"Procédé de séparation de solides en suspension à partir de liquides et appareil pour sa mise en oeuvre" <EMI ID=1.1>
La présente invention concerne la séparation de solides en suspension à partir de liquides.
On connaît très bien l'appareil utilisable comme un clarificateur ou un épaississeur dans lequel la matière solide en suspension dans un liquide a la possibilité de se séparer sous l'influence de la gravité dans une cuve de décantation pour permettre l'évacuation des boues concentrées à partir du fond de la cuve et le soutirage du liquide clarifié depuis les zones supérieures de la cuve. Dans la mesure où ceci est connu de la Demanderesse, la plupart, sinon la totalité des appareils de séparation solide-liquide entraînent l'un ou l'autre inconvénient. Par conséquent, un but de la présente invention est d'améliorer la séparation des solides à partir des liquides.
Conformément à l'invention, on a mis au point un porcédé de séparation d'une matière solide à partir d'un liquide, dans lequel une masse de boues est formée; un produit d'alimentation liquide contenant des solides est introduit de haut en bas dans la masse de boues; au moins une partie de la matière d'alimentation entrante est déviée radialement vers le haut par suite de l'effet de scellement des boues plus denses de la masse; les boues de la masse sont mises en circulation dans la voie de la matière d'alimentation déviée; la matière d'alimen-. tation déviée et les boues mises en circulation sont mélangées; au moins une partie du mélange matière d'alimentation déviéeboues est dirigée radialement et extérieurement vers une zone située au-dessus de la masse de boues; le liquide clarifié est soutiré à un niveau se situant au-dessus de la masse de boues;
et les boues concentrées sont éliminées à partir d'une zone inférieure de la masse de boues.
Il est bien évident qu'en fonction de la répartition des dimensions et des poids des particules solides et/ou flocons et/ou agglomérés de la matière d'alimentation entrante, ces particules solides et/ou flocons et/ou agglomérés peuvent ou ne peuvent pas avoir des vitesses de décantation individuelles entravées différentes par rapport à la phase liquide.
Au cas où il existe des vitesses de décantation individuelles entravées différentes par rapport à la phase liquide et en fonction des conditions prévalant dans la zone où la matière d'alimentation entrante est déviée, il est possible que la fraction de matière d'alimentation entrante, comprenant des particules et/ou flocons et/ou agglomérés, dont les vitesses de décantation individuelles entravées, par rapport à la phase liquide, dont suffisamment élevées, ne peut pas être déviée
avec le reste de la matière d'alimentation entrante, mais peut continuer à suivre une voie de déplacement descendante et se séparer du reste de la matière d'alimentation entrante. Des particules et/ou flocons et/ou agglomérés se déposant d'une manière relativement rapide peuvent ainsi se séparer de la matière déviée radialement et parvenir au flux de boues concentrées.
La matière d'alimentation qui continue à suivre la voie de déplacement descendante, peut en substance entrer directement en contact avec les boues concentrées de la masse pour augmenter sa densité.
Les différences de pression hydrostatique peuvent empêcher ou arrêter la pénétration dans la masse de boues, d'au moins une partie importante du contenu liquide de la matière d'alimentation entrante.
Les différences de pression hydrostatique peuvent provoquer la mise en circulation des boues de la masse dans la
voie de la matière d'alimentation, et ce dans une direction opposée en général à la déviation radiale de cette matière d'alimentation, si bien que les boues concentrées et la matière d'alimentation déviée radialement sont mélangées et/ou déviées ensemble vers le haut.
La matière d'alimentation entrante peut être amenée
à la masse de boues dans une zone située en substance directement au-dessus d'une zone dans laquelle les boues concentrées sont éliminées à partir de la zone inférieure de la masse de boues.
Les boues concentrées peuvent être évacuées dans une zone centrale se situant au-dessous d'une zone d'admission centrale.
Par ailleurs, les boues concentrées peuvent être prélevées d'une zone annulaire disposée circonférentiellement autour de l'axe vertical d'une zone d'admission de la matière d'alimentation"
La vitesse d'écoulement de la matière d'alimentation
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d'admission. Ainsi, la matière d'alimentation entrante peut être dirigée vers la zone d'admission le long d'une voie descendante dont la section droite augmente dans une direction descendante.
L'écoulement de la matière d'alimentation entrante vers la zone d'admission peut. être stabilisée pour réduire la turbulence au minimum.
Un agent de floculation ou autre agent de décantation peut-être ajouté à la matière d'alimentation entrante avant qu'elle atteigne la zone d'admission.
La vitesse du mélange matière d'alimentation déviéeboues déviées vers le haut peut diminuer 1 mesure que le mélange
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lange matière d'alimentation déviée-boues est dévié vers le haut, peut augmenter dans une direction ascendante.
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à la masse de boues dans une zone d'admission située centralement et le -.mélange matière d'alimentation déviée-Doues -peut être dévié vers la haut dans une zone annulaire située autour de la zone d'admission localisée centralement. La masse de boues peut être <EMI ID=5.1>
retenue dans une zone annulaire entourant la zone de déviation annulaire. La masse de boues peut se prolonger jusqu'à un niveau plus élevé que celui de la zone d'admission.
Les boues concentrées du mélange matière d'alimentation déviée-boues peuvent être dirigées radialement et extérieurement, à partir de la zone de déviation annulaire, vers une zone située au-dessus de la masse de boues et se trouvant dans la zone annulaire entourant la zone de déviation annulaire, et ce à un niveau auquel les concentrations en boues de la zone de déviation annulaire et de la zone située au-dessus de la masse de boues sont en substance égales.
Les paramètres utiles, tels que l'élimination des boues concentrées et/ou l'amenée de la matière d'alimentation entrante et/ou le dosage de l'agent de floculation et/ou les paramètres géométriques du système d'amenée de la matière d'alimentation peuvent.être réglés comme exigé. Une amenée continue de matière d'alimentation entrante peut.être prévue et le liquide clarifié peut être soutiré en continu pour prévoir un procédé continu, les boues concentrées étant évacuées en continu ou
par intermittence comme exigé.
Inclus dans le cadre de 1\-invention, est également un procédé de séparation d'une matière solide à partir d'un liquide,
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tation liquide contenant des ^solides, y compris des particules solides et/ou flocons et/bu agglomérés, dont les-vitesses de décantation individuelles entravées sont différentes par rap-
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est déviée; une partie de la matière d'alimentation entrante, comprenant des particules solides et/ou flocons et/ou agglomé-
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sont suffisamment élevées par rapport à la phase liquide, continue à suivre une voie de déplacement descendante dans la masse de boues et se sépare de la matière d'alimentation déviée; le liquide clarifié est soutiré à un niveau plus élevé que celui de la masse de boue; et les boues concentrées sont éliminées à partir de la zone inférieure de la masse de boues.
Il est bien évident que les proportions relatives de la matière d'alimentation qui est déviée et de la matière d'alimentation qui continue à suivre la voie de déplacement descendante, peuvent être variées grâce à un contrôle approprié des conditions opératoires.
Conformément à un autre aspect de l'invention, l'appareil pour la séparation d'une matière solide à partir d'un liquide comprend une cuve de décantation; une émission
de boues concentrées orientée vers le fond de la cuve de décantation; une émission de liquide clarifié dirigée vers le haut de la cuve de décantation; un conduit d'admission pénétrant dans la cuve et comprenant un orifice de décharge orienté vers le bas et situé dans la zone inférieure de la cuve de décantation; et une chicane annulaire aux extrémités ouvertes entourant le conduit d'admission.
