BE519782A - - Google Patents

Description

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  PROCEDE POUR LA SEPARATION D'UN OU DE PLUSIEURS CONSTITUANTS EN SUSPENSION
DANS UN LIQUIDE. 



   Dans le brevet principal ?   493.772   du 8 février 1950, on a décrit et mis sous protection un procédé pour la séparation de substances micellaires floculables ou pouvant être rendues floculables se trouvant ou ayant pris naissance au sein d'un liquide et dont la densité propre est peu différente de celle du liquide. 



   Ce procédé consiste en ce que le liquide est dans sa totalité envoyé dans un organe qui le lance sous forme d'une nappe, d'un film ou de jets minces dans un milieu gazeux, par exemple de l'air, contre une ou plusieurs surfaces de choc disposées en substance perpendiculairement à la trajectoire des particules et en ce que la dispersion ainsi réalisée de micelles et d'air est suffisante pour obtenir une émulsion homogène laquelle est ensuite amenée dans une zone calme (décanteur) afin de permettre aux solides de floculer en englobant une partie de l'air initialement dispersé dans la masse, cet agrégat (flocons + air ou flocons +-gaz) dont la densité devient ainsi inférieure à celle du liquide étant alors en mesure de surnager ce dernier et de s'en séparer par décantation inversée. 



   Le principe sur lequel est basé ce procédé réside dans le fait que la floculation de particules solides, quand elle s'opère dans un milieu dans lequel ces particules et un gaz (normalement l'air) sont suffisamment dispersés (à l'état de particules très fines pour les solides et de microbulles pour le gaz) est très rapide et conduit à l'obtention d'un floculat se détachant de la phase liquide et incorporant physiquement une partie plus ou moins élevée de l'air ou du gaz dispersé. 



   Si cette quantité d'air est suffisante pour que la densité de 

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 l'agrégat; flocons-air devienne inférieure à celle de la phase-liquide, l'ensemble susdit surnage cette phase et peut être facilement séparé par décantation inversée. 



   Le facteur essentiel causant la séparation est donc la réalisation d'une floculation rapide résultant d'une disposition et d'une combinaison d'éléments décrits dans le brevet principal et permettant de réaliser la dispersion préalable des solides floculables ou rendus tels : cette floculation est d'autant plus rapide que la dispersion est plus parfaite. 



   Cette technique de la séparation entre solides et liquides est différente de la flottation ou collection dans une mousse des particules solides et les résultats obtenus sont sensiblement meilleurs car elle permet 1' obtention d'un agrégat beaucoup plus compact que les'mousses de flottation. 



  Celles-ci ne subsistent en effet que pendant une durée limitée et ne peuvent pas être séparées sans entraînement d'une proportion assez élevée du liquide dont l'extraction de la mousse est difficile. 



   La présente addition a pour objet de préciser les conditions dans lesquelles doit s'effectuer l'ajoute de l'électrolyte (acide base, sel, etc. ) nécessaire pour rendre floculables les solutions colloïdales dont le traitement est envisagé.. 



   Elle concerne en outre des perfectionnements apportés à l'installation utilisée pour la mise en pratique du procédé et vise aussi certaines applications particulières du procédé. 



   L'expérience a montré que si, au lieu de réaliser la dispersion sur une pulpe dans laquelle les matières solides étaient préalablement, amenées à l'état floculable, la mise en état de   floculation   des solides était effectuée après la dispersion réalisée sur l'ensemble contenant les solides non en état de floculation, les résultats obtenus, en particulier la rapidité de la floculation, étaient nettement améliorés. Il est donc indiqué de rendre les solides floculables après avoir réalisé la dispersion maxima des solides non en état de floculer plutôt que de réaliser la dispersion des solides préalablement amenés à l'état de floculation. La dispersion obtenue et la rapidité de floculation sont plus grandes dans le premier cas que dans le second. 



   Suivant l'une des caractéristiques du procédé modifié,   l'élec-   trolyte qui met les solides en état d'être floculés est introduit dans le liquide brut après la dispersion. 



   L'introduction de l'électrolyte est faite de préférence immédiatement   en-dessous   de la zone d'impact, donc immédiatement après la réalisation de la dispersion. 



   Elle peut se faire aussi avec avantage pendant que le liquide s'écoule en couche mince sur un plan incliné depuis la zone d'impact jusqu'à son arrivée dans le tank de décantation. Cet écoulement sera désigné ci-après sous le terme "écoulement lamellaire". 



   Les dessins ci-joints montrent, à titre purement exemplatif, comment ces différents perfectionnements peuvent être mis en pratique. 



