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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE FILTRAGE DES LIQUIDES.
La présente invention concerne un procédé pour le filtrage des liquides qui convient en particulier pour l'épuration des eaux super- ficielles (eaux de rivière et autres eaux similaires) et dans lequel le liqujde est amené, sous l'effet de la pression9 à traverser un filtre dit "filtre alluvionnaire", c'est-à-dire des réseaux métalliques qui sont re- couverts d'une masse alluvionnaire,telle par exemple qu'une couche de fibres d'amiante ou de cellulose.
En outre, l'invention concerne plus par- ticulièrement des dispositifs appropriés pour Inexécution de ce procédéo
Avec les filtres alluvionnaires, on obtient, comme on le sait, même dans le cas de débits relativement élevés, des filtrats encore très propres ; malgré cela, le filtre alluvionnaire n9a pu s'imposer jus- qu'à présent que pour le filtrage de quantités limitées d'un filtrat d9une valeur élevée., parce que la couche alluvionnaire s'obstruait petit à pe- tit au cours du traitement et devait alors, après une interruption du trai- tement, être retirée des réseaux de fil métallique, suivant une méthode qui demandait beaucoup de temps,pour être remplacée ensuite par une nouvelle masse alluvionnaire.
L'invention élimine ces inconvénients et permet un traitement pratiquement continu avec des besoins suffisamment réduits en ce qui con- cerne la masse alluvionnaire, pour que l'on puisse appliquer désormais ce procédé de filtrage à tous les problèmes relatifs aux filtres et même l'utillser pour 1?épuration des eaux ayant servi aux usages domestiques.
Conformément à 19 invention le processus du filtrage est-in- terrompu périodiquement par un brefprocessus'de nettoyage, qui consiste à rejeter la masse alluvionnaire des réseaux alluvionnaires par un rinçage en retour et à la faire passer de la chambre du filtrequi a été vidée, dans une chambre de lavage située plus bas., où elle est consécutivement la-
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vée sur des cribles dans un liquide soumis à un écoulement turbulent, en évi-
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tant lgalluvionnage sur les cribles de lavage par des jets de liquide en- voyés sous pression dans la chambre- de lavage parallèlement aux cribles de lavage ;
puàs, une certaine quantité de remplacement de masse alluvionnaire nouvelle ayant été ajoutée, la masse alluvionnaire est immédiatement ramenée à la chambre du filtre, à la suite du processus du lavage, pour être de
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nouveau soumise à l'alluvionnagea Ce processus ne demande que quelques mi- nutes,qui sont facilement compensées dans le cadre d'un processus continu de fabrication par un réservoir de filtrat relativement petit.
Ce processus présuppose que la masse alluvionnaire est, lors de chaque processus de rin- çage, retirée autant que possible intégralement des réseaux alluvionnaires
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et transférée dans la chambre de lavagepce que l'on obtient au mieux en pm- voquant le rinçage en retour par la vidange périodique d'un réservoir de filtrat sous pressionrempli au cours de la période de filtrage qui a précédé.
Toutefois, Inexécution: d'un genre nouveau, du processus de
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lavage sur des cribles de lavage qui sont maintenus à 19abri de la constitue tion d'une charge indésirable d?alluvlonsp par des jets de liquide envoyés sous pression est d'une importance décisive. Ce genre de processus de lava= ge permet un désalluvionnage extrêmement rapide des impuretés liées à la masse alluvionnaires, et il est recommandé dans ce cas de calculer le débit du liquide pendant le processus du lavage pour que:il corresponde à un multiple
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du débit pendant la production du fjl;:
re9 en faisant par exemple fonction- ner la pompe du filtre avec un nombre de tours doublé pendant le processus du lavageo En outreon peut encore, pour accroître le tourbillonnement dans le processus du lavage, insuffler de 1?air comprimé à travers la cham- bre de lavage. Le processus du lavage est déjà terminé au bout d'une ou deux minutes, de sorte que le nouvel alluvionnage peut suivre sans délai.
On entreprend aussi opportunément ce nouvel alluvionnage avec une pression de fonctionnement plus élevée de la pompe du filtre et avec un débit accru
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de façon correspondante, afin qu!i1 en résulte immédiatement une couche alluvionnaire uniforme sur 1?ensemble de la surface des réseaux alluvionnaires et que cette couche soit concentrée à la fin du processus de lgalluvionnage. On peut alors, après la fin du processus de la concentration, repasser sans
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déla$. à la production, et 1?on obtient aussitôt un filtrat clair. Va11uvionfiage, en cas de débit plus élevé, a lieu au mieux en fermant 1?évacuation du liquide de lavage, mais en laissant tout d'abord ouverte l9adduetion du liquide de lavage, jusqu'à ce que alluvionnage soit achevé. Com- me liquide de lavage, on peut utiliser aussi de Peau amenée séparément sous pression.
Lors du filtrage de liquides de faible valeur, tels par exemple que des eaux superficielles, on utilise comme liquide de lavage directement 15eau brute soumise à la pression de la canalisation.
Par le lavage, conforme à l'invention, sur des cribles qui
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sont, au cours de ce lavage, maintenus exempts dsalluvions par des jets de liquide, il est possible de réduire au minimum les pertes en masse allu- vionnaire., Malgré cela, une faible partie de la masse alluvionnaire est désalluvionnée avec les impuretés évacuées et doit par suite être remplacée.
Cette partie est pour chaque processus de lavage environ de 1?ordre de 5 à 10 % et comprend une proportion accrue de fibres très fines. On la remplace par suite opportunément par un mélange de fibres présentant, par rapport à la masse initiale, une proportion accrues, approximativement doublée, de fibres fines. Pour assurer un mélange favorable de la masse de remplacement, cette masse est préalablement mise en suspension, puis projetée sous pression dans la masse alluvionnaire lavée, dans l'intervalle de temps compris entre la terminaison du processus de lavage et le commencement du processus d'al- luvionnage suivant.
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Pour Inexécution du procédé conforme à lsinvention, on se sert au mieux d'un appareil, dans lequel la chambre de lavage est disposée, directement au-dessous de la chambre du filtre, dans un réservoir commun et porte sur ses parois laterales le crible de lavage. La masse alluvionnaire reje-
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tée des réseaux alluvionnaires dans le processus du rinçage en retour tombe alors directement dans la chambre de lavage située au-dessous, à laquelle on donne opportunément un fond en forme de cône, de façon à ce que la masse alluvionnaire glisse sur ce fond latéralement vers les cribles de lavage.