De préférence, le conduit d'admission se prolonge vers le bas dans la cuve de décantation, la chicane annulaire étant disposée longitudinalement, par rapport au conduit d'admission, autour d'au moins une partie inférieure de celuici.
L'orifice de décharge du conduit d'admission et l'extrémité inférieure de la chicane peuvent être situés con-
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cuve de décantation.
L'extrémité inférieure de la chicane peut se situer au-dessous pu au-dessus de l'orifice de décharge ou peut être <EMI ID=12.1>
disposée au même niveau que celui de l'orifice de décharge en fonction de la séparation particulière de matière qui est exigée, à condition qu'au cours du fonctionnement de l'appareil, l'extrémité inférieure du conduit d'admission ou l'extrémité inférieure de la chicane ou ces deux extrémités se trouvent à
un niveau tel que la densité d'état constant des boues de la masse soit plus élevée que la densité de la matière d'alimentation entrante déviée, mentionnée ci-dessus. La densité de la matière d'alimentation entrante déviée peut être égale à celle de la matière entrante, ou peut être moins forte que celle de
la matière entrante lorsqu'une partie de la matière d'alimentation entrante continue à suivre une voie de déplacement descendante dans un flux de boues concentrées, comme défini ci-dessus.
La chicane et le conduit peuvent être disposés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que par suite d'une action de scellement des boues plus denses de la masse, la matière d'alimentation entrante déviée ne soit pas à même de pénétrer radialement dans le vide compris entre l'extrémité inférieure
de la chicane et la base de la cuve de décantation,, mais soit dirigée entièrement vers la zone annulaire située entre le conduit d'admission et la chicane.
La chicane annulaire peut se prolonger_jusqu'au-dessus du niveau de l'émission de liquide clarifié de la cuve de décantation et peut être pourvue d'ouvertures dans une zone intermédiaire comprise entre ses extrémités. Il est possible également de construire la chicane en deux parties séparées, distantes l'une de l'autre verticalement, la partie inférieure entourant une partie inférieure du conduit d'admission et la partie supérieure entourant une partie supérieure du conduit d'admission et se prolongeant jusqu'au dessus du niveau de l'émission de liquide clarifié.
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Le procédé et l'appareil conformes à l'invention conviennent très bien au traitement de bouillies dont les caractéristiques d'écoulement varient largement.
Dans le but de mieux faire comprendre la présente invention, des modes de mise en oeuvre et d'exécution préférés sont décrits en détail ci-après, à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés au présent mémoire, dans lesquels:
la figure 1 est une vue en coupe verticale de l'appareil conforme à l'invention, convenant à l'épaississement de bouillies métallurgiques et autres dans lesquelles les boues concentrées ne s'écoulement pas librement; la figure 2 est une vue en coupe verticale schématique du type d'appareil représenté à la figure 1 et montre le mode d'écoulement à l'intérieur de celui-ci pendant le fonctionnement; la figure 3 est une vue en coupe verticale schématique de l'appareil de séparation conforme à l'invention, convenant au traitement des eaux dans lesquelles les boues concentrées s'écoulent en substance librement.
En se référant en premier lieu aux figures 1 et 2, l'appareil comprend une cuve de décantation circulaire 1 se com-
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inversée lb. Une émission 2 de boues concentrées est prévue
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nique avec le conduit 3 pour l'évacuation des boues concentrées
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un déversoir de trop-plein 4a pour le liquide clarifié, est disposé circonférentiellement autour de la partie cylindrique
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communique avec le conduit 5 pour l'élimination du liquide
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de la cuve 1.
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ouvertes, est monté centralement dans la cuve 1 au-dessus de l'émission 2 des boues concentrées et se compose d'une partie supérieure cylindrique 6a et d'une partie inférieure tronconique 6b qui définit un orifice de décharge 7 orienté vers le bas à son extrémité inférieure.. Le conduit d'admission � se prolonge vers le bas dans la cuve de décantation 1 et l'orifice de décharge 7 est situé dans la troisième zone la plus
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ment au-dessus de l'émission 2 de boues concentrées. Le rayon
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0,2 à 0,4R où R est le rayon interne de la partie cylindrique
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au-dessus du conduit de trop-plein 4 et communique avec la partie cylindrique supérieure 6a du conduit d'admission 6 à
un endroit se situant au-dessous de l'extrémité supérieure ouverte de la partie cylindrique 6a..
Des chicanes 9. antitourbillonnaires, dispos ses radialement, sont prévues dans la partie cylindrique 6a du con-
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Un conduit d'amenée 10 sert à introduire un agent de floculation ou autre agent de décantation dans la partie cylindrique
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rotatif 11,par exemple, des pales tournantes, une turbine
ou autres, destiné à mélanger doucement une suspension solideliquide en appliquant un faible effet de cisaillement et en ne dégradant les flocons qu'au minimum, est monté dans la partie tronconique inférieure 6b au-dessous de l'émission du conduit d'amenée 10.
Un mécanisme de raclage tournant 12 est disposé audessous de l'orifice de décharge 7 du conduit d'admission 6 <EMI ID=27.1>
dans le fond de la cuve 1 , à l'état espace de la base lb , et peut être commandé par un arbre 13 monté verticalement dans
le conduit d'admission 6 et raccordé à un moteur d'entraînement (non représenté) situé au-dessus de l'extrémité supérieure
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le moteur d'entraînement du mécanisme de raclage tournant.
La chicana annulaire 14 est disposée autour du conduit d'admission 6 et est distante radialement et extérieurement de celle-ci. L'extrémité inférieure 14a de la chicane 14 peut atteindre un niveau situé au moins à 0,2 m, de préférence
0,2 à 0,5 m, au-dessous du niveau de l'orifice de décharge du
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chicane 14 peut être à un niveau situé au moins à o,2 m, de préférence 0,2 à 0,5 m, au-dessus du bord supérieur du déversoir de trop-plein 4a.
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zone qui peut être incluse entre le niveau inférieur situé à une distance de l'ordre de 0,15 à 0,6 m au-dessous du niveau prédéterminé X des boues et un niveau supérieur se situant à une distance de l'ordre de 0,3 à 1,2 m au-dessus du niveau prédéterminé X des boues. La portée verticale de la zone perforée 15 peut être de l'ordre de 0,5 à 1,5 m.
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de l'ordre de 0�28R à 0,6R, de sorte que la section droite minimale de la zone annulaire 16 entre le conduit d'admission
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la section droite maximale de la partie tronconique 6b du con-
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Des organes clarificateurs et/ou épaississeurs lamellaires 17, du type décrit dans la demande de brevet sud-africaine
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Un détecteur de niveau de boues 18 est raccordé à la pompe 19 à boues concentrées incorporée au conduit 3 d'élimination des boues et est conçu de façon à contrôler le fonctionnement de la pompe 19 et à commander ainsi l'évacuation des
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bien que le niveau X des boues est contrôlé de façon à rester dans des limites prédéterminées.
Au cours du fonctionnement, une matière d'alimentation liquide contenant des solides est amenée, le long du conduit d'alimentation 8, au conduit d'admission 6 et est introduite de haut en bas, par ce conduit d'admission, dans la cuve
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décrites ci-dessous.