   Sur la figure 1 des dessins ci-joints, on a représenté en A un appareil centrifuge du type décrit et mis sous protection dans le brevet belge de la demanderesse N  498.603 du 10 octobre 1950 et comprenant un bol ou un cylindre rotatif 1 qui se trouve à l'intérieur d'une enveloppe fixe 2 formant bâti et reposant par des poutrelles 3 sur un massif de maçonnerie 4. 



   La partie supérieure du cylindre rotatif 1 qui est commandé au 

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 moyen d'un moteur M est en forme de cloche 5 et repose sur un champignon 6 lequel est muni d'un axe (non représenté) tournant à l'intérieur d'un support tubulaire 7. 



   Entre le cylindre 1 et le champignon 6 sont prévues des ailettes 6 qui permettent d'une part de communiquer au liquide la vitesse du cylindre et d'autre part d'aspirer de l'air. 



   Le liquide à traiter est amené par une tubulure 8 dans un réservoir formé par une enveloppe 9 et reposant sur le bâti de la machine et est dirigé vers le cylindre rotatif 1 par un orifice 10 prévu dans un fond 91 et déterminant le débit d'alimentation de l'appareil centrifuge. L'air est aspiré à travers des ouies 11 formées dans l'enveloppe 9. 



   L'air et le liquide sont entraînés simultanément par des ailettes 61 et les deux fluides s'étalent sur la face intérieure du cylindre rotatif 1 pour s'échapper à la partie inférieure et viennent se brasser sur des surfaces d'impact 12 comme décrit dans le brevet belge N  498.603. 



   Le liquide qui résulte de ce traitement est une émulsion pratiquement homogène (air-liquide) dont les caractéristiques physiques sont totalement différentes de celles du liquide brut traité (viscosité, densité, conductibilité calorifique et électrique, etc.). 



   L'émulsion homogène tombe sur un plan incliné 13 et est reçue dans un réservoir de décantation 14 qui, dans l'exemple représenté, est à fond conique 15, ce qui permet le glissement vers une canalisation de purge 16 des corps lourds non floculables (sables, terres, etc.) véhiculés accidentellement par le liquide brut et devant être extraits du décanteur. 



   L'écoulement de la mixture sur le plan incliné 13 s'effectue à l'état lamellaire afin de maintenir l'émulsion à l'état homogène jusqu'à son arrivée à la zone calme constituée par le décanteur 14. 



   Suivant l'une des modifications du procédé primitif, l'electrolyte est incorporé dans la mixture après dispersion des solides et de l'air ou du gaz afin de déterminer une floculation enrobante qui incorpore physiquement dans les flocons ionisés les microbulles gazeuses dispersées. 



   Dans l'exemple représenté par la figure 1, l'électrolyte est amené par une canalisation 17 sous le plan d'écoulement lamellaire du liquide brut centrifugé afin d'assurer un contact aussi parfait que possible entre l'électrolyte et le liquide à floculer. 



   La canalisation 17 est habituellement mise en liaison avec un réservoir 18 muni d'un flotteur 19. 



   Le débit   d'alimentation   de l'appereil centrifuge étant constant,la quantité d'électrolyte à introduire pour l'opération se règle à l'aide d'un moyen de réglage (par exemple un robinet 171) placé sur la tuyauterie d'écoulement de   l'électrolyte.   



   De préférence, le mélange entre l'électrolyte et le liquide est favorisé par une tôle 20 qui forme chicane et qui est disposée normalement à la direction de l'écoulement. 



   Le fond et/ou la face latérale du décanteur 14 peuvent être munis d'une double paroi 21 permettant la circulation d'un agent de réchauffage ou de régulation de la chaleur. Cet agent peut être de la vapeur ou de l'eau tempérée. 



   En 22, on a représenté une arrivée de vapeur, en 23, un tuyau 

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 d'échappement de cette vapeur et en 24 une purge d'eau condensée. 



   Le réservoir 14 est muni en son centre d'une cheminée 25 (fig. 



  1 et 2) dont la base est solidaire du fond 15 du décanteur et qui peut porter vers le haut un cône 26. 



   Au-dessus de la cheminée 25 et à la partie supérieure du réservoir 14 est prévu un racleur 27 commandé au moyen d'un axe 28 par un réducteur de vitesse 29 entraîné par un moteur électrique 30. 



   Ces derniers reposent sur deux poutrelles 31 (fig. 1 et 2) formant pont au-dessus du bac 14. 