Au-dessus de la chambre du filtre, on peut prévoir dans lc même réservoir la chambre de réserve du filtrat, séparée par une cloison, et on obtient
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alors pour le rinçage en retour un trajet particulièremeni court du liquide.
Les réseaux alluvionnaires sont opportunément suspendus verticalement et disposés de préférence en forme d9étoile autour d'un tuyau répartiteur commun qui relie leurs conduites d9évacuation du filtrat pur au réservoir de filtrat et qui est pourvu d9un certain nombre d9ouvertures réparties uniformément sur son pourtour, pour répartir la pression préalable lors de lealluvionnage aussi uniformément que possible sur les réseaux alluvionnaires. A ce tuyau répartiteur on peut alors raccorder en bas le large tuyau d9évacuation pour 19écoulement préalable.
Le crible de lavage est opportunément construit à partir da éléments individuels dirigés en zig-zag et est disposé à 19ineêtieur d9UQ canal annulaire relié à 1?évacuation du liquide de lavage, ce canal annulaire étant en communication, par des ouvertures uniformément réparties.,avec le crible de lavage.
Pour maintenir le crible de lavage exempt de charges
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d9a11uvions, la partie principale du liquide de lavage est introduite par des ajutages dans la chambre de lavage lesdits ajutages étant disposés dans la chambre de lavage de façon circulaire, à des distances d'au plus 40 mm 1?un de 19 autre et à une distance d'au plus de 30 mm de la surface du crible de lavage, et le sens de leurs jets est sensiblement parallèle au crible de lavage. D9autres ajutages, qui projettent opportunément avec une composante tangentielle le liquide de lavage dans la chambre de lavage, peuvent
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e v3.r au tourbillonnement additionnel de la masse alluvionnaire en suspen- sion dans la chambre de lavage et communiquer en même temps à son contenu un mouvement de rotation.
Pour 19introduction de la masse alluvionnaire de remplacement,
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qu'il convient d9amener pérïod3.quemsnt, on prévoit opportunément un réci- pient de mélange séparé avec un agitateur, dans lequel cette masse est tout d9abord préparée et à partir duquel elle est ensuite introduite dans la cham-
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bre de lavage sous 19effet de la pression du liquide de lavage, après la ter- minaison du processus du lavage, et est mélangée avec la masse alluvionnaire fraîchement lavée.
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A 19aîde d'un tel appareil on peut exécuter le procédé décrit ci-dessus simplement par 1?ouverture et la fermeture consécutives de diver-
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ses soupapes, et cela doune façon absolument automatique, en se servant pour la commande des soupapes d'un dispositif de commande électrique, pneumatique ou hydraulique d'un genre connu en soi et réglé suivant un ordre prédéterminé. Les diverses soupapes sont constituées au mieux dans ce cas comme des pistons-valves à compensation de pression, avec un tiroir cylindrique à commande hydraulique ou pneumatique.
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Lors du filtrage de l'eau on peut laisser s9écouler. simplement comme de Peau chargée d9impuretés. la quantité doeau brute utilisée pour le lavage de la masse alluvionnaire. Lors du filtrage de liquides chimiques on doit récupérer la quote-part du liquide brut utilisée pour le lavage de la masse alluvionnaire, séparément de la boue du filtre. On y par-
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vient, conformaient à 1?inventionp en ajoutant à la masse alluvionnaire, lors de chaque processus de régénération une faible quantité d'un produit dit '+agent auxiliaire de filtrage", par exemple quelques grammes de fibres d'amiante très finement fendues, de charbon actif moulu ou de terre d'in-
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fusoires dissoute, et en ramenant ensuite dans le filtrat brut l9écoulement des impuretés, à travers un simple filtre de drap.
Dans le processus d'alluvionnage, l'agent auxiliaire de filtrage est alors incorporé dans la couche alluvionnaire, il lie par 19 adsorption. pendant la période de filtrage, les matières troubles colloïdales et est extrait de la masse alluvionnaire,
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lors du processus du lavage, en commun avec les plus grosses particules des impuretés Cet agent retient cependant les matières troubles liées par ad-
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'sorption ;
si 1?on ramène 19écoulement des impuretés dans le filtrat brut, à travers un filtre de drap, non seulement les matières troubles grossières extraites par le lavage de la masse alluvionnaire, maip encore l9agent au- xiliaire de filtrage avec les matières troubles colloïdales liées par adsorption restent sur le filtre de drap, et il est ensuite facile d9éliminer ces matières du filtre de drap après 1?évacuation du liquide brut utilisé pour le lavage.
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Le procédé conforme à lpinvent3 on et d-autres détails de dis - positifs ayant fait leurs preuves pour son exécution sont expliqués plus anplement ci-après avec des références aux dessins ci-joints, dans lesquels :
Fige 1 montre une vue latérale, partiellement en coupe, d'un dispositif fonctionnant conformément à 1?invention ;
Fig. 2 montre une coupe horizontale agrandie à travers la chambre du filtre F ;
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Fig = 3 montre une coupe horizontale agrandie à travers la chambre de lavage W, et
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Fig. 4 montre une vue latérale, partiellement en coupe,, d9me forme d9exécution modifiée.
L'appareil représenté consiste en un réservoir, dont la partie inférieure 2 entoure la chambre de lavage W et repose sur des pieds 1.
Cette partie inférieure est reliée par une bride 11 à la cloche 3,qui entoure la chambre du filtre F et qui porte en haut le réservoir d'air K séparé par un fond 4. Aux fins du nettoyage, il est possible de retirer la cloche 3 après avoir desserré les vis (non représentées) de la bride 11.
Dans la chambre du filtre F sont placés les éléments de fil-
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tre 5 en forme de disques qui sont disposés en forme d9une étoile dont le centre est constitué par le tuyau de support 9. Conformément à la fig. 2, les divers éléments de filtre 5 consistent en des plaques de tissu métal-
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lique grosaier qui sont tendues de part et d9utre au moyen de réseaux dits "réseaux alluvionnaires" faits d9un tissu métallique fin.