Des chicanes antitourbillonnaires 9 .réviennent ou réduisent au moins au minimum l'écoulement tourbillonnaire de la matière de décantation entrant dans le conduit d'admission 6, lequel peut conduire à un entraînement d'air indésirable dans le flux d'alimentation.
Un agent de floculation, par exemple, un floculant polymère, est ajouté à la matière d'alimentation entrant dans le conduit d'amenée 10 à un endroit situé bien au-dessus de l'orifice de décharge 7 et est mélangé intimement, mais doucement, avec la matière d'alimentation entrant par l'organe mélangeur rotatif 11 pour produire la floculation des particules solides contenues dans la matière d'alimentation entrante.
La matière d'alimentation entrante afflue par la partie tronconique descendante 6b du conduit d'admission 6 dont
les dimensions de section droite augmentant dans le sens descendant ont pour effet de réduire la turbulence et la vitesse d'écoulement au minimum, de façon à éviter la dégradation des flocons.
Une masse de boues concentrées est formée dans la
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partie annulaire disposée sur la partie de base dans la zone annulaire 20b autour de la chicane 14 qui retient la partie annulaire de la masse de boues de telle sorte qu'elle se prolonge jusqu'à un niveau élevé X.
L'extrémité supérieure de la partie cylindrique 6a du conduit d'admission 6 se prolonge jusqu'au niveau du déver-
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entrante peut prendre la forme d'une colonne, comprenant des solides en suspension dans le liquide jusqu'au niveau Y du conduit
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suffisante pour introduire la matière d'alimentation entrante de haut en bas dans la masse de boues par 1 ' intermédiaire de
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l'encontre de la pression hydrostatique des boues plus concentrées de la partie de base de la masse de boues contenue dans
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Au besoin, pour contrôler l'envasement de l'appareil, le liquide clarifia séparé du liquide entrant contenant les solides et recueilli dans le conduit d'admission 6 au-dessus du niveau du conduit d'alimentation 8, peut être déchargé par le conduit d'admission [pound] dans une zone située au-dessus du con-
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de façon que 1 Entraînement des solides du liquide clarifié, affluant verticalement vers la zone de décharge, soit évité 6. se 40 ou** 0*0. 00
ou réduit au minimum. En d'autres termes, la vitesse ascendante du fluide clarifié doit être inférieure aux vitesses de décantation pratiquement de tous les solides en substance.
Pour la décharge contrôlée du liquide clarifié par le conduit
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être prévue circonférentiellement autour de la paroi du conduit d'admission 6 au-dessus du conduit d'alimentation 8, les ouvertures étant munies de portes mobiles ou d'autres organes de fermeture conçus pour contrôler la décharge du liquide clarifié par ces ouvertures en conformité avec la transparence du liquide de décharge. D'autre part, le liquide clarifié peut déborder au-delà de l'extrémité supérieure du conduit d'admission 6 et ce dernier peut être équipé d'une partie supérieure 6c télescopiquement mobile, comme représenté à la figure 2, laquelle peut être levée et abaissée en conformité avec la transparence du liquide de décharge, pour contrôler ainsi l'écoulement
du liquide clarifié au-delà de l'extrémité supérieure de la partie supérieure. Le fonctionnement des organes de fermeture des ouvertures de décharge ou celui de la partie supérieure 6c
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faire au moyen d'un servomécanisme (non représenté) soumis à l'influence d'un détecteur (non reproduit) sensible à la transparence du liquide de décharge. il est possible également
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au moyen d'une pompe, ou de rendre mobile le conduit d'admis-
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mission [pound] des boues concentrées; =_ La- densité <EMI ID=57.1>
ou la déviation directement vers l'émission 2 des boues concentrées de la fraction de matière d'alimentation entrante animée d'une vitesse de décantation entravée insuffisante par rapport à la phase liquide, et les différences de pression
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tion à s'écouler doucement et graduellement pour être déviée dans une direction radialement extérieure, comme indiqué par les flèches B.
Toutefois, lorsque la matière d'alimentation entrante comprend des particules solides et/ou flocons et/ou agglomérés dont les vitesses de décantation individuelles entravées
sont différentes par rapport à la phase liquide, les particules solides et/ou flocons et/ou agglomérés se déposant rapidement et dont les vitesses de décantation entravées sont suffisamment élevées par rapport à la phase liquide, comme déterminé par les conditions prévalant dans la zone de déviation, se séparent du flux de matière d'alimentation affluant radialement pour se joindre au flux principal de boues dirigé vers l'émission 2 des boues concentrées, ce qui provoque ainsi une autre augmentation de la densité de ce flux.
La proportion de matière d'alimentation qui se sépare et continue à suivre une voie de déplacement descendante, peut être contrôlée par le choix approprié des paramètres, par exemple, la section droite de l'extrémité inférieure de la zone annulaire 16 autour du conduit d'admission 6 et/ou la distance de l'orifice de décharge 7 du conduit d'admission 6 et/ou de
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cuve de- décantation 1.
Comme les boues concentrées de la zone annulaire 20b
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perforée) sont plus denses que la fraction déviée du flux d'alimentation, la pression hydrostatique de la zone annulaire
20b, au niveau de l'extrémité inférieure 14a de la chicane 14, est plus grande que la pression hydrostatique régnant dans la chicane 14 au même niveau, si bien que les boues concentrées sont forcées vers le haut de la zone 20b à la zone annulaire
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indiqué par les flèches C, pour produire ainsi un flux de recirculation des boues. Le flux d'alimentation dévié radialement, indiqué par les flèches B, ne peut pas passer par l'espace compris entre l'extrémité inférieure 14a de la chicane 14 et la base lb de la cuve 1, par suite de l'action de scellement des boues plus denses affluant dans une direction généralement opposée comme indiqué par les flèches C, Les boues remises en circulation (flèches C) rencontrent la matière d'alimentation entrante déviée radialement (flèches B), en substance à l'avant des parties inférieures de la zone annulaire 16,
de sorte que les boues remises en circulation et la matière d'alimentation entrante sont mélangées et déviées vers le haut dans la direction de la zone annulaire 16 où le mélange et la floculation finale ont lieu.
Cette action de mélange accélère la floculation et les flocons plus petits sont emprisonnés dans la bouillie nouvellement formée, relativement concentrée, ce qui augmente ainsi les vitesses de décantation et de compression, accroît la densité des boues concentrées et améliore la transparence du trop-plein.
Les boues relativement concentrées formées par le mélange boues de recirculation-matière d'alimentation entrante, affluent vers le haut le long de la zone annulaire 16 dont les dimensions de la section droite augmentant dans le sens ascendant ont pour effet de diminuer la vitesse des bouillies à mesure qu'elles s'élèvent, ce qui réduit ainsi au minimum la <EMI ID=62.1>
turbulence et la dégradation associée des flocons.
A mesure que les bouillies s'élèvent, comme indiqué par les flèches D, elles sont davantage concentrées par suite
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et en raison également de la pénétration des boues par la partie inférieure de la zone perforée 15 de la chicane 14 depuis
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buable à un gradient de pression hydrostatique. Au surplus, la fraction de flocons se déposant plus rapidement et ne se sépa�=. rant pas aux étages initiaux, ainsi que les flocons se déposant plus rapidement, nouvellement formés par floculation dans
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cer vers le bas sur la surface externe de la partie tronconique 6b et glisser vers le bas le long de sa surface inclinée jusqu'à ce qu'ils se joignent au flux principal de boues affluant vers l'émission 2, ce qui contribue ainsi à augmenter davantage la densité des boues.
