température optimum pour une semblable diges- tion. La demanderesse a découvert que l'on pouvait obtenir d'excellents résultats en maintenant au voisinage de 35 , les matières contenues dans le digesteur bien que la température puisse varier d'une manière importante.
On maintient la liqueur et la laine brute dans des conditions anaérobie, afin que la fermentation anaérobie puisse s'effectuer dans des conditions telles par exemple que celles qui règnent dans un digesteur pour suspension d'eau épuisée. Pour maintenir la température désirée, on peut chauffer les matières contenues dans le digesteur de manière analogue à. celle utilisée dans le domaine de la digestion des boues ou des suspensions d'eau usées et on a constaté que l'on obtenait de meilleurs résultats, lorsque la tem- pérature était constante et uniforme à travers toute masse. A cet effet, on fait circuler la.liqueur pour empêcher une stratification ou une ségré- gation thermique ou chimique de la liqueur et de la laine brute.
On agite modérément la liqueur et la laine brute pour laisser échapper le gaz qui se dégage, que l'on collecte de préférence et que 1' on utilise soit pour chauffer le contenu du réservoir de digestion soit pour d'.autres buts Pour faire démarrer le procédé, on introduit dans le digesteur une quantité relativement faible de laine brute et, dès que la fermentation commence, on ajoute davantage de laine. On ajoute de la laine de temps en temps en quantités croissantes, jusqu'à ce que la capacité totale du digesteur ait été atteinte Cette capacité est estimée comprise entre environ 16 kg. et 8 kg. de laine brute par mètre cube du volume du digesteur et par jour,bien que, dans certaines circonstances, on puisse traiter des quantités plus importantes.
Au cours de la fermentation, la graisse est transformée en métha- ne et en gaz carbonique, les impuretés végétales (bourre, paille et analogues) sont ramollies et désintégrées tandis que les composés minéraux (tels que la poussière ou les impuretés) tombent des fibres. Les matières solides minérales telles que les impuretés, le sable et les produits analogues, ain- si que toutes autres matières solides lourdes sont extraites du fond du ré- servoir, soit en continu, soit périodiquement si on le désire. On peut extraire de temps en temps la liqueur de fermentation ou des portions de cette liqueur chaque fois que sa concentration de potasse devient assez grande pour garantir sa récupération.
On maintient la fermentation à l'aide d'un contr8le effectué avec un acide volatil et de l'ammoniaque, d'une remise en circulation de la li- queur de fermentation et d'une régularisation de la charge d'une manière ana- logue à celle qu'on utilise pour maintenir la fermentation dans un digesteur pour suspensions d'eaux usées.
Lorsque la fermentation est sensiblement achevée, on extrait la laine du digesteur, on la draine et on la déshydrate d'une manière appro- priée à l'aide d'une centrifugeuse, d'une presse ou de tout autre dispositif déshydrateur de type connu. On rince ensuite la laine déshydratée pour en- lever la liqueur de digestion résiduelle, puis on la sèche de manière con- venable, après quoi elle est prête à subir la fabrication. Dans certains cas, il peut être désirable de soumettre la laine qui a été nettoyée par le procédé qu'on vient de décrire, à un échaudage final à l'aide des pro- cédés habituels, mais, ordinairement, un tel échaudage n'est pas nécessaire.
Le procédé conforme à la présente invention transforme en gaz
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carbonique et en méthane la totalité de la cellulose, les sucres végétaux et les autres constituants de la matière végétale; seules les parties densés et ligneuses du tissu végétal subsistento On transformé ainsi en gaz appro- ximativement 60% ou plus de la matière végétale.
Par conséquent.. la laine après sa fabrication en filés ou en tissu, exige un traitement de carbonisa- tion beaucoup plus réduito
Comme on l'a représenté schématiquement sur le dessin annexé, un mode d'exécution d'appareillage conforme à la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention comprend un digesteur ou réservoir de fermentation 1, qui peut être du type général utilisé pour la digestion des suspensions d'eaux d'égout ou d'eaux usées Le digesteur comporte un réservoir 2 muni de préférence d'un couvercle flottant 3, pour faciliter l'addition et l'ex- traction de liquides ou de solides sans introduire de l'air qui pourrait donner un mélange explosif avec le méthane qui se dégage au cours du procé- dé.