Ces éléments de filtre sont serrés, au centre de l9étoile, entre des tiges ansé- rées 6, qui ont une section transversale en forme de coin ; elles constituent, en commun avec les bords serrés des éléments de filtre, la paroi périphérique d9un tuyau qui sert de tuyau collecteur pour le filtrat.
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LPensemble du système est maintenu réuni en haut et en bas par les deux an- neaux 12 et 12a; ces anneaux sont enfoncés sur les extrémités en saillie des tiges insérées 6. Le serrage nécessaire est produit par le tuyau de support central 9, qui est soudé en haut à la bride du fond 4 et qui est vissé en bas sur la bride 13. En même temps, le tuyau 9 comprime la bride inférieure 13, au moyen dun joint de caoutchouc vulcanisé intercalé, contre
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le tuyau central d9évacuation du filtrat 17, qui est soudé au fond 16 de la chambre de lavage W.
La paroi du tuyau de support 9 est pourvue d'un certain nom-
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bre d9orlfices 10, à travers lesquels le filtrat pénètre, à partir de l9es- pace annulaire 7, dans le tuyau 9. De là il s9écoule dans le tuyau d'écoulement préalable 17, ou bien il monte à travers 1?ouverture 8 dans le réservoir d'air K.
La chambre de lavage W est pourvue d'un fond conique 16 et contient les réseaux de lavage 14 (voir fige 3) dirigés en zig-zag le long de la paroi latéraleo L'espace qui se trouve en arrière de ces réseaux de lavage 14 est en communication avec le canal annulaire 18 par les orifices 19 prévus dans la paroi latérale du réservoir. Sous le fond de la chambre de lavage W se trouve un second canal annulaire 20, à partir duquel les ajutages de lavage 21 débouchent dans la chambre de lavage W.
Ces ajutages de lavage 21 sont disposés ici, conformément à la fig. 3, sur une rangée En
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zig-zag continue le long des réseaux de lavage 14 de façon telle que leur distance réciproque soit d'au plus 40 mm et que leur distance au réseau dé lavage le plus rapproché ne soit jamais supérieure à 30 mm. Ils produisent pendant le processus du lavage des jets de liquide en faisceaux acérés qui sont dirigés parallèlement aux réseaux de lavage et qui protègent ces ré- seaux contre la formation d'une charge de matières de filtrage alluvionnées.
Pour la préparation et l'introduction de la masse alluvionnai- re de remplacement, on utilise un réservoir 33, qui est muni d'un entonnoir de remplissage 34 et d'un agitateur à moteur 35. Ce réservoir 33 est relié, par une conduite 37, à la conduite d'adduction et, par une conduite 36, à la chambre de lavage 1. Pour le nettoyage de l'appareil on utilise la sou- pape d'évacuation 27.
Pour la commande de l'appareil, les moyens auxiliaires sui- vants sont prévus :
La soupape d'adduction pour la production 26 et la soupape de retenue 24 située dans la conduite d'évacuation du filtrat pur 40 avant le compteur d'écoulement 39 ; la large soupape d'évacuation 22, qui débouche dans le tuyau d'évaucation 38 et qui sert à vidanger la chambre du filtre, ainsi qu'à évacuer les eaux chargées d'impuretés à partir de l'espace an- nulaire 18 ; la soupape 25, par laquelle les ajutages de lavage 21 sont alimentés en liquide de lavage et la soupape d'écoulement préalable 23, par la- quelle l'écoulement préalable est évacué pendant le processus de l'alluvionnage ;
la soupape 29 pour l'admission de l'eau sous pression dans le réservoir 33 et la soupape de retenue 28 pour l'introduction de la masse alluvionnaire de remplacement dans la chambre de lavage W ; et enfin la soupape à flotteur 32 intercalée entre la conduite d'évacuation de l'air 31 et l'égoutteur 30.
L'appareil fonctionne de la façon suivante :
Lorsque l'étoile du filtre 5 est recouverte de la masse alluvionnaire, le liquide brut trouble pénètre, en un écoulement continu, par la soupape ouverte 26 ; le filtrat pur est alors amené à la conduite d'évacuation du filtrat 40 par la soupape de retenue 24, maintenue ouverte sous l'effet de la pression, et par le compteur d'écoulement 39. Après qu'une chute de pression permise et prédéterminée a été atteinte dans le filtre, la large soupape d'évacuation 22 est d'abord entièrement ouverte par un dispositif de commande réglé d'avance (non représenté), de sorte qu'il se produit une réduction subite de la pression dans la chambre de lavage et dans la chambre du filtre ( W, F ).
La quantité de filtrat accumulée jusqu'à une certaine hauteur dans le réservoir d'air K, et qui se trouve sous la couche d'air comprimée qui y est enfermée, est par suite poussée, avec une vitesse élevée, à travers les ouvertures 8 et 10 dans l'espace annulaire 7 et exerce par a-coup une pression sur toutes les surfaces de l'étoile du filtre 5. De ce fait, la masse alluvionnaire est aussitôt complètement détachée des surfaces du filtre et tombe à travers la chambre du filtre, qui s'est vidée dans l'intervalle, jusque dans la chambre de lavage W, qui est aussi presque entièrement vidée. Les soupapes 25 et 23 sont alors ouvertes, tandis que la soupape de retenue 24 empêche automatiquement tout retour du filtrat à partir de la conduite 40.
La pompe préalable, qui est réglée à ce moment pour un nombre de tours accru, par exemple doublé, comprime le liquide brut sous une pression élevée, par la soupape 25, dans le canal annulaire 20 et le projette en même temps à travers tous les ajutages 21 dans la chambre de lavage W, de sorte que la masse de filtrage chargea d'impuretés y est soumise à un tourbillonnement et à un rinçage intenses. Les impuretés libérées sont désalluvionnées et évacuées à travers le réseau de lavage 14, le canal annulaire 18 et la soupape ouverte 22.
Les ajutages 21, disposés à une distance de moins de 30 mm du réseau de lavage 14 et éloignés de moins de 40 mm l'un de l'autre, envoient leurs jets parallèlement au réseau de lavage 14 (voir fig. 3) construit à partir d'éléments individuels qui se rencontrent
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à la paroi du réservoir ;ils empêchent de ce fait le réseau de lavage de se charger d'une masse alluvionnaire. Ils ont une efficacité assez grande pour que le processus du lavage proprement dit soit terminé en 30 secondes environ. Les ajutages 21 disposés obliquement font tourbillonner, le long de la surface conique 16, la masse de filtrage qui y est déposée et l'amènent au voisinage des réseaux de lavage 14.