   Entre la cheminée 25 et le réservoir 14 sont prévues quatre ou un nombre approprié d'entretoises 32 (fig. 1 et 2) qui ont comme but de centrer la cheminée 25 et d'empêcher l'agrégat de tourner au-dessus du liquide décanté sous l'action du racleur 27. 



   Le racleur peut, comme montré par la figure 3, être formé de deux tôles 33, cintrées en spirale supportées par un croisillon 34. 



   La sortie du liquide clarifié dont le niveau est représenté en N dans le réservoir 14 se fait par une canalisation 35 (fig. 1) aboutissant à un sas 36. Cet écoulement peut être réglé au moyen d'un manchon 37 pouvant coulisser sur l'extrémité du tuyau 35 pénétrant dans le sas par le fond de ce dernier pour se diriger ensuite en direction verticale. 



   L'agrégat air-flocons ou gaz-flocons est contraint à tomber dans la cheminée 25 par le racleur 27. 



   Cette cehminée débouche vers le bas du côté de l'aspiration d'une pompe de désaération 38 dont la tuyauterie de refoulement 39 conduit à un réchauffeur ou à un échangeur de température d'un typé quelconque et schématisé dans l'exemple représenté en 40. 



   En 41, on a représenté l'arrivée du fluide de réchauffage, en 42 la sortie de ce fluide après condensation et en 43 la sortie du liquide boueux réchauffé. 



   Après réchauffage, l'agrégat désaéré est introduit par une conduite 44 dans la nochère 45 (fig. 4) d'un filtre rotatif d'un type quelconque. On a représenté schématiquement de ce filtre: l'enveloppe extérieure 46, le tambour rotatif 47 tournant autour de l'axe creux 48 dans lequel est créée une dépression. 



   De l'axe 48 partent des tubulures 49 disposées radialement et débouchant dans la chambre annulaire 50 formée entre le tambour 47 et un tambour intérieur 51. 



   Le mouvement de rotation du tambour est commandé par une poulie 52 actionnant un jeu de pignons-cône 53 et une roue hélicoïdale 54. 



   La filtration s'effectue sur une couche filtrante que l'on crée préalablement sur le tambour extérieur 47 et que l'on maintient aussi constante que possible par des moyens adéquats non représentés. 



   Le liquide boueux se trouvant dans la nochère 45 est aspiré à travers la couche filtrante et passe filtré dans la chambre 50 et de là par les canalisations radiales 49 dans le tube 48 servant d'axe d'où il est évacué. 



   Les impuretés solides (micelles) sont retenues à la surface de la couche filtrante, y sont lavées par des rampes de lavage 60 et sont finalement 

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 raclées par un un plusieurs racleurs 55. 



   La figure 5 se rapporte à une variante de réalisation dans laquelle l'électrolyte est distribué au moyen d'un plateau;rotatif 56 qui est commandé par un moteur   561   et qui permet de lancer l'électrolyte juste audessous de la zone d'impact formée par les surfaces 12 et donc rigoureusement après l'opération de dispersion. 



   Cette disposition permet d'utiliser des électrolytes liquides, poudreux ou granuleux dont les quantités peuvent être réglées par un pH mètre 57 agissant directement sur l'engin de réglage d'amenée de l'électrolyte ou bien sur un servomoteur lequel agit sur le distributeur   d'électrolyte.   



  Les électrodes 58 du pH mètre sont de préférence situées légèrement en aval de la zone de mélange électrolyte mixture dispersée. 



   Ainsi que le représente la figure 6, l'amenée de l'électrolyte peut aussi avoir lieu dans la cuve de floculation où la mixture dispersée a été admise préalablement. 



   Dans l'exemple représenté, cette amenée se fait dans la cuve 14 par une conduite 171 sur le fond conique 15 et l'on prévoit habituellement un mélangeur 54 commandé par l'arbre 28 d'entraînement du racleur qui n'a pas été représenté. 



   Le décanteur peut pour le reste être conçu et réalisé comme celui représenté par la figure 1. 



   La sortie du liquide clarifié a été représenté en 161 et comme variante on a montré un tube 59 d'injection directe de vapeur au sein du liquide floculé. 



   La figure 7 montre une introduction simultanée du liquide brut et de l'électrolyte dans le centrifuge de dispersion (respectivement par les conduits 8 et 17). Ceci est applicable avec des liquides dans lesquels l'électrolyte ne réagit pas instantanément pour provoquer une floculation enrobante, celle-ci s'effectuant après la dispersion dans les surfaces d'impact et pendant la période de décantation inversée. 