Le digesteur est pourvu d'une ou de plusieurs pompes de circulation 4 comportant plusieurs branchements 5 afin de donner la souplesse convenable à la circulation de la liqueur dans le réservoir 2; des vannes ou robinets
6 sont prévus de préférence pour régler le débit dans les canalisations ou branchements 5. Un dispositif de chauffage approprié (non représenté) est prévu pour maintenir la matière contenue dans le digesteur à la tempé- rature désiréeo Ce dispositif de chauffage peut être constitué par des serpentins de chauffage intérieurs (non représentés), tels que ceux utilisés habituellement dans les digesteurs pour suspensions d'eaux usées, ou encore il peut être un appareillage de chauffage extérieur tel que celui décrit dans le brevet américain Harry Eo Schlenz n 205160076 du 18 juillet 1950.
Le digesteur est pourvu d'un dispositif convenable, chargé de propulser la laine dans le réservoir, au cours de la fermentation, à une vitesse qui lui permette d'atteindre le degré désiré de dégraissage, et en même temps de réaliser une agitation calme ou modérée du produit de fermen- tation en laissant au gaz la possibilité de s'échapper rapidement, ce qui est favorable à la conduite du procédé. Un semblable dispositif est de pré- férence également construit de manière à contenir de la laine pour la main- tenir immergée dans le liquide, en empêchant la formation, à la surface de la liqueur contenue dans le digesteur, d'une masse analogue à un tapis.
Un dispositif convenant à l'obtention des résultats précités est constitué par un tambour tournant 7, monté de manière à pouvoir tourner autour d'un axe horizontal et ouvert à ses deux extrémités pour permettre d'y introduire et d'en enlever la laine. Le tambour est conçu de manière à comporter des mailles disposées en réseau afin de permettre à la liqueur de digestion de circuler dans le tambour et dans la masse de laine qui s'y trouve. Des dispositifs appropriés non représentés ont pour but de faire tourner le tambour.
Le réservoir est pourvu d'un orifice d'entrée convenable 8, à travers lequel on introduit la laine brute dans le réservoir; cet orifice d'entrée est placé de manière à guider la laine dans le,extrémité d'admission du tambour Un orifice de sortie 9, par où on extrait la laine du réser- voir 2, se trouve placé au voisinage du côté sortie du tambour Un récep- tacle 10 peut être prévu pour recevoir la laine qui sort du réservoir de digestion.
On a prévu un dispositif déshydrateur convenable qui est monté de préférence au voisinage du digesteur et qui peut se présenter sous la for- me d'une centrifugeuse 11 ou d'un autre dispositif chargé d'extraire de la laine., la liqueur.
En outre, on prévoit de préférence des organes ou dispositifs de rinçage 12 pour réaliser le rinçage complet de la laine après qu'elle a été déshydratée, afin d'éliminer les résidus ou les traces de liquide de digestion et de toute autre matière qui adhère aux fibres de laine. Le dispositif de rinçage comporte une canalisation 18 chargée de lui envoyer l'eau de rinçage et une canalisation d'évacuation 19 pour faire sortir 1' eau de rebut si nécessaire.
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On peut mettre en oeuvre le procédé en exécutant à la main les opérations suivantes *introduction de la laine brute dans le digesteur; en- lèvement de'la'laine brute; renvoi de cette laine brute à la centrifugeuse et au dispositif de rinçage. Cependant, le procédé se prête de lui-même d'une manière parfaite à une mécanisation totale ou partielle, et -l'utilisa- tion d'un transporteur mécanique entre dans le cadre de la présente invention de telle sorte que la laine soit traitée complètement par un appareillage mécanique depuis le moment de son introduction dans le digesteur jusqu'à son enlèvement du dispositif de rinçage A cet effet, un transporteur con- venable, représenté schématiquement en 13.
est destiné à enlever la laine du réceptacle 10 et à l'acheminer vers la centrifugeuse formant essoreuse.