En même tempsils impriment à la matière à laver un mouvement de rotation., Pour accroître l'effet de tourbillonnement de la matière à laver, il peut être prévu, en outrer des ajutages additionnels d9air comprimé, ou bien on introduit dans le canàl annulaire 20 de 12air comprimé qui s'y mélange avec le liquide de lavage.
Dès que le processus du lavage est terminé, la soupape 22 est fermée, tandis que la soupape 25 reste encore ouverte. En même temps, la soupape 29 est ouverte et de ce fait la masse alluvionnaire nouvelle préalablement mise en suspension dans le, réservoir 33 est projetée sous pression par la conduite 36 dans la chambre de lavage W. Ceci provoque un nouveau tourbillonnement et une nouvelle dissociation de la pulpe de la masse de filtrage soumise à un mouvement de rotation, qui est simultanément diluée par le liquide dont le niveau s'élève et qui est entraînée vers le haut kisqi'à l'étoile du filtre 5.
Alors commence le nouveau processus d'alluvionnage, pendant lequel 1?écoulement préalable descend par la soupape ouverte 23. Par suite de'la vitesse accrue du passage,la masse alluvionnaire s'applique aussitôt, ferme et épaisse, sur les réseaux alluvionnaires de 1?étoile du filtre 5 et les recouvre complètement et uniformément en peu de temps Le liquide brut qui continue à s9élever parvient enfinpar le tuyau d'évacuation de Pair 31, à la soupape à flotteur 32, qui se ferme. A peu près à ce moment., les soupapes 23 et 25 sont de nouveau fermées En même temps, la pompe du filtre est ramenée à son nombre de-tours normal.
Alors commence de nouveau le filtrage normal et la pression s'élève dans la chambre de réserve 4 jusqu'à ce que la soupape de retenue 24 s9ouvre et que le compteur d'écoulement 39 indique le commencen ent de la période de filtrage suivante.
L9appareil décrit fournit le filtrat pur sous une certaine pression à la conduite reliée au compteur d9écoulement 39. On peut cepen- dant aussi travailler avec un écoulement sans pression. Dans ce cas, on place sur le réservoir d'air K un tuyau élévateur qui mène à un trop-plein (destiné à remplacer la soupape de retenue 24), afin de disposer d'une certaine hauteur de chute pour la projection vers le bas des masses de filtrageo Il a été reconnu,en effet, que pour ce processus une pression de 2 à 3 mètres de colonne d'eau est déjà suffisante.
On peut provoquer l'augmentaion mentionnée du débit de la pompe du filtre par exemple en ajoutant une pompe auxiliaire pu en faisant varier la commande de la pompe par un engrenageo Mais de préférence, on se sert simplementpour actionner la pompe, d'un moteur électrique dont on peut augmenterpar exemple doubler, le nombre de tours, par degrés, par une commutation des pôles.
Au lieu de faire dériver les conduites des soupapes 25 , 29 de la conduite d'adduction du liquide brut, on peut aussi les raccorder à une conduite de rinçage séparée et maintenir fermée la soupape 26 pendant les processus du rinçage et de réalluvionnageo C'est de cette façon que 19 on procédera par exemple lors du filtrage de liquides que 1-'on ne peut pas faire intervenir eux-mêmes pour le rinçageo
On peut naturellement commander 1?ouverture et la fermeture consécutives des soupapes 22, 23, SI 25, 26 et 29 électriquement ou hydrauliqie- ment par des moyens connus en soi et réglés dans le temps selon un ordre prédéterminés pour rendre absolument automatique l'ensemble du processus.
On peut., en outre, ramener dans la conduite d'aspiration de la pompe du filtre l'écoulement préalable qui descend par la soupape 23, pour récupérer le liquide brut de 1?écoulement préalable.
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Dans la forme d'exécution modifiée conformément à la fig. 4, les mêmes parties sont désignées par les mêmes chiffres de référence que dans les fig. 1 à 3. On a représenté en outre la pompe 41 du filtre avec son moteur d'entraînement 42, ainsi que la soupape de commandé centrale 43 avec son filtre préalable 44, et le réservoir pour l'eau chargée d'impure- tés 45 avec la soupape d'adduction 46, le filtre de drap 47, la soupape de raccordement direct 48 et le tuyau de jonction 49 menant à la pompe du fil- tre 41. tuyau dans lequel débouche la soupape d'écoulement préalable 23.
En outre, par rapport à la fig. 1, ce filtre est muni, en plus d'un élévateur hydraulique 50 qui facilite l'élévation de la cloche 3 au-dessus de la bride
11 et qui permet de faire ensuite pivoter cette cloche autour de l'axe de son cylindre 50, aux fins du nettoyage.
Les caractéristiques essentielles, par lesquelles le mode de construction de la fig. 4 diffère de celui de la fig. 1, sont la direction modifiée du tuyau d'évacuation de l'air 31a et le tuyau additionnel d'éva- cuation de l'air 51 avec la soupape d'évacuation de l'air 52.
Conformément à la fig. 4, la soupape à flotteur 32, sert non seulement à évacuer l'air de la chambre antérieure du filtre, mais encore à déterminer la couche d'air restant dans le' réservoir d'air K. A cet ef- fet, le tuyau 3 la débouche immédiatement au-dessus du fond du réservoir à air K.
Lorsque, pour engager le processus du lavage, le filtre est vidé,la totalité du réservoir d'air K se remplit d'air. Si alors, après le processus du lavage et le processus de l'alluvionnage, le filtrat s'é- lève de nouveau dans le tuyau de support 9, il chasse sous l'effet de la pression tout l'air hors du tuyau de support, par la soupape à flotteur 32, jusqu9à ce que le niveau du filtrat commence à monter au-dessus de l'embou- chure du tuyau plongeur 31a. L'air qui est resté à ce moment dans le ré- servoir à ain est alors comprimé vers le haut et on obtient de nouveau avec certitude, pour le rinçage en retour suivant, des conditions de pression exac- tement du même ordre.
D'autre part, de l'air s'assemble souvent pendant la période de filtrage dans la chambre du filtre F,au-dessous du fond 4, cet air ayant été entraîné par le filtrat brut et ne pouvant pas franchir les éléments du filtre 5. Le matelas d'air qui en résulte s'avère en fait favorable pendant la période du filtrage, parce qu'il amortit de faibles variations de pression de la pompe.
