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Procédé et appareil de filtration.
La présente invention concerne un procédé et un ap- pareil de filtra tien servant à éliminer des matières organiques et d'autres matières solides des eaux résiduaires ainsi que d'au- tres matières pouvant s'écouler, par exemple celles produites au cours de processus chimiques et d'autres processus industriels,
Par le terme "eaux résiduaires" utilisé dans ce mé- moire, on entend non seulement les eaux usées ménagères, mais également toutes les matières résiduaires qui doivent être filtrées avant d'être évacuées à l'égout..
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Dans le numéro du 14 Mars 1964 de la revue Thé
Survcyor and Municipal Engineer", aux pages 21 à 23, sont décrits deux dispositifs clarificateurs qui sont susceptibles d'éliminer lesRatières organiques ainsi que d'autres matières solides d'un effluent débité par une installation de traitement des eaux ré- siduairos,qui seront décrits ci-après à titre de référence.
L'un des clarificateurs décrits est une cuve à humus dans laquelle l'effluent descend à.travers deux couches filtrantes dont la couche supérieure est du sable et la couche inférieure une légumineuse telle que du lathyrus. L'agent filtrant sert à éli- miner les boues d'humus de l'effluent. Sous Inaction de l'effluent, l'humus est refoulé dans les régions supérieures de la couche de sable. Périodiquement, il faut donc nettoyer l'agent filtrant en lavant le sable au reflux, c'est-à-dire dans un sens opposé à celui de la sédimentation de l'humus. Les matières filtrantes se tassent inévitablement et doivent finalement être remplacées.
Dans un autre clarificateur, appelé souvent clarifica- tour du type Bank, 1-*effluent monte à travers une couche fil- trante telle que du sable, du menu gravier ou une plante telle que le lathyrus, placée sur un faux fond en forme' de grille de sorte que la boue d'humus reste dans le fond de la .cuve.
L'humus peut avantageusement être évacué simplement par un ren- versement de la circulation. Ce clarificateur est plus efficace que le presser mais le poids du lit filtrant utilisé est élevé et le clarificateur est, par conséquent, onéreux à construire. En outre, Inefficacité de ce clarificateur dépend dans une grande mesure du calibre des granules utilisés dans l'agent filtrant.
Suivant 3.'invention, pour éliminer des matières orga- niques ou d'autres matières solides d'une matière pouvant s'écou- ler dans laquelle elles sont en suspension, on fait passer la ma- tière pouvant s'écouler à travers une couche filtrante constituée. de fragments d'une Matière polymère synthétique inerte.
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Dans le cas d'eaux résiduaires, on peut les faire passer vers le bas à travers la couche filtrante qui peut être contenue dans une cuve à humus classique. En variante, on peut refouler les eaux résiduaires vers le haut à travers la couche filtrante et,dans ce cas,la couche filtrante peut être logée dans un clarificateur du type Bank. On peut faire passer d'au- tres matières pouvant s'écouler à travers l'agent filtrant logé dans,un appareil approprié quelconque.
Les fragments de matière polymère peuvent être de n'importe quelle forme désirée permettant une tassement approprié de manière que, lorsque la matière pouvant s'écou- ler traverse la couche filtrante, les matières organiques ainsi qùe les autres matières solides soient retenues par cette couche filtrante. Les fragments peuvent être de forme symétrique ou asy- métrique. Parmi les formes symétriques appropriées, on peut choi- sir les formes sphériques, ovoldes, cubiques, annulaires, tubu- laires, coniques, pyramidales, ainsi que des éléments lumbrici- formes, cruciformes et réticulés ou à mailles.
La matière polymère synthétique que l'on utilise doit être inerte, c'est-à-dire ne pas réagir avec la matière pouvant s'écouler. La matière polymère utilisée peut avoir une struc- ture cellulaire ou non. Comme matières polymères inertes, on peut par exemple utiliser le polyuréthanne, le poly(chlorure de vinyle ), le polystyrène, le polyéthylène, le polypropylèno et les résines de polyester et de polyamide.
Les matières polymères que l'on vient de citer ont évidemment des densités différentes et, lorsque 7;son choisit la ma- tière polymère correcte à utiliser avec un clarificateur particulier pour le traitement de certaines matières, cette densité est de toute première importance. Lorsque l'on fait passer la ma- tière pouvant s'écouler vers le bas à travers la couche filtrante, la densité de la matière polymère utilisée est de préférence supé-
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rieure à la densité du liquide contenu dans la matière pouvant s'écouler. Une matière polymère particulièrement appropriée dans ce cas est le poly(chlorure de vinyle) ayant une densité d'envi- ron 1,3.
Cependant, lorsque la matière résiduaire pouvant s'écou- ler est refoulée vers le haut à travers la couche filtrante, la densité de la matière polymère utilisée est alors de préférence inférieure à la densité du liquide de la matière résiduaire. Des matières polymères intéressantes dans ce cas sont le polyéthylène et le polypropylène ayant une densité d'environ 0,9.