   Les installations représentées peuvent s'appliquer notamment dans l'industrie sucrière où le processus de traitement est le suivant: 
Le jus brut arrive, par la tuyauterie 8, dans le réservoir 9 et est dispersé par le bol rotatif 1, avec de l'air amené par les ouvertures 11. 



   Le liquideadditionné de chaux en poudre ou sous forme de lait de chaux, ou de tout autre électrolyte, de préférence rigoureusement titré s'écoule sur le plan incliné 13 et arrive dans le décanteur 14 où il se sépare en deux couches; une couche sous-jacente de liquide clarifié et une couche supérieure contenant l'agrégat air-flocons. 



   Les jus clarifiés sont évacués en 35 comme expliqué ci-dessus, tandis que   l'agrégat   est entraîné par le racleur 27 vers la pompe de désaération 38. 



   L'agrégat désaéré par la pompe est, après réchauffage éventuel, amené dans la   nochère     45   du filtre rotatif. Le tambour de celui-ci est préalablement garni de   CaC03   provenant de la filtration des jus de seconde carbonatation, ce qui suppose un carbonate pratiquement pur. 



   Pour garnir le filtre, on prépare un lait de carbonate de calcium 

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 que l'on introduit initialement dans la nochère du filtre. Le filtre est mis en rotation et l'on crée la dépression nécessaire dans la chambre 50. Au fur et à mesure de la rotation du tambour, la couche CaC03 déposée sur la toile filtrante du filtre rotatif augmente d'épaisseur et, lorsque celle-ci est suffisante, on admet le liquide boueux contenant les flocs ainsi soumis à filtration. 



   Les flocs sont retenus sur la couche filtrante et y sont lavés par les rampes à eau et/ou à vapeur - l'eau étant en tous cas de préférence très chaude et parfois alcalinisée - pour y être désucrés. La vitesse de rotation du tambour est choisie de manière à obtenir la vitesse de filtration maxima ainsi qu'un désucrage très poussé des flocs et autres impuretés. 



   Après traitement par les rampes de lavage, les boues désucrées sont raclées en même temps qu'une très faible épaisseur de CaC03 et le produit raclé est dirigé vers les installations de récupération des produits constitutifs éventuellement valorisables. 



   Dans le cas de la figure 5, le liquide émulsionné est directement traité sur le filtre rotatif et subit les mêmes opérations de lavage et de désucrage. 



   Il a été observé que le procédé, objet du brevet principal, trouvait une application particulièrement avantageuse dans le cas du traitement des eaux résiduaires des lavoirs de laines. 



   Ce traitement peut avoir lieu de la manière suivante : 
1) les eaux dont la température, au moment du traitement, est normalement comprise entre 15 et 30 C sont passées en totalité dans un disperseur centrifuge dans lequel, sous l'influence de l'étalement et de l'impact, s'effectue la dispersion poussée des solides et l'incorporation de microbulles d'air au sein de la masse centrifuge. - 
2) l'électrolyte de floculation est ajouté de préférence à un endroit situé entre les surfaces d'impact et le décanteur. 



   3) l'agrégat flocons-air qui surnage le liquide dans le décanteur est séparé d'une façon continue de ce liquide par décantation inversée., 
Cet agrégat est traité pour en extraire les corps gras à récupérer (suint-lanoline). 



   A cet effet,l'agrégat décanté peut être filtré par exemple sur filtre-presses après malaxage éventuel avec des corps inertes (sable, kieselguhr, etc.). 



   Les gateaux venant des filtres sont, après déshydratation, traités avec un solvant tel le trichloréthylène pour solubiliser les corps gras. D' autres composés chimiques valorisables (hormones) peuvent naturellement être récupérés ou extraits de l'agrégat par des méthodes et des moyens adéquats. 



   Quelle que soit l'application envisagée, il peut arriver que certains liquides bruts, par exemple fermentés, tiennent en solution de I'   air et/ou des gaz en quantités excédentaire pour le but poursuivi ; va   de soi que de tels liquides libèrent, au moment de la dispersion de l'impact et de l'étalement, l'excès de gaz ou d'air qui n'intervient donc plus au moment de la floculation ultérieure. 



   D'autres liquides peuvent contenir des sels ou composés chimi- 

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 ques capables de libérer des gaz au moment de l'ajoute de l'électrolyte. 



  De tels liquides nécessitent naturellement le même étalement et la même dispersion avant floculation et lorsqu'ultérieurement celle-ci est provo- quée, le gaz fourni par réaction chimique se libère et accélère encore la montée de l'agrégat flocons air ou gaz mais sans participer effectivement à l'obtention du phénomène dû à une floculation enrobante obtenue par ionisa- tion des éléments disperséso 
La figure 8 se rapporte à une variante dans laquelle le liquide émulsionné passe directement au filtre rotatif sans décantation intermédiaire. 