Lors de la vidange du filtre, ce matelas d'air peut cependant empêcher la projection régulière de la couche alluvionnaire à partir des éléments du filtre 5, de sorte qu'il a été reconnu opportun d'ouvrir pendant un temps très court, immédiatement avant la vidange de la chambre du filtre F, la soupape additionnelle d'évacuation d'air 52, en se servant opportunément de la soupape de commande centrale 43 pour commander la soupape 52.
Comme le dispositif d'évacuation d9air 31a, 32 rend superflu, pour l'évacuation de l'air, l'utilisation, représentée dans la fig. 1, de la conduite d'évacuation du filtrat (24, 39, 40), la conduite d9évacuation du filtrat 40 peut, conformément à la fig. 4, être dérivée en bas à partir du tuyau de l'écoulement préalable 17, avant la soupape de l'écoulement préalable 23. Après avoir desserré les vis de la bride 11, on peut alors soule- ver et faire pivoter la cloche 3 au moyen de l'élévateur 50, sans être obligé de démonter aucune conduite quelle qu'elle'soit;
seule, la tubulure d'eau sous pression (non représentée), qui mène comme conduite de commande de la soupape de commande 43 à la soupape d'évacuation de l'air 52, doit être démontée dans ce cas.
Les soupapes 22 à 29. 48 et 52 sont opportunément constituées sous la forme de soupapes à tiroir circulaire, dont le cylindre de commande est actionné à partir de la soupape de commande 43 (robinet à plusieurs voies) au moyen du liquide brut ayant subi un filtrage préalable dans le filtre 44.
A chacune des positions de la soupape de commande 43 correspond alors une
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phase des différents états de fonctionnement du filtrephase dans laquelle la soupape de commande ouvre et ferme dans les groupes prescrits les soupapes mentionnéeso
En outre, la fig. 4 montre la disposition la plus appropriée pour le cas où 1-'on doit filtrer non pas de Peau;) mais une solution chimi- que, et où 1'on ne-peut par suite laisser évacuer ni l'écoulement préalable, ni le liquide de lavage utilisé. La soupape de l'écoulement préalable 23 débouche par suite en retour dans la conduite d'aspiration 49 de la pompe 41 du filtre. Pour récupérer le liquide de lavage, on utilise le réservoir 45, dans lequel débouche la soupape de vidange 22.
Ce réservoir contient un filtre de drap 47, au centre duquel est prévue la soupape de raccordement direct 48. Ladduction du liquide brut vers le filtre a lieu à partir de la gauche par la soupape à flotteur 46, qui maintient un niveau constant a - b à l'intérieur du réservoir 45.
Lors de la vidange du filtre, on ouvre la soupape de raccordement direct 48 en même temps que la soupape de vidange 22. Le filtrat brut provenant de la chambre du filtre F et de la chambre de lavage W s'écoule alors directement dans la partie inférieure du réservoir 45 et la soupape à flotteur 46 se ferme jusqu'à ce que la pompe 41 ait de nouveau aspiré du filtrat brut Jusqu-au niveau a - b.
Avant de commencer le processus du lavage, on ferme la soupape de raccordement direct 48, de sorte que la boue éliminée par lavage, qui retient toutes les matières colloïdales par adsorption, est alors elle-même retenue par le drap du filtre 47, tandis que le filtrat brut filtré s'écoule dans la partie inférieure du réservoir 45 pour se rendre ensuite à nouveau, comme filtrat brut, par la conduite 49, dans le filtre fin.
Grâce au mode de construction compact de l'étoile du filtre 5, il est possible de loger dans un réservoir relativement petit de très grandes surfaces de filtre, de sorte que l'appareil décrit présente une capacité de filtrage extrêmement élevée. La perte de la masse alluvionnaire est seulement - comme les essais l'ont démontré - de 5 à 10 % par processus de rinçage, de sorte que les frais de remplacement de la masse sont très minimes. Le filtrat présente dans 1?ensemble un degré de pureté de 99,8 % et est clair comme du cristal. Ce degré de pureté élevé est dû à l'apport régulier d'une masse alluvionnaire faite de fibres fines, ainsi qu'à la compression de la masse alluvionnaire au début du processus du filtrage.
Une période de filtrage pour des eaux superficielles fortement chargées d'impuretés exige environ de 3 à 12 heures tandis que le processus de régénération jusqu'à la nouvelle fourniture de filtrat ne demande qu'une ou deux minutes.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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METHOD AND DEVICE FOR FILTERING LIQUIDS.
The present invention relates to a process for filtering liquids which is particularly suitable for the purification of surface water (river water and the like) and in which the liquid is fed, under the effect of the pressure9 through it. a so-called "alluvial filter", that is to say metal networks which are covered with an alluvial mass, such as for example a layer of asbestos or cellulose fibers.
In addition, the invention relates more particularly to devices suitable for the execution of this method.
With alluvial filters, we obtain, as we know, even in the case of relatively high flow rates, still very clean filtrates; despite this, the alluvial filter has so far only been able to be used for the filtering of limited quantities of a filtrate of a high value., because the alluvial layer gradually clogged during the treatment. and then, after an interruption in treatment, had to be removed from the wire networks, following a method which required a great deal of time, to be subsequently replaced by a new alluvial mass.
The invention eliminates these drawbacks and allows a practically continuous treatment with sufficiently reduced requirements as regards the alluvial mass, so that this filtering process can henceforth be applied to all the problems relating to the filters and even the filtration. used for the purification of water used for domestic purposes.
In accordance with the invention, the filtering process is periodically interrupted by a brief cleaning process, which consists of rejecting the alluvial mass from the alluvial networks by a back-flushing and passing it from the filter chamber which has been emptied, in a washing chamber located lower., where it is consecutively la-
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vee on screens in a liquid subjected to a turbulent flow, obviously
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both the sedimentation on the washing screens by jets of liquid sent under pressure into the washing chamber parallel to the washing screens;
then, a certain amount of replacement of new alluvial mass having been added, the alluvial mass is immediately returned to the filter chamber, following the washing process, to be of
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again subjected to alluvializationa This process takes only a few minutes, which is easily compensated in a continuous manufacturing process by a relatively small filtrate reservoir.