Les boues concentrées ascendantes, résultant du mélange matière d'alimentation entrante-boues de recirculation dans la zone annulaire 16, se dispersent radialement vers l'extérieur, quittent la zone annulaire 16, passent par la partie médiane de la zone perforée 15 de la chicane 14 pour parvenir
à la zone 20c située au-dessus de la partie annulaire de la masse principale de boues dans la zone 20b, comme indiqué par lez flèches E2. Ceci se produit au niveau auquel la concentration d'état constant des bouillies de la zone 20c correspond
à celle du mélange matière d'alimentation entrante-boues de recirculation. Dans la zone 20c, les boues concentrées se déposent et se compriment graduellement dans des conditions paisibles parfaites, sans être perturbées par la matière d'alimentation entrante provenant de l'orifice de décharge 7 du conduit d'admission 6, ou par des courants de convection, ce qui <EMI ID=66.1> contribue ainsi à créer la masse principale de boues concentrées qui afflue radialement et intérieurement dans l'espace compris entre l'extrémité inférieure 14a de la chicane 14 et
la base lb de la cuve 1 pour atteindre l'émission 2 des boues, et ce par l'action de la pression hydrostatique et également du mécanisme de raclage 12 qui facilite davantage la déshydratation. Une fraction de ce flux de boues continue à s'écouler vers l'émission 2 des boues concentrées, comme indiqué par les flèches F, et une fraction est remise en circulation afin d'être mélangée avec la matière d'alimentation entrante, comme indiqué par les flèches C et tel que ceci est décrit ci-dessus.
Le rapport du flux de boues avant (flèches F) et de la recirculation des boues (flèches C)dutempsde séjour dans la zone annulaire 16 dépend des paramètres de conception du conduit d'admission 6 et de la chicane 14 et peut en principe être contrôlé dans certaines limites par le choix approprié de ces paramètres, tels que le diamètre de la chicane 14 par rapport à celui du conduit d'admission 16 et/ou le niveau de l'extrémité inférieure de la chicane 14 et/ou du conduit d'admission 6 relativement
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Les bouillies relativement concentrées, introduites
à partir de la zone 20c dans la masse principale de boues de la zone 20b, conduisent à un niveau ou limite X des boues qui est plus nettement défini que celui obtenu normalement à l'aide d'un appareil classique, ce qui facilite ainsi le contrôle du niveau X des boues au moyen du détecteur 18 raccordé activement à la pompe à boues 19. Le fonctionnement de la pompe à boues
19 est contrôlé par le détecteur 18 conformément au niveau X des boues, si bien que l'évacuation des boues concentrées de la cuve 1 est commandée de façon à contrôler le niveau X des boues dans des limites prédéterminées.
Grâce à l'appareil conforme à la présente invention, <EMI ID=68.1>
une couche de boues relativement profonde peut être maintenue dans la zone 20b pour provoquer ainsi hydrostatiquement une remise en circulation des boues concentrées de la zone 20b
à la zone annulaire 16 dans la direction des flèches C. Pareillement, en contrôlant le fonctionnement de la pompe 19 pour maintenir le niveau X des boues dans des limites prédéterminées, l'appareil peut toujours fonctionner à sa capacité optimale, contrairement aux épaississeurs ou clarificateurs classiques moins chargés. Si l'entrée de la matière d'alimentation est trop petite, la vitesse d'élimination des boues concentrées peut être diminuée en conséquence, de façon que l'appareil soit encore à même de fonctionner à sa capacité optimale, avec une densité accrue des boues concentrées. Une séparation maximale dans certaines limites peut être réalisée dans une série quelconque de circonstances données.
L'orifice de décharge 7 est situé dans la troisième
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boues et au ou au-dessous d'un niveau auquel le gradient de concentration d'état constant de la cuve 1 est égal à la concentration de la matière d'alimentation entrante, de sorte qu'une action de pompage à pression hydrostatique est exercée pour la circulation, le mélange et la déviation des boues concentrées et de la matière d'alimentation entrante.
Le liquide clarifié est recueilli dans la zone supérieure 20d de la cuve 1, au-dessus des bouillies concentrées de la zone 20c, et une interface bouillies-liquide M définie d'une manière relativement nette peut être établie. Le liquide
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nir au conduit de trop-plein 4 et peut être éliminé par le conduit 5.
Alors que la zone annulaire 16 comprise entre le conduit d'admission 6 et la chicane 14 agit principalement comne une zone de floculation, il est possible de réaliser également la séparation des phases dans la zone perforée 15. Une fraction du liquide d'entraînement déjà séparé dans la zone annulaire 16 afflue radialement vers l'extérieur dans la partie supérieure de la zone perforée _15^ comme indiqué par les flèches El, et n'atteint pas le déversoir de trop-plein 4a. Un mélange de matière d'alimentation entrante et de boues concentrées passe radialement vers l'extérieur, au-dessus du niveau X des boues, par la partie médiane de la zone perforée 15, comme indiqué par les flèches E2.
Le reste du liquide d'entraînement est libéré par suite des procédés de décantation et de compression se développant dans la masse principale de boues, puis s'élève, comme indiqué par les flèches G, pour se joindre à la couche de liquide clarifié de la zone 20d. Il est possible qu'une certaine quantité de boues concentrées puisse refluer de la zone 20d de la masse de boues vers la zone annulaire 16 en traversant la partie inférieure de la zone perforée 1S, comme indiqué par
les flèches H.
La vitesse d'addition de l'agent de floculation par
le conduit d'amenée 10 peut être contrôlée automatiquement au moyen d'un détecteur (non représenté) sensible à la transparence du liquide de trop-plein. La dégradation des flocons est réduite au minimum en introduisant la matière d'alimentation entrante par le conduit 8 au-dessous du niveau d'alimentation Y
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naire dans le conduit 6 au moyen des chicanes antitourbillonnair�
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l'augmentation de la section droite du conduit d'admission 6 et de la zone annulaire 16 dans la direction de l'écoulement, en empêchant les effets d'accélération indésirables par un rapport
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lentement et doucement la matière d'alimentation entrante provenant de l'orifice de décharge 7 par la pression hydrostatique de la masse de boues plus concentrées.
L'aspiration d'air dans le conduit d'admission 6 est réduite au minimum par l'entrée submergée de la matière d'alimentation pénétrant par le conduit 8 et par l'action des chicanes
<EMI ID=74.1>
être présent dans le flux de matière d'alimentation, peut s'élever et s'échapper par les extrémités supérieures ouvertes du con-
<EMI ID=75.1>
désaération des bouillies amenées à la masse principale de boues par les ouvertures 15 de la chicane 14. Les solides ou flocons quelconques, surnageant par l'action des bulles d'air libérées, sont empêchés de parvenir au trop-plein et de dégrader la
<EMI ID=76.1>
chicane 14 qui n'est pas perforée et qui se prolonge jusqu'à un niveau supérieur bien au-dessus du niveau de trop-plein de liquide Z et également jusqu'à un niveau inférieur bien au-dessous du niveau de trop-plein Z. Ainsi, ces solides ou flocons se déposent ou peuvent être éliminés périodiquement, Un système de trop-plein séparé peut être prévu pour la chicane 14 au cas où des flocons plus légers que le liquide d'entraînement sont présents en une quantité importante. La clarification et l'épais-
<EMI ID=77.1>
accentués par la présence des éléments 17. On a constaté que, dans certaines circonstances-., lors.que l'appareil fonctionne avec des boues denses, la capacité peut être limitée par une élévation de l'interface bouillies-liquide M jusqu'à ce qu'elle
<EMI ID=78.1>
de l'appareil par les matières solides passant par l'émission 5.