De même.,-un transporteur convenable, représenté schématiquement en 14, est prévu pour acheminer la laine depuis l'essoreuse jusqu'au dispositif de rinçage et, dans certains cas ,on prévoit un dispositif transporteur, désigné schématiquement par 15, pour enlever la laine propre du dispositif de rinçage et l'acheminer à un emplacement où elle est prête à subir un nouveau trai- tement.
Les composants minéraux des matières étrangères qui adhèrent à la laine ainsi que les autres matières solides qui tombent dans le fond du réservoir 2 sont enlevés, soit en continu, soit périodiquement, du fond de ce réservoir et, à cet effet, on a prévu une canalisation appropriée chargée d'évacuer les boues ou suspensions. Un dispositif collecteur(non représenté),d'un type connu, peut être chargé d'envoyer le produit analo- gue à une boue ou à une suspension, dans la canalisation d'évaçuation pré- vue à cet effet.
La liqueur que l'on enlève des fibres de laine à l'aide du dis- positif déshydrateur ne contient-pas seulement des organismes actifs mais aussi des sous-produits intéressants tels que la potasse et en conséquence on la retourne de préférence au digesteur à partir de la centrifugeuse pour ensemencer-la liqueur. A cet effet, on a prévu une canalisation de retour 17 qui part de l'essoreuse et qui va au côté admission de la pompe de cir- culation ou qui est reliée au digesteur de toute autre manière appropriée.
La liqueur qui se trouve dans l'installation contient de la potasse intéressante et en conséquence on ne s'en débarrasse pas de préfé- rence, avant que la potasse n'ait été récupérée. ,Au cours de la conduite du procédé, la potasse se concentre progressivement dans la liqueur et on l'enlève lorsque la concentration devient suffisante pour garantir sa ré- cupération. Un conduit d'extraction 20, convenablement placé, est chargé de soutirer la liqueur de l'installation.
Le procédé,conforme à l'invention, pour enlever les impuretés de la laine brute est remarquable par ce fait que l'eau est prise par les réactions chimiques qui interviennent au cours des fermentations;, de sorte- qu'il est nécessaire d'ajouter de l'eau au digesteur pour maintenir le ni- veau liquide nécessaire au fonctionnement. En conséquence , on n'a pas habituellement à se débarrasser d'un excès de liqueur. A cours de la diges- tion de la suspension d'eau épuisée par exemple,, la matière que l'on ajoute au digesteur contient d'une manière typique 95% ou plus d'eau et, après que la fermentation est achevée, cette eau, qui a diminue en quantité de seule- ment quelques pour cents et qui est saturée de produits de fermentation souil- lés, reste à évacuer.
Dans le procédé objet de l'invention, pour débarrasser la fibre de laine des impuretés, on ajoute de la laine sèche au dispositif de fermentation que l'on remplit d'eau jusqu'au niveau désiré. Comme on l'a dit plus haut, on consomme une partie appréciable de cette eau dans les réactions de fermentation. La quantité d'eau ainsi consommée peut être éga- le à 10% à 30% du poids de la laine. Au lieu de donner naissance à un excès d'eau dont il faut se débarrasser, le procédé objet de l'invention exige 1' addition d'eau. Une partie appréciable, sinon la totalité de l'eau de rin- gage., est habituellement nécessaire pour réaliser cet appoint. Ainsi, on produit peu ou pas du tout de liquide de rebut.
Une faible quantité de boues ou de suspensions, constituées par des matières terreuses et des produits analogues à du bois, s'accumulent dans le digesteur, mais cela ne constitue
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pas un problème
L'eau de rinçage est habituellement envoyée en quantités suffi- santes pour satisfaire aux exigences de l'eau d'appointo En conséquence, la demanderesse prévoit de préférence une canalisation 21 qui part de la cana- lisation 19 d'évacuation d'eau de rinçage et qui va à l'entrée du digesteur
1 pour ramener au digesteur la totalité ou une partie de l'eau de rebut.
Un robinet convenable 22 peut être prévu pour contrôler l'écoulement dans les canalisations 19 et 21. Si, pour une raison quelconque,, un dispositif de rinçage n'est pas utilisé ou si le rebut est insuffisant, on ajoute à l'installation l'eau d'appoint qui provient d'une source convenable.