This process presupposes that the alluvial mass is, during each rinsing process, completely removed as far as possible from the alluvial networks.
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and transferred to the washing chamber, which is best achieved by back-rinsing by periodically emptying a pressurized filtrate tank filled during the preceding filtering period.
However, Non-execution: of a new kind, of the process of
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Washing on washing screens which are kept safe from the build-up of an unwanted load of alluvium by liquid jets sent under pressure is of decisive importance. This kind of washing process allows extremely rapid desalluvialization of the impurities linked to the alluvial mass, and it is recommended in this case to calculate the flow rate of the liquid during the washing process so that: it corresponds to a multiple
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flow rate during fjl production ;:
re9 by for example running the filter pump with a doubled number of revolutions during the washing process. In addition, to increase the swirling in the washing process, it is also possible to blow compressed air through the chamber. washing. The washing process is already completed after one or two minutes, so that the new alluvialization can follow without delay.
This new alluvialization is also expediently undertaken with a higher operating pressure of the filter pump and with an increased flow rate.
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correspondingly, so that a uniform alluvial layer immediately results over the entire surface of the alluvial networks and this layer is concentrated at the end of the alluvialization process. We can then, after the end of the concentration process, go back without
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dela $. on production, and a clear filtrate is immediately obtained. Alluvialization, in the case of a higher flow rate, is best carried out by shutting off the wash liquid outlet, but leaving the wash liquid addition open first, until alluvialization is complete. Water supplied separately under pressure can also be used as a washing liquid.
When filtering low-value liquids, such as surface water, for example, raw water subjected to the pressure of the pipeline is used as the washing liquid directly.
By washing, in accordance with the invention, on screens which
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are, during this washing, kept free of alluvium by jets of liquid, it is possible to reduce to a minimum the losses in alluvial mass., Despite this, a small part of the alluvial mass is desalluvialized with the evacuated impurities and must therefore be replaced.
This part is for each washing process approximately on the order of 5 to 10% and comprises an increased proportion of very fine fibers. It is therefore conveniently replaced by a mixture of fibers exhibiting, relative to the initial mass, an increased proportion, approximately doubled, of fine fibers. To ensure a favorable mixing of the replacement mass, this mass is first suspended, then sprayed under pressure into the washed alluvial mass, in the time interval between the end of the washing process and the beginning of the washing process. following al- luvionnage.
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For the execution of the process according to the invention, the best use is made of an apparatus in which the washing chamber is arranged, directly below the filter chamber, in a common tank and carries on its side walls the filter screen. washing. The alluvial mass rejects
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The alluvial networks in the process of the return rinsing then fall directly into the washing chamber located below, to which a cone-shaped bottom is suitably given, so that the alluvial mass slides on this bottom laterally towards washing screens.
Above the filter chamber, the filtrate reserve chamber, separated by a partition, can be provided in the same tank, and one obtains
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then for the back rinsing a particularly short path of the liquid.
The alluvial networks are conveniently suspended vertically and preferably arranged in a star shape around a common distributor pipe which connects their discharge pipes for the pure filtrate to the filtrate tank and which is provided with a number of openings distributed uniformly around its periphery, to distribute the flow. prior pressure during lealluvionnage as uniformly as possible on the alluvial networks. The large discharge pipe can then be connected to this distributor pipe at the bottom for the pre-flow.
The washing screen is suitably constructed from individual elements directed in a zig-zag fashion and is disposed at a stopper by an annular channel connected to the outlet of the washing liquid, this annular channel being in communication, by uniformly distributed openings, with the washing screen.
To keep the washing screen free of loads
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d9a11uvions, the main part of the washing liquid is introduced through nozzles into the washing chamber, said nozzles being arranged in the washing chamber in a circular fashion, at distances of not more than 40 mm from each other and at a distance. distance of not more than 30 mm from the surface of the washing screen, and the direction of their jets is substantially parallel to the washing screen. Other nozzles, which suitably project the washing liquid with a tangential component into the washing chamber, can
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e v3.r to the additional swirling of the alluvial mass suspended in the washing chamber and at the same time impart to its contents a rotational movement.
For the introduction of the replacement alluvial mass,
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which should be brought periodically, a separate mixing vessel with a stirrer is expediently provided, in which this mass is first prepared and from which it is then introduced into the chamber.
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The washing liquid is washed under the pressure of the washing liquid, after the washing process has been completed, and is mixed with the freshly washed alluvial mass.
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With such an apparatus the method described above can be carried out simply by the consecutive opening and closing of various
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its valves, and this doune absolutely automatic way, by using for the control of the valves an electric, pneumatic or hydraulic control device of a type known per se and regulated according to a predetermined order. In this case, the various valves are best constructed as pressure-compensating piston valves, with a hydraulically or pneumatically actuated cylindrical spool.
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When filtering the water, it can flow out. simply like Skin laden with impurities. the amount of raw water used for washing the alluvial mass. When filtering chemical liquids, the proportion of the raw liquid used for washing the alluvial mass must be recovered, separately from the filter sludge. We go there-
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comes, conformed to 1? inventionp by adding to the alluvial mass, during each regeneration process a small amount of a product called '+ auxiliary filtering agent', for example a few grams of very finely split asbestos fibers, of ground activated carbon or
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dissolved, and then returning the flow of impurities to the raw filtrate through a simple sheet filter.
In the alluvial process, the auxiliary filtering agent is then incorporated into the alluvial layer, it binds by adsorption. during the filtering period, cloudy colloidal matter and is extracted from the alluvial mass,
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during the washing process, together with the larger particles of the impurities This agent however retains the cloudy matter bound by ad-
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sorption;
if the flow of impurities in the crude filtrate is returned through a sheet filter, not only the coarse turbid material extracted by washing the alluvial mass, but also the auxiliary filtering agent with the colloidal turbid matter bound by adsorption remain on the sheet filter, and it is then easy to remove these materials from the sheet filter after draining off the raw liquid used for washing.
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The process according to the invention and other details of devices which have proven themselves for its execution are explained more fully below with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 shows a side view, partially in section, of a device operating in accordance with the invention;
Fig. 2 shows an enlarged horizontal section through the filter chamber F;
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Fig = 3 shows an enlarged horizontal section through the washing chamber W, and
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Fig. 4 shows a side view, partially in section, of a modified embodiment.