<EMI ID=79.1>
<EMI ID=80.1>
<EMI ID=81.1> <EMI ID=82.1>
mentation 8 et en soutirant le liquide clarifié à une vitesse contrôlée depuis la zone supérieure du conduit d'admission 6 jusqu'à la zone annulaire 16 comprise entre le conduit d'admission 6 et la chicane 14, comme décrit ci-avant. Dans ces conditions, l'appareil peut fonctionner d'une manière stable dans des circonstances qui conduiraient autrement à un envasement,
ce qui permet une augmentation de la capacité de l'appareil.
Le niveau de l'interface bouillies-liquide M peut aussi être stabilisé en limitant la hauteur maximale de l'interface M au-dessus de l'extrémité inférieure de la zone perforée
15 de la chicane 14 pour permettre aux boues concentrées résultant du mélange boues de recirculation-matière d'alimentation entrante réalisé dans la zone annulaire 16 dispersé radialement vers l'extérieur de la zone 20c en passant par la zone perforée
15, comme représenté par les flèches E2, de capter les fines par inondation des parties supérieures de la zone 20c.
Il est bien évident que de nombreuses modifications de détail peuvent être apportées sans s'écarter de l'esprit des revendications accompagnant le présent mémoire. Par exemple, plus d'un conduit d'entrée 8 pour des flux d'alimentation d'une composition différente peuvent être prévus dans le conduit d'admission. Des organes mélangeurs 11 peuvent-être utilisés pour mélanger les différents flux et/ou des flux d'alimentation provenant du haut et du bas lors d'une décantation en contre-cou-
<EMI ID=83.1>
avoir une inclinaison appropriée par rapport à la verticale et peut même être verticale dans certaines applications.
Dans certaines applications de l'invention, les chicanes antitourbillonnaires 9_ et/ou les organes mélangeurs 11 et/ou le conduit d'amenée 10 et/ou les organes 17 pour la
<EMI ID=84.1> Dans les cas où la matière d'alimentation entrante ne contient absolument pas d'air, il n'est pas nécessaire que la partie
<EMI ID=85.1>
peuvent aussi être supprimées pour ne laisser subsister que la partie inférieure fermée 14d.
Dans les cas où le niveau ou limite X des boues n'est pas de la nature d'un plan défini d'une manière relativement nette, le niveau de la masse de boues de la cuve de décantation peut être contrôlé en détectant l'interface solides-liquide M et en contrôlant le fonctionnement de la pompe à boues 19 en
<EMI ID=86.1>
Certaines relations numériques entre des parties de l'appareil sont données ci-dessus à titre d'exemple, mais ces valeurs numériques peuvent être modifiées, comme exigé, pour satisfaire aux circonstances particulières. L'invention et l'appareil ne sont pas limités aux valeurs numériques particulières données ci-dessus.
Un système de trop-plein allongé comprenant le déver-
<EMI ID=87.1>
cuve de décantation 1, de même qu'un ou plusieurs déversoirs radiaux (non représentés), peuvent être prévus� Le déversoir ou les déversoirs peuvent être plans ou entaillés.
Des organes mélangeurs appropriés,. tels que des pales tournantes, une turbine, un mélangeur dit à piquets de clôture ou autres, qui servent à mélanger doucement les suspensions liquides-matières solides en n'exerçant qu'un faible cisaillement, peuvent être prévus.
Un organe quelconque approprié peut-être utilisé pour contrôler le niveau des boues de la cuve de décantation 1 ou le niveau de l'interface bouillies-liquide au-dessus des boues.
Un détecteur quelconque approprié par exemple, un dispositif optique ou ultrasonore ou des sondes à pression diffé-
<EMI ID=88.1>
rentielle, peut être prévu pour contrôler automatiquement le fonctionnement de la pompe 19 à boues concentrées, conformément au niveau X des boues et/ou au niveau de l'interface bouilliesliquide M. Il est possible également de contrôler à la main le fonctionnement de la pompe 19.
Tout organe approprié pour faciliter la clarification et/ou l'épaississement, autre que les organes laminaires
17, peut être utilisé.
Un organe pour contrôler la transparence du liquide provenant de la cuve de décantation 1 peut être prévu. Ainsi, tout organe approprié pour détecter la transparence du:: liquide de trop-plein et contrôler l'addition d'un agent de floculation ou autre agent de décantation à la matière d'alimentation entrante, peut aussi être utilisé.
Comme décrit ci-dessus en liaison avec les figures 1 et 2, des dessins, l'appareil de l'invention convient à l'épaississement de bouillies métallurgiques ou d'autres sources, dans lesquelles les boues concentrées ne s'écoulent pas librement. Lorsque les bouillies concentrées s'écoulent en substance librement, tel que ceci est souvent le cas dans le traitement des eaux, il peut être avantageux de modifier l'appareil de:séparation à certains égards. Ainsi, au lieu de prévoir une émission de boues concentrées disposée centralement, une émission de boues concentrées située périphériquement peut être disposée à la base ou à proximité de la base de l'appareil de décantation de façon que les boues concentrées puissent être évacuées d'une zone inférieure de la masse de boues à une zone périphérique
de celle-ci.
Le détecteur pour déterminer et contrôler le niveau des boues peut être supprimé dans la mesure où est prévue une voie d'évacuation des boues concentrées raccordée à leur émission et comprenant une partie qui se prolonge vers le <EMI ID=89.1>
bas depuis une zone d'une hauteur maximum et qui peut se situer à un niveau variable en fonction du niveau requis des boues.
Au lieu de doter la cuve de décantation d'une base conique inversée dont le sommet est dirigé vers le bas, la base de la cuve de décantation peut être en substance horizontale ou peut avoir la forme d'un cône dont le sommet est orienté vers le haut.
Pareillement, le mécanisme de raclage peut être supprimé.
On se réfère à présent à la figure 3 qui reproduit, conformément à l'invention, un appareil de séparation convenant au traitement de boues dont l'écoulement est en substance libre. L'appareil se compose d'une cuve de décantation circulaire 1 comprenant une base horizontale plane lb et une paroi latérale, verticale et circulaire. Une partie annulaire 20 aux extrémités
<EMI ID=90.1>
la paroi latérale la. Une séparation 21 est prévue entre la paroi latérale la et la partie annulaire 20, c'est-à-dire entre les extrémités supérieure et inférieure de cette partie 20, pour diviser l'espace annulaire compris entre la paroi latérale la et la partie annulaire 20 en deux compartiments séparés 22 et ^destinés au: fluide..