   On a en effet constaté que, dans certains cas, aucun colmatage ne se produisait grâce à l'incorporation d'air dans l'agrégat micellaire. 



   REVENDICATIONS.

Claims (1)

1. 1/ Procédé suivant le brevet principal, caractérisé en ce que l'électrolyte qui met les solides en état d'être floculés est introduit dans le liquide brut après la dispersiono 2/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la distribution de l'électrolyte est faite immédiatement en-dessous de la zone d'impact, donc immédiatement après la réalisation de la dispersion.

   3/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'addition de l'électrolyte s'effectue pendant l'écoulement lamellaire du liquide sur un plan incliné depuis la zone d'impact jusqu'à son arrivée dans le décanteuro 4/ Installation pour la mise en pratique du procédé suivant les revendications 1 et 2,caractérise en ce que l'électrolyte est distribué au moyen d'un plateau rotatif (52) qui permet de lancer l'électrolyte juste audessous de la zone d'impact.

   5/ Installation pour la mise en pratique du procédé suivant le brevet principal, caractérisée en ce qu'elle comprend en ordre essentiel un appareil disperseur centrifuge (A) suivi d'un décanteur (14) et d'un appareil effectuant une filtration de l'agrégat flocons-air ou flocons-gaz surnageant le liquide clarifié après décantation inversée.

   6/ Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que l'appareil émulsionneur est du type décrit et revendiqué par le brevet belge ? 498.603 du 10 octobre 1950.

   7/ Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le réservoir de décantation est muni en son centre d'une cheminée (25) qui, par sa base, est solidaire du fond du réservoir et qui sert à l'évacuation de l'agrégat.

   8/ Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que, à la partie supérieure du réservoir décanteur et au-dessus de la cheminée (25) est prévu un racleur rotatif (27) ayant comme fonction d'entrai- ner vers la cheminée (25) l'agrégat aéré.

   9./ Installation suivant la revendication 5, caractérisée par l'intercalation, entre le décanteur et le filtre, d'une pompe de désaération (38) et en général également d'un réchauffeur ou d'un échangeur de température (40) d'un type quelconque.

   10/ L'application, du procédé suivant le brevet principal en vue de la clarification par émulsionnement avec l'air ambiant des jus ob- <Desc/Clms Page number 8> tenus dans l'industrie sucrière. il/ Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le jus brut est, après dispersion et impact, additionné de chaux en poudre ou sous $orme lait de chaux avant que s'effectue la décantation.

   @ ; 12/ Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que, après dispersion centrifuge, les jus ayant été ionisés par l'addition d'élec- trolyte subissent une décantation et en ce que, après réchauffage éventuel, l'agrégat air-flocons désaéré est soumis à une filtration par exemple sur fil- tre rotatif.

   13/ Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le filtre rotatif est garni de CaC03 provenant en général de la seconde car- bonisation des jus sucrés.

   14/ Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que, après lavage, les boues désucrées sont raclées en même temps qu'une très faible épaisseur de CaC03 et le produit raclé est dirigé vers les installations de récupération des produits constitutifs éventuellement valorisables.

   15/ Installation pour la mise en pratique du procédé suivant le brevet principal, caractérisée en ce que le décanteur¯est muni d'une che- mise de réchauffage ou de maintien de la chaleur laquelle peut être rempla- cée par une amenée directe de vapeur au sein du liquide.

   16/ Procédé suivant le brevet principal, caractérisé en ce que l'amenée de l'électrolyte a lieu dans la cuve de décantation où la mix- ture dispersée a été admise préalablement.

   17/ Procédé suivant le brevet principal, caractérisé en ce que le liquide est soumis directement, c'est-à-dire sans décantation à une opé- ration de filtration après dispersion et ionisation.

   18/ L'application du procédé suivant le brevet principal au traitement des eaux résiduaires des lavoirs de laines.

   19/ Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce que les eaux résiduaires sont passées en totalité dans un disperseur cen- trifuge, en ce que l'agrégat flocons-air est séparé d'une manière continue par décantation inversée du liquide clarifié et est traité de manière à en extrai- re les corps gras et autres produits à récupérer (suint-lanoline, hormones par exemple).

   20/ Procédé suivant les revendications 18 et 19, caractérisé en ce que, après malaxage éventuel avec des corps inertes, l'agrégat est filtré e les gateaux provenant des filtres sont, après déshydratation, traités par un solvant tel que le trichloréthylène pour solubiliser les corps gras.