La dimension des fragments utilisés dans la couche filtrante dépend de leur forme et du type d'installation dans laquelle ils doivent être utilisés. En général, il est préférable d'utiliser les fragments dont la plus grande dimension est choisie entre 0,1 et 2,0 cm.
Dans un clarificateur type, la profondeur de la couche filtrante est comprise entre 7,6 et 91,4 cm.
Un autre avantage de la matière filtrante que l'on utilise est qu'elle possède une densité nettement inférieure à celle des matières filtrantes utilisées jusqu'à présent; cela étant, on peut réduire la résistance mécanique du clarificateur ct, par conséquent, abaisser'son prix de revient. La réduction de poids qui peut être réalisée avec la nouvelle matière filtrante de l'invention facilite la construction de clarificateuisde plus grande taille qui présentent un encombrement au sol nettement ré- duit,ce qui est très important dans les zones industrielles à très forte densité ainsi qu'à d'autres endroits où le terrain est coûteux.
De plus, comme les clarificateurs utilisés avec le procédé suivant l'invention peuvent être d'une taille relative- mcpt crande, il estpossible de réaliser des opérations de fil- tration distinctes dans des longueurs choisies d'une seule con- struction de grande taille. Dans ce cas, les longueurs choisies
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peuvent être garnies de fragments de matière polymère de dimen- sions différentes. Dans le procédé suivant l'invention, il est habituellement nécessaire de munir la couche de matière filtrante d'un élément de retenue poreux servant à éviter les perte -0 de matière filtrante pendant le processus de l'invention ou pendant le processus ultérieur de nettoyage au reflux.
L'élément de rete- nue peut comprendre deux grilles ou treillis sensiblement parallèles placés respectivement au-dessus et on dessous do la couche filtrante.
En variante, la couche filtrante peut être logée dans un ou plusieurs sacs ou d'autres récipients appropriés, par exem- ple des cages faites d'une matière en feuille poreuse, les inter- stices de cette matière étant calibrés de manière à retenir la matière filtrante dans le récipient. Ces dernières formes d'exé- cution ont l'avantage de permettre un enlèvement aisé de la matière filtrante., en cas de colmatage par des matières soli- des, pendant la filtration, cette matière filtrante colmatée devant tre évacuée ou en variante nettoyée. Lorsque la ma- tière filtrante est contenue dans plusieurs récipients, chaque récipient peut être convenablement conformé et agencé de manière à couvrir toute la zone de filtration dans le clarificateur.
On peut exécuter le procédé suivant l'invention avec un effluent provenant d'une installation'de traitement des eaux résiduaires, par exemple des eaux résiduaires qui ont déjà été soumises à un procédé visant à réduire la demande d'oxygène bio- logique et immédiatement avant l'évacuation de l'effluent.
Ce procédé peut également être mis en oeuvre pour le traitement d'eaux potables et d'eaux traitées ainsi que dans des processus industriels généraux qui exigent l'élimination de ma- tières solides finement divisées.
La présente invention sera décrite ci-après avec ré- férence aux dessins annexés dans lesquels :
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la i&. l représente un clarificat-eur du type Bank utilirwnt une :=1#:;lére filtrante formée de fragments d'une matière polymère FÔ NAA" klbE%v n6dAi 6Iw la Fie* ? co une vue en coupe d'une partie de la paroi d"tm,c cuve <#ectinôe 1 rcc oir une matière pouvant c'3cou.cr daas la région d'une conduite d'évacuation à valve., un, filtre 3ta:>x, placé sur l'entrée de la conduite d'évacuation; la Fir. 3 représente un dispositif de filtration type :,HU'V''.1.n;. a séparer des mat3.r:,; solides d'une matière pouvant sJt6coulcr.
Dans le cas de la Fig. 1, l'eau résiduaire pénètre dans le clarificateur par la conduite 1. La partie inférieure 2
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du claràii±gc.lecn qui est de forme conique est munie d'une con- duite .16Y.c\Jaton à vanne 3 qui, pendant le ronctionnemen't du clrif1ctcu; reste fermée. La partie supérieure du clarifica- tour contient la matière filtrante 4 qui est retenue entre deux treillis parallèles 5 et 6. La matière filtrante est constituée de fragments d'une matière polymère inerte ayant une densité inférieure à 1, par exemple du polyéthylène.
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Au départ, l'eau résiduaire monte dans le c7.a.rifica- . teur de sorte que la matière filtrante flotte éventuellement sur cette eau. Cependant, la matière filtrante est empêchée de se déplacer librement par le treillis supérieur 6 et elle est maintenue sous la forme d'une masse compacte contre le treillis supérieur 6. Dans sa forme compacte, la matière filtrante sert extraire les solides organiques et autres du courant d'eau rési- duaire qui la traverse.
Le liquide filtré 7 passe dans un réservoir 11 en- tourant le clarificateur, ce réservoir étant muni d'une conduite d'évacuation à vanne 8 par laquelle le liquide filtré peut être évacué.