L'extrémité inférieure de la partie annulaire 20 est distante de la base lb de la cuve pour former un déversoir de trop-plein périphérique définissant, dans le compartiment 23, une émission 24 de boues concentrées qui se situe périphériquement autour de la paroi latérale la de la cuve 1. On peut aussi prévoir une voie de décharge de boues 25, convenant à l'acheminement des boues concentrées du compartiment 23 à une zone
25a d'une hauteur maximale, avant l'évacuation de ces boues concentrées vers le bas. Le niveau N de la zone 25a détermine le niveau X des boues et celui-ci peut être modifié en variant le niveau N. Toute voie de décharge de boues 25, appropriée
et réglable, peut être utilisée pour permettre la modification du niveau N. Ainsi, des conduits relativement mobiles et/ou
des conteneurs disposés l'un dans l'autre et définissant une voie dont une partie se prolonge vers le bas en partant d'une zone d'une hauteur maximale qui peut se situer à un niveau variable, peuvent être utilisés. Une émission à l'atmosphère
25b peut aussi être prévue pour empêcher toute action de siphon.
L'extrémité supérieure de la partie annulaire 20 se situe au-dessus de l'extrémité supérieure de la paroi latérale la et constitue, dans le compartiment 22, un déversoir de tropplein 4a, qui communique avec le conduit 5 servant à soutirer le liquide clarifié du compartiment 22. L'extrémité supérieure de la partie annulaire 20 définit en réalité une émission de liquide clarifié à partir de la cuve 1.
Le reste de l'appareil est semblable à celui décrit ci-dessus en liaison avec les figures 1 et 2 des dessins accompagnant le présent mémoire, sauf qu'aucun mécanisme de raclage n'est utilisé.
Tout étage de floculation approprié, comme décrit cidessus en liaison avec les figures 1 et 2 des dessins joints
au présent mémoire, peut être aménagé dans la zone supérieure
<EMI ID=91.1>
préalable approprié peut être prévu en amont du conduit d'admission 6.
Si un trop-plein très clair de liquide est exigé, on peut utiliser les éléments de clarification lamellaires
17 du type décrit dans la demande provisoire de brevet sudafricain n[deg.] 76/6495 de la Demanderesse,
Lorsque la matière d'alimentation entrante contient une certaine proportion de solides plus légers que le liquide, conjointement avec une proportion majeure de solides plus lourds que le liquide, ces solides plus légers tendent à s'accumuler à la surface Z du liquide entre le conduit d'admission 6 et la chicane 14, au-dessus de la zone perforée 15, et peuvent être éliminés périodiquement ou en continu au moyen d'un déversoir de trop-plein secondaire se situant au niveau Z
à proximité de l'extrémité supérieure 14b de la chicane 14.
La différence de pression hydrostatique engendrant la force nécessaire à la remise en circulation des boues concentrées de la masse 20b dans la direction des flèches C, est plus
<EMI ID=92.1>
l'épaississement des bouillies métallurgiques, car dans le cas du traitement des eaux, la différence de densité typique entre les boues concentrées et la matière d'alimentation entrante est de l'ordre de 0,04 à 0,08 g/cm3, en comparaison avec la différence de densité de l'ordre de 0,2 à 0,4 g/cm3 pour l'épaississement des bouillies métallurgiques. Toutefois, les boues concentrées typiques, associées au traitement des eaux, se caractérisent par une viscosité beaucoup plus basse que celle des bouillies métallurgiques épaissies et on doit s'attendre à ce que la viscosité plus basse compense la force engendrée plus faible.
Pendant la clarification des eaux, les solides à dépôt rapide de la matière d'alimentation entrante n'ont pas tendance ou n'ont que très peu tendance à passer directement de l'orifice de décharge 7 du conduit d'admission 6 à la masse de boues
20a, comme dans le cas des bouillies métallurgiques. Lorsque les bouillies s'écoulent en substance librement, il est possible par conséquent de supprimer l'émission de trop-plein centrale et d'utiliser un déversoir de trop-plein périphérique, comme décrit ci-dessus.
Un problème bien connu qui se pose dans les clarificateurs d'eau, mais que l'on ne recontre pas normalement dans les épaississeurs, est le courant de déviation. On a rapporté que ce problème peut être résolu ou réduit au minimum en transformant l'énergie du flux de matière d'alimentation entrante
en hauteur de chute, c'est-à-dire en se servant de l'énergie comme travail ou en la dissipant sous la forme d'une perte hydraulique.
Grâce à l'appareil conforme à l'invention, le problème du courant de déviation ne se pose pas ou est au moins réduit au minimum car l'énergie du flux de matière d'alimentation entrante est utilisée hydrostatiquement pour pomper un flux de boues concentrées remises en circulation dans la zone de floculation
<EMI ID=93.1>
suite des pertes encourues dans le flux de recirculation. Avant d'être dissipée, l'énergie du flux d'alimentation entrant exerce une action de pompage dans le système de clarification se traduisant par une remise en circulation des boues concentrées, ce qui produit ainsi un mélange intime boues concentrées matière d'alimentation entrante et accélère la vitesse de floculation.
De nombreuses modifications de détails peuvent être apportées sans s'écarter de l'esprit des revendications jointes au présent mémoire. Par exemple, si la matière d'alimentation entrante contient certaines particules grossières, la base lb
de la cuve 1 peut avoir la forme d'un cône inversé doté d'une émission de décharge centrale secondaire (non représentée), en plus de l'émission périphérique inférieure 24 , pour permettre la décharge continue ou intermittente des solides déposés par l'émission secondaire.
Il est possible également d'utiliser un système de trop-plein prolongé. Ce système de trop-plein prolongé peut comprendre un déversoir circonférentiel, tel que le déversoir 4a, ainsi que des déversoirs se prolongeant radialement et communiquant avec le déversoir circonférentiel. Comme représenté aux dessins, un tube d'évacuation 26 peut être prévu au fond de la cuve de décantation.
Pour les applications au cours desquelles les boues concentrées ne s'écoulent pas d'une manière entièrement libre, l'émission périphérique inférieure 24 peut être supprimée et la cuve 1 peut être équipée d'une base en cône inversé et d'une émission inférieure centrale au sommet de la base. Le niveau X des boues peut être contrôlé au moyen d'une vanne incorporée à la conduite de décharge inférieure et contrôlée par tout palpeur ou détecteur d'interface approprié. Le détecteur ou palpeur peut être du type optique, ultrasonore ou à pression différentielle. En fonction de la nature des boues concentrées,
il est possible d'opérer sans mécanisme de raclage.
Grâce à l'appareil conforme à l'invention, il est possible de réaliser une circulation et un mélange des boues concentrées et de la matière d'alimentation entrante au moyen uniquement des différentes pressions hydrostatiques sans que soit requise une pompe mécanique ou un gicleur. Le mélange des boues concentrées et de la matière d'alimentation entrante, réalisé dans ces conditions, procure les avantages suivants:
(a) nette tendance à améliorer la floculation et l'agglomération des flocons, ce qui augmente ainsi la séparation des solides à partir des liquides;
(b) nette tendance à produire une masse relativement concentrée agissant comme un filtre pour emprisonner les particules plus petites et les empêcher de pénétrer dans-le, liquide de trop-plein, ce qui améliore donc la transparence du trop-plein, la décantation, la vitesse de compression et la-densité des- boues; et
(c) possibilité d'obtenir un niveau ou une limite des boues nettement défini,
En utilisant l'appareil conforme à l'invention, il
est possible également d'atteindre une vitesse de séparation relativement grande des solides dont le dépôt est relativement rapide, qui proviennent de l'admission d'alimentation et qui pénètrent dans la cuve de décantation, en substance directement dans les boues concentrées,à un endroit situé au-dessus de l'émission des boues de la cuve de décantation.