The apparatus shown consists of a tank, the lower part of which 2 surrounds the washing chamber W and rests on feet 1.
This lower part is connected by a flange 11 to the bell 3, which surrounds the filter chamber F and which carries the air tank K separated by a bottom 4 at the top. For cleaning purposes, the bell can be removed. 3 after loosening the screws (not shown) of the flange 11.
In the filter chamber F are placed the wire elements
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be in the form of discs which are arranged in the form of a star, the center of which is formed by the support pipe 9. According to FIG. 2, the various filter elements 5 consist of metal cloth plates
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coarse lique which are stretched on both sides by means of so-called "alluvial networks" made of a fine metallic fabric.
These filter elements are clamped, in the center of the star, between handle rods 6, which have a wedge-shaped cross section; they form, in common with the tight edges of the filter elements, the peripheral wall of a pipe which serves as a collecting pipe for the filtrate.
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The whole system is held together at the top and bottom by the two rings 12 and 12a; these rings are pressed on the protruding ends of the inserted rods 6. The necessary clamping is produced by the central support pipe 9, which is welded at the top to the bottom flange 4 and which is screwed down to the flange 13. In at the same time, the pipe 9 compresses the lower flange 13, by means of an interposed vulcanized rubber gasket, against
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the central filtrate discharge pipe 17, which is welded to the bottom 16 of the washing chamber W.
The wall of the support pipe 9 is provided with a certain name
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bre d9orlfices 10, through which the filtrate enters, from the annular space 7, into the pipe 9. From there it flows into the pre-discharge pipe 17, or it rises through the opening 8 into the pipe. air tank K.
The washing chamber W is provided with a conical bottom 16 and contains the washing networks 14 (see figure 3) directed in zig-zag along the side wall o The space behind these washing networks 14 is in communication with the annular channel 18 through the orifices 19 provided in the side wall of the reservoir. Under the bottom of the washing chamber W is a second annular channel 20, from which the washing nozzles 21 open into the washing chamber W.
These washing nozzles 21 are arranged here, in accordance with FIG. 3, in a row En
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Zig-zagging continues along the washing networks 14 so that their reciprocal distance is at most 40 mm and their distance to the closest washing network is never greater than 30 mm. During the washing process, they produce jets of liquid in sharp bundles which are directed parallel to the washing networks and which protect these networks against the formation of a load of alluvial filter materials.
For the preparation and introduction of the replacement alluvial mass, a reservoir 33 is used, which is provided with a filling funnel 34 and a motor agitator 35. This reservoir 33 is connected by a pipe. 37, to the supply pipe and, via a pipe 36, to the washing chamber 1. For cleaning the apparatus, the discharge valve 27 is used.
The following auxiliary means are provided for controlling the appliance:
The production adduction valve 26 and the check valve 24 located in the pure filtrate discharge line 40 before the flow meter 39; the large discharge valve 22, which opens into the discharge pipe 38 and which serves to empty the filter chamber, as well as to discharge the water laden with impurities from the annular space 18; the valve 25, through which the wash nozzles 21 are supplied with washing liquid and the pre-flow valve 23, through which the pre-flow is discharged during the alluvial process;
the valve 29 for the admission of pressurized water into the reservoir 33 and the check valve 28 for the introduction of the replacement alluvial mass into the washing chamber W; and finally the float valve 32 interposed between the air discharge line 31 and the drip tray 30.
The device works as follows:
When the star of the filter 5 is covered with the alluvial mass, the turbid crude liquid enters, in a continuous flow, through the open valve 26; the pure filtrate is then supplied to the filtrate discharge line 40 through the check valve 24, held open under pressure, and through the flow meter 39. After a permitted pressure drop and predetermined has been reached in the filter, the large discharge valve 22 is first fully opened by a pre-set controller (not shown), so that a sudden reduction in pressure in the filter occurs. washing chamber and in the filter chamber (W, F).
The quantity of filtrate accumulated up to a certain height in the air tank K, and which is located under the compressed air layer which is enclosed therein, is consequently pushed, with a high speed, through the openings 8 and 10 in the annular space 7 and exerts a sudden pressure on all the surfaces of the star of the filter 5. As a result, the alluvial mass is immediately completely detached from the surfaces of the filter and falls through the chamber of the filter. filter, which has emptied in the meantime, into the washing chamber W, which is also almost completely emptied. Valves 25 and 23 are then opened, while check valve 24 automatically prevents any return of filtrate from line 40.
The pre-pump, which is set at this time for an increased number of revolutions, for example doubled, compresses the raw liquid under high pressure, through the valve 25, into the annular channel 20 and at the same time projects it through all the nozzles 21 in the washing chamber W, so that the filter mass loaded with impurities is subjected there to intense swirling and rinsing. The released impurities are desalluviated and evacuated through the washing network 14, the annular channel 18 and the open valve 22.
The nozzles 21, arranged at a distance of less than 30 mm from the washing network 14 and spaced less than 40 mm from each other, send their jets parallel to the washing network 14 (see FIG. 3) constructed at from individual elements that meet
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to the wall of the reservoir; they thereby prevent the washing network from taking on an alluvial mass. They are efficient enough that the actual washing process is completed in about 30 seconds. The nozzles 21 arranged obliquely cause the filter mass deposited therein to swirl along the conical surface 16 and bring it to the vicinity of the washing networks 14.
At the same time, they impart a rotational movement to the material to be washed., To increase the swirling effect of the material to be washed, additional nozzles of compressed air can be provided, or else it is introduced into the annular channel 20. of compressed air which mixes with the washing liquid.
As soon as the washing process is finished, the valve 22 is closed, while the valve 25 still remains open. At the same time, the valve 29 is opened and therefore the new alluvial mass previously suspended in the reservoir 33 is sprayed under pressure through the pipe 36 into the washing chamber W. This causes a new swirling and a new dissociation. of the pulp of the filter mass subjected to a rotating movement, which is simultaneously diluted by the liquid whose level rises and which is carried upwards towards the star of the filter 5.
Then begins the new alluvial process, during which the preliminary flow descends through the open valve 23. As a result of the increased speed of the passage, the alluvial mass is immediately applied, firm and thick, on the alluvial networks of 1. The star of the filter 5 and covers them completely and evenly in a short time. The raw liquid which continues to rise finally arrives through the air discharge pipe 31, to the float valve 32, which closes. At about this time the valves 23 and 25 are closed again At the same time the filter pump is returned to its normal number of revolutions.