De temps à autre, il faut nettoyer la matière filtrante
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et enlever les boues 9 qui s'accumulent dans l'extrémité inférieure du clarificateur. Cette opération de nettoyage s'effectue en fermant la vanne d'admission (non représentée) du clarificateur et en ouvrant la vanne d'évacuation 10 de sorte que le contenu du clarificateur, y compris les solides retenus par la matière filtrante, puissent s'en échapper. En même temps, . on introduit de l'eau propre dans le clarificateur par la con- duite 8. Lorsque le clarificateur est vide, la matière filtrante tassée se désintègre et retombe sur le treillis de retenue inférieur 5.
Sur la Fig. 2, la matière pouvant s'écouler 15 est contenue dans une cuve réceptrice dont la paroi est indiquée en 12. La cuve est munie d'une conduite d'évacuation 13 par laquelle la matière pouvant s'écouler peut 'être évacuée par gravité de la cuve lorsque la vanne 14 est ouverte. Un filtre est prévu sur centrée de la conduite d'évacuation et est constitué d'une masse très dense 16 de fragments d'une matière polymère synthétique, par exemple du poly(chlorure de vinyle) qui est retenue dans une cage cubique 17 en treillis métallique, les interstices du treil- lis étant calibrés de manière à empêcher la matière filtrante de s'échapper. One grille appropriée 18 est également prévue pour empêcher la matière filtrante de s'échapper par la conduite d'évacuation.
Dans cette forme d'exécution, on nettoie le filtre après l'avoir retiré de la cuve. En variante, dans certains cas dans lesquels le colmatage est particulièrement important, on peut remplacer la matière filtrante colmatée par de la matière fraîche.
Sur la Fig. 3, le dispositif de filtration est inter- , calé dans une conduite dans laquelle circule la Matière pouvant s'écouler. Le dispositif contient une matière filtrante 22 com- prenant des fragments d'une matière polymère inerte ayant une
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densité inférieure à 1, par exemple du polyéthylène. La matière filtrante est.retenue entre deux treillis métalliques parallèles 2;3 et 24.La matière à filtrer pénètre dans le dispositif par une conduite d'admission 20 réglée par une vanne 25. La matière filtrée sort du dispositif par une conduite d'évacuation 21 munie d'une vanne 26.
Lorsque la vanne 25 est ouverte, le dispositif est progressivement rempli par la matière pouvant découler, jusque co qu'ensuite la matière filtrante flotte sur la matière pouvant spéculer. Cependant, la matière filtrante est empêchée de se déplacer d'une manière excessive par le treillis supérieur 23 et elle est comprimée en une masse tassée contre le treil- lis métallique 23 qui sert alors à séparer les solides organiques et autres de la matière pouvant s'écouler,lorsqu'elle traverse la matière filtrante.
Lorsqu'il le faut, on peut nettoyer la matière fil- trente en arrêtant l'introduction de matière pouvant s'écouler dans le dispositif et en permettant à la matière contenue dans le dispositif de s'écouler par gravité par une conduite d'évacua- tion (non représentée) prévue au bas du dispositif de filtration.
Les matières solides se détachent de la matière filtrante qui est retenue par le treillis 24.
On dispositif de filtration de ce type a été intercalé dans une conduite d6bitant 34 litres/dm2/heure d'eau à forte te- neur en solides.
La matière filtrante utilisée comprenait des fragments de polyéthylène d'une densité de 0,904. Les fragments de poly- éthylène avaient en générale une forme ressemblant à celle d'un petit tonneau nais leur section latérale était plutôt elliptique que air- culaire. Les dimensions d'un certain nombre de fragments ont été mesurées. Les longueurs moyennes le long de chacun des axes prin- cipaux de chaque face elliptique étaient de 3,20 mm et 3,45 mm. La hauteur moyenne des fragments en forme de tonneau était de 3,00 mm.
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Pendant une période de 24 heures, 1'?au qui entrait dans le clarificateur avait une teneur en solides moyenne de 55 parties par million et l'eau filtrée sortant du clarificateur avait une to- neur en solides moyenne de 35 parties par million co qui donno un taux d'élimination de 35% de solides.
Pendant une seconde période de 4 heures, l'eau qui entrait dans le clarificateur avait une teneur en solides moyenne de
59 parties par million et l'eau filtrée sortant du clarificateur avait une teneur en solides moyenne de 39 parties par million ce qui donne un taux d'élimination de 34% de solides.
On a constaté que le clarificateur fonctionnait pendant des périodes prolongées sans perte d'efficacité.
Le rendement de la matière filtrante se compare fa- vorablement à celui d'une matière filtrante comprenant des ro- ches broyées (4,75 à 9,5 mm) qui, quoique donnant un taux d'éli- mination de solides comparable ne peut pas tolérer des débits dépassant environ 12,2 litres/dm2/heure pendant des périodes pro- longées sans subir un colmatage excessif.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé pour séparer des matières organiques et d'autres matières solides d'une matière pouvant s'écouler,dans laquelle elles sont en suspension, caractérisé en ce qu'on fait passer la matière pouvant s'écouler à travers une couche filtrante formée de fragments d'une matière polymère synthétique inerte.