Le procédé conforme à la présente invention exige un produit d' ensemencement qui peut, comme on l'a dit plus haut, être constitué par une liqueur de digestion, provenant d'une installation de traitement des sus- pensions ou boues d'eau usées, ou par une culture d'une bactérie appropriée.
Après le démarrage du procédé, il n'est pas nécessaire habituellement de pro- céder à un ensemencement supplémentaire, mais, comme le comprendront les techniciens au courant de la digestion des suspensions.d'eaux usées, il peut être nécessaire de procéder à un ensemencement supplémentaire de temps en temps lorsque les bactéries sont devenues moins actives en temps lorsque les bactéries sont devenues moins actives en raison de conditions anormales telles qu'un froid extrême ou une condition analogue ou encore lorsque l'in- stallation s'est arrêtée pour une raison quelconque.
Habituellement., en conséquence, le seul produit que l'on peut envoyer au digesteur, en plùs de la laine brute à traiter,est de l'eauo On peut envoyer de l'eau d'une ma- nière appropriée quelconque et on peut l'introduire dans le digesteur en mê- me temps que la laine bruteo Bien que cela ne soit pas nécessaire, on peut néanmoins ajouter un agent mouillant ou émulsifiant à la laine brute afin de favoriser la dispersion de la graisse et de la rendre plus facilement atta- quable par les bactéries et/ou leurs enzymes.
Le procédé objet de la présente invention assure le nettoyage effectif et économique de la laine brute pour en enlever les matières étran- gères Ce procédé ne nécessite pas de produits chimiques tels que des sa- vons et des alcalis mais exige seulement un produit d'ensemencement initial et ensuite uniquement de l'eau. De plus, on produit du gaz méthane que l' on 'peut utiliser pour maintenir à la température désirée le contenu du diges- teur ou pour d'autres buts de chauffage. De plus,on récupère de la potasse de valeur à partir de la liqueur de fermentation.
On transforme en gaz les matières étrangères non fibreuses et par suite on élimine le problème de perte de liquide, problème qui se posait jusqu'à présent, lorsque la laine était lavée par les procédés d'échaudage - habituels La liqueur dont on doit se débarrasser dans la mise en oeuvre du présent procédé est constituée par de l'eau de rinçage diluée et on peut l'évacuer d'une manière analogue à celle utilisée au cours de la digestion des suspensions d'eaux épuisées; cela ne présente pas de problème sérieux, Les impuretés végétales sont décomposées dans une proportion considérable et le résidu est rendu tendre et friable, ce qui augmente l'économie du pro- cédé objet de la présente inventiono
Les matières solides minérales se précipitent au cours de la fer- mentation et aucun traitement spécial n'est nécessaire à cet effet.
Le procédé objet de la présente invention se prête,-de lui-même aisément à la mécanisation et il peut être mis en oeuvre dans une installa- tion automatique ou semi-automatique, ce qui augmente d'une manière importan- te l'économie rendue possible par l'utilisation de ce procédé. Suivant 1' application du procédé, on peut le mettre en oeuvre d'une manière continue.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PROCEDURE FOR REMOVING FROM THE RAW WOOL THE ADHESIVE FOREIGN MATERIALS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE SAID PROCESS.
The present invention relates to a method for cleaning raw wool as well as to an apparatus suitable for carrying out a similar method. More particularly, the present invention relates to a process for removing from raw wool, foreign matter, by subjecting this raw wool to anaerobic fermentation.
The present invention relates to a process for removing foreign matter from raw wool, which process consists in subjecting this raw wool, together with the foreign matter which adhere to it, to the digestion of microorganisms capable of biologically digesting the organic compounds. - ques of these foreign matter but incapable of appreciably altering the wool fibers, then of separating the wool fibers from the residue from the digestion in question.
The present invention also relates to an apparatus for removing foreign matter from raw wool, apparatus comprising a closed digestion tank, intended to contain the digestion liquor; a device for introducing the raw wool into the liquor contained in the digestion tank;
a device for removing fibers from the digestion reservoir; a device for dehydrating the removed fibers, in order to extract therefrom the digestion liquor and the foreign matter; and finally a device responsible for rinsing the wool fibers freed of their water.