Then the normal filtering begins again and the pressure rises in the reserve chamber 4 until the check valve 24 opens and the flow meter 39 indicates the start of the next filtering period.
The apparatus described supplies the pure filtrate under a certain pressure to the line connected to the flow meter 39. However, it is also possible to work with a flow without pressure. In this case, an elevator pipe is placed on the air tank K which leads to an overflow (intended to replace the check valve 24), in order to have a certain drop height for the downward projection. filtering masses It has been recognized, in fact, that for this process a pressure of 2 to 3 meters of water column is already sufficient.
The mentioned increase in the flow rate of the filter pump can be caused, for example, by adding an auxiliary pump or by varying the control of the pump by a gear o But preferably, one simply uses to actuate the pump, an electric motor whose number of turns can be increased, for example, by degrees, by switching the poles.
Instead of diverting the lines of the valves 25, 29 from the raw liquid supply line, they can also be connected to a separate flushing line and keep valve 26 closed during the flushing and reluvionnage processes. in this way that we will proceed for example during the filtering of liquids which 1-'on cannot involve themselves for the rinsing.
It is of course possible to control the consecutive opening and closing of the valves 22, 23, SI 25, 26 and 29 electrically or hydraulically by means known per se and adjusted in time in a predetermined order to make the assembly absolutely automatic. of the process.
In addition, the pre-flow which descends through valve 23 can be returned to the suction line of the filter pump to recover the raw liquid from the pre-flow.
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In the embodiment modified according to FIG. 4, the same parts are designated by the same reference numerals as in figs. 1 to 3. There is also shown the filter pump 41 with its drive motor 42, as well as the central control valve 43 with its preliminary filter 44, and the reservoir for the water loaded with impurities 45. with the intake valve 46, the sheet filter 47, the direct connection valve 48 and the junction pipe 49 leading to the filter pump 41. pipe into which the pre-flow valve 23 opens.
In addition, compared to FIG. 1, this filter is provided, in addition to a hydraulic lift 50 which facilitates the raising of the bell 3 above the flange
11 and which then allows this bell to pivot around the axis of its cylinder 50, for cleaning purposes.
The essential characteristics, by which the mode of construction of FIG. 4 differs from that of FIG. 1, are the changed direction of the air discharge pipe 31a and the additional air discharge pipe 51 with the air discharge valve 52.
According to fig. 4, the float valve 32, serves not only to evacuate the air from the anterior chamber of the filter, but also to determine the layer of air remaining in the air tank K. For this purpose, the pipe 3 opens it immediately above the bottom of the air tank K.
When the filter is emptied to start the washing process, the entire air tank K is filled with air. If then, after the washing process and the sedimentation process, the filtrate rises again in the support pipe 9, it pushes all the air out of the support pipe under pressure. , through the float valve 32, until the level of the filtrate begins to rise above the mouth of the dip pipe 31a. The air which has remained at that time in the ain tank is then compressed upwards and again with certainty, for the next back-flushing, exactly the same pressure conditions are obtained.
On the other hand, air often collects during the filtering period in the filter chamber F, below the bottom 4, this air having been entrained by the raw filtrate and not being able to pass through the filter elements. 5. The resulting air mattress is actually favorable during the filtering period, because it dampens small variations in pump pressure.
When emptying the filter, this air mattress can, however, prevent the regular projection of the alluvial layer from the elements of the filter 5, so that it has been found advisable to open for a very short time, immediately before emptying the filter chamber F, the additional air discharge valve 52, appropriately using the central control valve 43 to control the valve 52.
As the air exhaust device 31a, 32 makes the use, shown in FIG. 1, of the filtrate discharge line (24, 39, 40), the filtrate discharge line 40 can, according to FIG. 4, be branched down from the pre-flow pipe 17, before the pre-flow valve 23. After loosening the screws of the flange 11, it is then possible to lift and rotate the bell 3 to the means of the elevator 50, without being obliged to dismantle any pipe whatsoever;
only the pressurized water pipe (not shown), which leads as a control line from the control valve 43 to the air discharge valve 52, has to be dismantled in this case.
The valves 22 to 29. 48 and 52 are suitably constituted in the form of circular slide valves, the control cylinder of which is actuated from the control valve 43 (multi-way valve) by means of the raw liquid having undergone a pressure. pre-filtering in filter 44.
Each of the positions of the control valve 43 then corresponds to a
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phase of the various operating states of the filter phase in which the control valve opens and closes the mentioned valves in the prescribed groups
In addition, FIG. 4 shows the most suitable arrangement for the case where one has to filter not water;) but a chemical solution, and where consequently neither the preliminary flow nor the liquid can be allowed to escape. washing liquid used. The pre-flow valve 23 therefore opens back into the suction line 49 of the filter pump 41. To recover the washing liquid, the tank 45 is used, into which the drain valve 22 opens.
This reservoir contains a sheet filter 47, in the center of which is provided the direct connection valve 48. The delivery of the raw liquid to the filter takes place from the left by the float valve 46, which maintains a constant level a - b inside the tank 45.
When emptying the filter, the direct connection valve 48 is opened at the same time as the drain valve 22. The raw filtrate from the filter chamber F and from the washing chamber W then flows directly into the section. tank 45 and float valve 46 closes until pump 41 has sucked raw filtrate again up to level a - b.
Before starting the washing process, the direct connection valve 48 is closed, so that the sludge removed by washing, which retains all the colloidal material by adsorption, is then itself retained by the filter sheet 47, while the filtered crude filtrate flows into the lower part of the tank 45 to then go again, as crude filtrate, through line 49, into the fine filter.
Thanks to the compact construction of the filter star 5, it is possible to accommodate in a relatively small reservoir very large filter surfaces, so that the apparatus described has an extremely high filtering capacity. The loss of alluvial mass is only - as tests have shown - 5 to 10% per flushing process, so mass replacement costs are very minimal. The filtrate as a whole has a degree of purity of 99.8% and is crystal clear. This high degree of purity is due to the regular supply of an alluvial mass made up of fine fibers, as well as the compression of the alluvial mass at the start of the filtering process.
A period of filtering for surface water heavily loaded with impurities requires approximately 3 to 12 hours while the regeneration process until the new supply of filtrate takes only one or two minutes.
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