Ceci est avantageux en ce sens que:
(a) la densité des boues concentrées est augmentée;
(b) les solides à dépôt rapide ont tendance à se déposer à proximité étroite de l'émission des boues, de sorte que seul un couple limité est nécessaire pour racler ces solides vers l'émission, ce qui réduit ainsi au minimum le couple de raclage total nécessaire à la décharge des solides et ce qui rend donc minimales les dépenses en capitaux pour l'installation; et
(c) les solides à dépôt rapide de la matière d'alimentation entrante se déplacent en substance directement vers la zone d'émission des boues et évitent la voie de déplacement principale.
Un autre avantage de l'invention consiste en ce qu'en raison de la conception relativement simple de l'appareil, on peut non seulement effectuer une séparation plus efficace des solides à partir du liquide, mais accomplir aussi convenablement, dans une seule unité, des fonctions apparentées qui, ordinairement, sont exercées par des dispositifs séparés de l'installation. Par exemple, la floculation, le mélange de plus d'un flux de matière- d'alimentation entrante et la désâération peuvent être effectués dans le même appareil..
Pareillement, la masse principale de boues est comprimée dans des conditions absolument paisibles sans que cette compression soit -entravée par la matière d'alimentation entrante.
Le procédé et l'appareil conformes à 1* invention
"Process for separating suspended solids from liquids and apparatus for its implementation" <EMI ID = 1.1>
The present invention relates to the separation of suspended solids from liquids.
The apparatus which can be used as a clarifier or a thickener is very well known in which the solid matter in suspension in a liquid has the possibility of separating under the influence of gravity in a settling tank to allow the evacuation of the concentrated sludge. from the bottom of the tank and withdrawing the clarified liquid from the upper areas of the tank. As far as is known to Applicants, most, if not all, solid-liquid separation apparatuses cause one or the other drawback. Therefore, an object of the present invention is to improve the separation of solids from liquids.
According to the invention, there has been developed a pig for separating a solid material from a liquid, in which a mass of sludge is formed; a liquid feed product containing solids is introduced from top to bottom into the sludge mass; at least part of the incoming feed material is deflected radially upwards due to the sealing effect of the denser sludge of the mass; the sludge from the mass is circulated in the path of the diverted feed material; food material. tation deviated and the sludge put into circulation is mixed; at least part of the sludge feed material mixture is directed radially and externally towards a zone located above the mass of sludge; the clarified liquid is drawn off at a level above the mass of sludge;
and the concentrated sludge is removed from a lower area of the sludge mass.
It is obvious that depending on the size and weight distribution of the solid particles and / or flakes and / or agglomerates of the incoming feed material, these solid particles and / or flakes and / or agglomerates may or may not not have different impeded individual settling speeds compared to the liquid phase.
In the event that there are individual impeded settling speeds different from the liquid phase and depending on the conditions prevailing in the area where the incoming feed material is diverted, it is possible that the incoming feed material fraction, comprising particles and / or flakes and / or agglomerates, the individual settling speeds of which are hindered, relative to the liquid phase, of which sufficiently high, cannot be deviated
with the rest of the incoming feed, but may continue to follow a downward travel path and separate from the rest of the incoming feed. Particles and / or flakes and / or agglomerates settling in a relatively rapid manner can thus separate from the radially deflected material and reach the concentrated sludge stream.
The feed material which continues to follow the downward path of travel, can in substance come into direct contact with the concentrated sludge of the mass to increase its density.
Differences in hydrostatic pressure can prevent or stop the penetration into the sludge mass of at least a significant portion of the liquid content of the incoming feed material.
The differences in hydrostatic pressure can cause the sludge from the mass to circulate in the
path of the feed material in a direction generally opposite to the radial deflection of that feed material so that the concentrated sludge and the radially deflected feed material are mixed and / or deflected together towards the side. high.
The incoming feed material can be fed
to the sludge mass in an area substantially directly above an area in which the concentrated sludge is removed from the lower area of the sludge mass.
Concentrated sludge can be discharged into a central area below a central intake area.
Furthermore, the concentrated sludge can be taken from an annular zone disposed circumferentially around the vertical axis of an inlet zone for the feed material "
The flow rate of the feed material
<EMI ID = 2.1>
admission. Thus, the incoming feed material can be directed to the inlet zone along a downward path whose cross section increases in a downward direction.
The flow of the incoming feed material to the inlet area can. be stabilized to minimize turbulence.
A flocculating agent or other settling agent may be added to the incoming feed material before it reaches the inlet zone.
Mixing speed deflected feed material upwardly deflected slurries may decrease 1 as mixing
<EMI ID = 3.1>
The deviated feed material-sludge mixture is deviated upwards, may increase in an upward direction.
<EMI ID = 4.1>
to the mass of sludge in a centrally located inlet zone and the deflected feed material mixture-Doues can be deflected upward into an annular zone located around the centrally located inlet zone. The sludge mass can be <EMI ID = 5.1>
retained in an annular zone surrounding the annular deflection zone. The mass of sludge can extend to a level higher than that of the inlet zone.
The concentrated sludge from the deflected feed material-sludge mixture can be directed radially and outwardly from the annular deflection zone to an area above the mass of sludge and in the annular area surrounding the area. of annular deflection, and at a level at which the sludge concentrations of the annular deflection zone and of the zone situated above the mass of sludge are substantially equal.
The useful parameters, such as the removal of concentrated sludge and / or the supply of the incoming feed material and / or the dosage of the flocculating agent and / or the geometric parameters of the material supply system power supply can be adjusted as required. A continuous supply of incoming feed material may be provided and the clarified liquid may be withdrawn continuously to provide a continuous process, the concentrated sludge being discharged continuously or
intermittently as required.
Included within the scope of 1 \ -invention, is also a process for separating a solid material from a liquid,
<EMI ID = 6.1>
liquidation containing solids, including solid particles and / or flakes and / or agglomerates, of which the individual impeded settling rates are different from
<EMI ID = 7.1>
<EMI ID = 8.1>
is deviated; part of the incoming feed material, comprising solid particles and / or flakes and / or agglomerate
<EMI ID = 9.1> <EMI ID = 10.1>
are sufficiently high with respect to the liquid phase, continues to follow a downward path of movement in the sludge mass and separates from the diverted feed material; the clarified liquid is drawn off at a level higher than that of the mass of sludge; and the concentrated sludge is removed from the lower area of the sludge mass.
It is evident that the relative proportions of the feed material which is deflected and of the feed material which continues to follow the downward path of travel can be varied by proper control of the operating conditions.
In accordance with another aspect of the invention, the apparatus for separating a solid material from a liquid comprises a settling tank; A program
of concentrated sludge oriented towards the bottom of the settling tank; an emission of clarified liquid directed towards the top of the settling tank; an inlet duct entering the vessel and comprising a downwardly oriented discharge port located in the lower region of the settling vessel; and an annular baffle with open ends surrounding the intake duct.
Preferably, the intake duct extends downwardly into the settling tank, the annular baffle being disposed longitudinally, relative to the intake duct, around at least a lower part of the latter.
The intake duct discharge port and the lower end of the baffle may be located opposite
<EMI ID = 11.1>
settling tank.
The lower end of the baffle may be below or above the discharge port or may be <EMI ID = 12.1>
arranged at the same level as that of the discharge port according to the particular separation of material which is required, provided that during operation of the apparatus, the lower end of the inlet duct or the end lower end of the baffle or these two ends are
a level such that the constant state density of the bulk sludge is higher than the density of the diverted incoming feed material mentioned above. The density of the diverted incoming feed material may be equal to that of the incoming material, or may be less than that of
incoming material as part of the incoming feed material continues to follow a downward travel path in a concentrated sludge stream, as defined above.