Raw wool, that is, wool as it is after it has been cut and before any processing, comprises only about 50% wool fibers. The non-fibrous part is constituted by natural fats and waxes, by impurities, by dried sweat, by excrement, by plant debris and other foreign matter. Before you can spin the wool to transform it into threads or yarns, it is necessary to rid it of foreign matter.
This cleaning process, which is the first operation in the manufacture of the
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wool is commonly referred to as "scalding". The usual scalding treatment involves washing the wool in an aqueous solution of soap and alkali in a series of containers, commonly referred to as "bowls". The price of the soap and alkali used for this washing treatment constitutes an appreciable amount of the expense since the materials so required amount to about 10% or more of the weight of the wool.
In addition, the washing water, after cleaning the wool, has a high organic matter content, which, when measured in the BOD (biochemical oxygen demand) test, can be as high as a value as high as 200,000 PPM (parts per million). If this washing water is discharged in the form of a stream as a waste liquor, the burden of high pollution is imposed on the natural purification capacity of such a stream. Although such a large waste can be purified by the aerobic or anaerobic processes used in usual wastewater purification plants, the high concentration of this waste makes it necessary to have relatively large treatment plants, the costs of which are , in many cases, would be prohibitive.
Dry sweat or greasy contains a considerable amount of potassium salts of fatty acids and sometimes 15% fat and 4% potassium in the form of K2O. Although many methods have been devised for recovering valuable fat and potash from scalding liquors from conventional scalding processes, these methods have heretofore had only limited applications. Two "dry" degreasing processes have been recommended which do not lead to liquid losses. One of these methods involves the extraction of the fat with a non-aqueous solvent.
The other process, known as the frosting or "glazing" process, involves passing the raw wool through a cold room (brought to a temperature well below -1778), which makes the grease hard and brittle. The wool is then freed from the fat by pounding or beating it, then reducing it to powder. These "dry" degreasing processes have been found to have very limited applications and the problem of economically degreasing wool without giving rise to major waste or scrap has heretofore remained unsolved.
In addition to foreign material of animal origin such as fats and waxes, dried perspiration and the like, raw wool contains debris of plant organisms such as fluff, straw and the like. Such plant debris is very incompletely removed or attacked by the usual scalding process and must therefore be removed subsequently by a treatment of the yarn or fabric, a treatment known as "charring". . This treatment consists of an attack with sulfuric acid followed by heating in order to make the plant material brittle so that it can be removed by "fraying" or by beating, an operation followed by neutralization of the acid. by washing.
It is known that "fat", such as is usually found in sludge or slurries of waste water and consisting mainly of soaps and fats (known chemically as fatty acid glycerides), can be broken down and eliminated in the form of methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation.
It is also known that "wool" fat, when extracted from raw wool with soap and alkali in hot water, can be decomposed by anaerobic fermentation for its production. transformation into a different state in which it is found emulsified, which state is found in the "heating" liquor. However, wool fat, known as "wax", is largely made up of esters of cholesterol and fatty acids, substances which are chemically distinguished from the aforementioned glycerides or fats. Thus, one could not foresee that such a wax, in its natural state and not modified by a chemical treatment with soap and alkali, could be subjected to anaerobic fermentation.
When processing certain vegetable fibers such as flax, hemp and jute, it is customary to subject the stalk or straw to
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anaerobic fermentation to remove unwanted constituents and mainly sugars and gums at the same time as to soften the fibers. This treatment, when applied to a plant fiber, is known as "retting". The product which is extracted by retting from a plant tissue consists largely of carbohydrates which are chemically distinguished from the wax which is found on wool fibers and therefore could not be relied on. nothing to suggest that a treatment similar to retting would have been effective in removing wool grease from raw wool.
The present invention relates to a novel process for removing foreign matter from raw wool; a process for removing foreign matter without using harmful chemicals and with minimal physical handling of the wool; a process for cleaning raw wool, which process does not require the use of chemical agents such as soaps and alkalis and that. can be implemented in a relatively inexpensive manner; a process for removing foreign material therein from raw wool; in this process, the resulting waste materials are such that they can be easily disposed of in an economical manner; therefore, this process does not involve any appreciable expense in disposing of waste materials;
a process for removing foreign matter therein from raw wool, process whereby appreciable proportions of the plant components are removed from the foreign matter, while the remainder is softened together with it is made more friable, while obtaining a consequent significant reduction in the necessary carbonization treatment a process for cleaning raw wool, a process which is not only relatively inexpensive to carry out but which also lends itself to it - even in the recovery of components of foreign matter extracted from raw wool;
an inexpensive and efficient process for cleaning wool, which process can be carried out in a continuous manner and which lends itself, for its implementation, to the use of automatic equipment; a process in which the organic components of the foreign matter contained in the raw wool are decomposed at least in part and in situ, whereby the inorganic compounds are released which then precipitate out of the wool or can be easily extracted .
The subject of the invention is also a new installation suitable for carrying out the process in an efficient and economical manner.
Other characteristics and advantages of the invention will become apparent during the description which will follow and which will be given with reference to the appended drawing, in which the single figure is a schematic representation of an embodiment. an apparatus making it possible to implement the method in accordance with the invention.
The Applicant has discovered that it is possible to transform the fat or wool wax in its natural state and before any preliminary treatment into methane and carbon dioxide, by fermentation or anaerobic digestion. She further found that a similar fermentation or anaerobic digestion could be performed with efficiency on raw wool fat in situ on wool fibers. In addition, she discovered that this anaerobic fermentation of organic components of foreign matter which adhere to raw wool fibers could be continued without damaging those wool fibers.
In accordance with the present invention, the wool is introduced
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raw, without any preliminary treatment, in a liquor seeded with the aid of active microorganisms which can carry out the anerobic fermentation of the organic components of the foreign matter adhering to the wool fibers, but which are incapable of damaging its wool fibers.
The liquor preferably provides a digestion tank for sludge or active suspensions of spent water, but if desired, it can be constituted by a bacteriological culture which has been prepared.
The liquor, suitably contained in a fermentation tank or "digester", is maintained at a temperature suitable to promote the digestive action of the bacteria and this temperature is preferably the optimum temperature for. a similar digestion. The Applicant has found that excellent results can be obtained by maintaining the material contained in the digester at about 35, although the temperature can vary widely.
The liquor and the raw wool are maintained under anaerobic conditions, so that the anaerobic fermentation can take place under conditions such as, for example, those which prevail in a digester for a slurry of spent water. To maintain the desired temperature, the materials contained in the digester can be heated in a manner analogous to. that used in the field of digestion of sludge or waste water suspensions and it has been found that better results are obtained when the temperature is constant and uniform through any mass. For this purpose, the liquor is circulated to prevent thermal or chemical stratification or segregation of the liquor and the raw wool.
The liquor and the crude wool are stirred moderately to escape the evolved gas, which is preferably collected and used either to heat the contents of the digestion tank or for other purposes. In the process, a relatively small amount of raw wool is introduced into the digester, and as soon as fermentation begins, more wool is added. Wool is added from time to time in increasing quantities, until the total capacity of the digester has been reached. This capacity is estimated to be between about 16 kg. and 8 kg. of raw wool per cubic meter of digester volume per day, although in some circumstances larger quantities can be processed.
During fermentation, fat is transformed into methane and carbon dioxide, vegetable impurities (fluff, straw and the like) are softened and disintegrated while mineral compounds (such as dust or impurities) fall off the fibers . Inorganic solids such as dockage, sand and the like, as well as any other heavy solids, are removed from the bottom of the tank, either continuously or periodically if desired. The fermentation liquor or portions thereof may be extracted from time to time whenever its potash concentration becomes large enough to ensure its recovery.
The fermentation is maintained by means of a control carried out with volatile acid and ammonia, recirculation of the fermentation liquor and regulation of the load in a similar manner. Logs to that used to maintain fermentation in a digester for wastewater suspensions.
When the fermentation is substantially complete, the wool is extracted from the digester, drained and dehydrated in a suitable manner using a centrifuge, a press or any other dehydrating device of known type. . The dehydrated wool is then rinsed to remove residual digestion liquor, and then suitably dried, after which it is ready for manufacture. In some cases it may be desirable to subject wool which has been cleaned by the method just described to final scalding using the usual methods, but ordinarily such scalding is not required. not necessary.
The process according to the present invention transforms into gas
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carbon dioxide and methane all of the cellulose, plant sugars and other constituents of plant matter; only the dense and woody parts of the plant tissue remain. Approximately 60% or more of the plant material is thus converted into gas.
Therefore, wool, after its manufacture into yarns or fabric, requires much less carbonization treatment.
As shown schematically in the appended drawing, one embodiment of the apparatus in accordance with the implementation of the method which is the subject of the invention comprises a digester or fermentation tank 1, which may be of the general type used for digestion of sewage or wastewater suspensions The digester comprises a tank 2 preferably fitted with a floating cover 3, to facilitate the addition and extraction of liquids or solids without introducing air which could give an explosive mixture with the methane which is given off during the process.
The digester is provided with one or more circulation pumps 4 comprising several connections 5 in order to give suitable flexibility to the circulation of the liquor in the tank 2; valves or taps
6 are preferably provided to regulate the flow in the pipes or connections 5. A suitable heating device (not shown) is provided to maintain the material contained in the digester at the desired temperature. This heating device can be constituted by indoor heating coils (not shown), such as those usually used in digesters for wastewater suspensions, or else it may be an outdoor heating apparatus such as that described in the American patent Harry Eo Schlenz n 205160076 of July 18 1950.
The digester is provided with a suitable device, responsible for propelling the wool into the tank, during fermentation, at a speed which allows it to reach the desired degree of degreasing, and at the same time to achieve a calm agitation or of the fermentation product while allowing the gas to escape rapidly, which is favorable to the conduct of the process. A similar device is preferably also constructed so as to contain wool in order to keep it immersed in the liquid, preventing the formation, on the surface of the liquor contained in the digester, of a mass-like mass. carpet.
A device suitable for obtaining the aforementioned results consists of a rotating drum 7, mounted so as to be able to rotate about a horizontal axis and open at its two ends to allow the wool to be introduced and removed therefrom. The drum is designed so as to have meshes arranged in a network to allow the digestion liquor to circulate in the drum and in the mass of wool therein. Appropriate devices not shown are intended to rotate the drum.
The reservoir is provided with a suitable inlet orifice 8, through which the raw wool is introduced into the reservoir; this inlet orifice is placed so as to guide the wool in the inlet end of the drum. An outlet orifice 9, through which the wool is extracted from the tank 2, is placed in the vicinity of the outlet side of the drum A receptacle 10 may be provided to receive the wool which leaves the digestion tank.
A suitable dehydrating device is provided which is preferably mounted in the vicinity of the digester and which may be in the form of a centrifuge 11 or other device responsible for extracting the wool, the liquor.
In addition, there are preferably provided rinsing members or devices 12 for effecting the complete rinsing of the wool after it has been dehydrated, in order to remove residues or traces of digestion liquid and any other adhering material. with wool fibers. The rinsing device comprises a pipe 18 responsible for sending it the rinsing water and an evacuation pipe 19 for discharging the waste water if necessary.
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The process can be carried out by carrying out the following operations by hand: introduction of the raw wool into the digester; removal of coarse wool; return of this raw wool to the centrifuge and the rinsing device. However, the process lends itself perfectly to full or partial mechanization, and the use of a mechanical conveyor is within the scope of the present invention so that the wool is processed. completely by mechanical equipment from the moment of its introduction into the digester until its removal from the rinsing device For this purpose, a suitable conveyor, shown schematically at 13.
is intended to remove the wool from the receptacle 10 and to convey it to the centrifuge forming a wringer.
Likewise, a suitable conveyor, shown schematically at 14, is provided to convey the wool from the wringer to the rinsing device and, in certain cases, a conveyor device, indicated schematically by 15, is provided for removing the wool. clean wool from the rinsing device and transport it to a location where it is ready to undergo further treatment.
The mineral components of the foreign matters which adhere to the wool as well as the other solid matters which fall into the bottom of the tank 2 are removed, either continuously or periodically, from the bottom of this tank and, for this purpose, a appropriate pipe responsible for evacuating sludge or suspensions. A collecting device (not shown), of a known type, can be responsible for sending the product similar to a slurry or to a suspension, into the evacuation pipe provided for this purpose.
The liquor which is removed from the wool fibers with the aid of the dehydrator does not only contain active organisms but also valuable by-products such as potash and therefore is preferably returned to the digester at from the centrifuge to inoculate the liquor. For this purpose, a return pipe 17 is provided which leaves from the wringer and which goes to the inlet side of the circulation pump or which is connected to the digester in any other suitable manner.
The liquor in the plant contains valuable potash and therefore is preferably not disposed of until the potash has been recovered. During the course of the process, the potash gradually becomes concentrated in the liquor and is removed when the concentration becomes sufficient to ensure its recovery. An extraction duct 20, suitably placed, is responsible for withdrawing the liquor from the installation.
The process according to the invention for removing impurities from raw wool is remarkable in that the water is taken up by the chemical reactions which take place during fermentations, so that it is necessary to add water to the digester to maintain the liquid level necessary for operation. As a result, one does not usually have to get rid of excess liquor. During the digestion of the spent water slurry, for example, the material added to the digester typically contains 95% or more water and, after fermentation is complete, this water, which has decreased in quantity by only a few percent and which is saturated with soiled fermentation products, remains to be drained off.
In the process that is the subject of the invention, in order to rid the wool fiber of impurities, dry wool is added to the fermentation device which is filled with water to the desired level. As mentioned above, an appreciable part of this water is consumed in the fermentation reactions. The amount of water thus consumed can be 10% to 30% of the weight of the wool. Instead of giving rise to an excess of water which must be disposed of, the process which is the subject of the invention requires the addition of water. A substantial part, if not all of the rinse water, is usually required to make this make-up. Thus, little or no waste liquid is produced.
A small amount of sludge or slurry, consisting of earthy matter and wood-like products, accumulates in the digester, but this does not constitute
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not a problem
The rinse water is usually supplied in sufficient quantities to meet the make-up water requirements. Accordingly, the Applicant preferably provides a line 21 which extends from the line 19 for the discharge of water from the water. rinsing and which goes to the inlet of the digester
1 to return all or part of the waste water to the digester.
A suitable valve 22 may be provided to control the flow in lines 19 and 21. If, for some reason, a flushing device is not used or if the waste is insufficient, the installation is added to the system. make-up water from a suitable source.
The process according to the present invention requires a seed product which may, as stated above, consist of a digestion liquor, originating from a plant for treating wastewater sludge or sludge. , or by culturing an appropriate bacterium.
After the process has started, it is usually not necessary to do additional seeding, but, as will be appreciated by those skilled in the digestion of wastewater slurries, it may be necessary to do so. additional seeding from time to time when the bacteria have become less active or when the bacteria have become less active due to abnormal conditions such as extreme cold or the like or when the plant has stopped for any reason.
Usually, therefore, the only product which can be sent to the digester, besides the raw wool to be treated, is water. Water can be sent in any suitable manner and can be fed. introduce it into the digester at the same time as the raw wool o Although this is not necessary, a wetting or emulsifying agent can nevertheless be added to the raw wool in order to promote the dispersion of the fat and make it more easily attackable by bacteria and / or their enzymes.
The process which is the object of the present invention ensures the effective and economical cleaning of the raw wool to remove foreign matter. This process does not require chemicals such as soaps and alkalis but only requires a seed product. initial and then only water. In addition, methane gas is produced which can be used to maintain the contents of the digester at the desired temperature or for other heating purposes. In addition, valuable potash is recovered from the fermentation liquor.
Non-fibrous foreign matter is converted into gas and consequently the problem of loss of liquid is eliminated, a problem which has hitherto arisen when wool was washed by the usual scalding processes The liquor to be disposed of in the implementation of the present process consists of dilute rinsing water and can be discharged in a manner analogous to that used during the digestion of the used water suspensions; this does not present a serious problem. The vegetable impurities are decomposed in a considerable proportion and the residue is made soft and friable, which increases the economy of the process object of the present invention.
Inorganic solids precipitate during fermentation and no special treatment is necessary for this.
The process which is the subject of the present invention lends itself easily to mechanization and it can be carried out in an automatic or semi-automatic installation, which considerably increases the economy. made possible by the use of this process. Depending on the application of the method, it can be carried out in a continuous manner.
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