The baffle and the duct may be arranged relative to each other such that as a result of a sealing action of the denser sludge of the mass, the diverted incoming feed material is not able to escape. penetrate radially into the void between the lower end
of the baffle and the base of the settling tank, but is directed entirely towards the annular zone located between the inlet duct and the baffle.
The annular baffle may extend up to the level of the emission of clarified liquid from the settling tank and may be provided with openings in an intermediate zone between its ends. It is also possible to construct the baffle in two separate parts, vertically spaced from each other, the lower part surrounding a lower part of the intake duct and the upper part surrounding an upper part of the intake duct and extending to above the level of the emission of clarified liquid.
<EMI ID = 13.1>
The method and apparatus according to the invention are very well suited to the treatment of slurries whose flow characteristics vary widely.
In order to better understand the present invention, preferred embodiments and embodiments are described in detail below, by way of example, with reference to the drawings appended hereto, in which:
Figure 1 is a vertical sectional view of the apparatus according to the invention, suitable for thickening metallurgical and other slurries in which the concentrated sludge does not flow freely; Fig. 2 is a schematic vertical sectional view of the type of apparatus shown in Fig. 1 and shows the mode of flow therein during operation; FIG. 3 is a schematic vertical sectional view of the separation apparatus according to the invention, suitable for the treatment of water in which the concentrated sludge flows substantially freely.
Referring firstly to Figures 1 and 2, the apparatus comprises a circular settling tank 1 consisting of
<EMI ID = 14.1>
inverted lb. A 2 emission of concentrated sludge is planned
<EMI ID = 15.1>
nique with duct 3 for the evacuation of concentrated sludge
<EMI ID = 16.1>
an overflow weir 4a for the clarified liquid, is disposed circumferentially around the cylindrical part
<EMI ID = 17.1>
communicates with line 5 for liquid removal
<EMI ID = 18.1>
<EMI ID = 19.1>
tank 1.
<EMI ID = 20.1>
open, is mounted centrally in the tank 1 above the emission 2 of the concentrated sludge and consists of a cylindrical upper part 6a and a frustoconical lower part 6b which defines a discharge port 7 oriented downwards to its lower end .. The intake duct � extends downward into settling tank 1 and the discharge port 7 is located in the third most
<EMI ID = 21.1>
ment above the emission 2 of concentrated sludge. The Ray
<EMI ID = 22.1>
0.2 to 0.4R where R is the internal radius of the cylindrical part
<EMI ID = 23.1>
<EMI ID = 24.1>
above the overflow duct 4 and communicates with the upper cylindrical part 6a of the intake duct 6 to
a location below the open upper end of the cylindrical part 6a ..
Anti-swirl baffles 9, disposed radially, are provided in the cylindrical part 6a of the holder.
<EMI ID = 25.1>
A supply line 10 serves to introduce a flocculating agent or other settling agent into the cylindrical part
<EMI ID = 26.1>
rotary 11, e.g. rotating blades, a turbine
or others, intended to gently mix a solid-liquid suspension by applying a weak shearing effect and by degrading the flakes only to a minimum, is mounted in the lower frustoconical part 6b below the emission of the supply duct 10.
A rotating scraper mechanism 12 is arranged below the discharge port 7 of the intake duct 6 <EMI ID = 27.1>
in the bottom of the tank 1, in the space state of the base lb, and can be controlled by a shaft 13 mounted vertically in
the intake duct 6 and connected to a drive motor (not shown) located above the upper end
<EMI ID = 28.1>
<EMI ID = 29.1>
the drive motor of the rotating scraper mechanism.
The annular chicana 14 is disposed around the intake duct 6 and is distant radially and externally therefrom. The lower end 14a of the baffle 14 can reach a level of at least 0.2 m, preferably
0.2 to 0.5 m, below the level of the discharge port of the
<EMI ID = 30.1>
baffle 14 may be at a level at least 0.2m, preferably 0.2-0.5m, above the upper edge of the overflow weir 4a.
<EMI ID = 31.1>
zone which can be included between the lower level located at a distance of the order of 0.15 to 0.6 m below the predetermined level X of the sludge and an upper level located at a distance of the order of 0 , 3 to 1.2 m above the predetermined level X of the sludge. The vertical span of the perforated zone 15 may be of the order of 0.5 to 1.5 m.
<EMI ID = 32.1>
of the order of 0 28R to 0.6R, so that the minimum cross section of the annular zone 16 between the intake duct
<EMI ID = 33.1>
the maximum cross section of the frustoconical part 6b of the con-
<EMI ID = 34.1>
Lamellar clarifying and / or thickening members 17, of the type described in the South African patent application
<EMI ID = 35.1> <EMI ID = 36.1>
<EMI ID = 37.1>
A sludge level detector 18 is connected to the concentrated sludge pump 19 incorporated in the sludge removal pipe 3 and is designed to control the operation of the pump 19 and thus to control the evacuation of the sludge.
<EMI ID = 38.1>
although the level X of the sludge is controlled so as to remain within predetermined limits.
During operation, a liquid feed material containing solids is fed, along the feed duct 8, to the inlet duct 6 and is introduced from top to bottom, through this inlet duct, into the vessel.
<EMI ID = 39.1>
described below.
Anti-swirl baffles 9 prevent or at least minimize the swirl flow of settling material entering the inlet duct 6 which can lead to unwanted air entrainment in the feed stream.
A flocculating agent, for example, a polymeric flocculant, is added to the feed material entering the supply line 10 at a location well above the discharge port 7 and is mixed thoroughly, but gently. , with the feed material entering through the rotary mixer 11 to produce flocculation of the solid particles contained in the incoming feed material.
The incoming feed material flows through the descending frustoconical part 6b of the inlet duct 6, of which
the cross-sectional dimensions increasing in the downward direction have the effect of reducing the turbulence and the flow speed to a minimum, so as to avoid degradation of the flakes.
A mass of concentrated sludge is formed in the
<EMI ID = 40.1>
<EMI ID = 41.1>
<EMI ID = 42.1>
annular part disposed on the base part in the annular zone 20b around the baffle 14 which retains the annular part of the mass of sludge so that it extends up to a high level X.
The upper end of the cylindrical part 6a of the intake duct 6 extends to the level of the overflow.
<EMI ID = 43.1>
inlet may take the form of a column, comprising solids suspended in the liquid up to level Y of the duct
<EMI ID = 44.1>
sufficient to introduce the incoming feed material from top to bottom into the sludge mass via the
<EMI ID = 45.1>
against the hydrostatic pressure of more concentrated sludge from the base part of the sludge mass contained in
<EMI ID = 46.1>
<EMI ID = 47.1>
If necessary, to control the siltation of the apparatus, the clarified liquid separated from the incoming liquid containing the solids and collected in the inlet duct 6 above the level of the supply duct 8, can be discharged through the duct. intake [pound] in an area above the con-
<EMI ID = 48.1>
<EMI ID = 49.1>
<EMI ID = 50.1>
so that 1 Entrainment of solids from the clarified liquid, flowing vertically to the discharge zone, is avoided 6.se 40 or ** 0 * 0. 00
or minimized. In other words, the upward velocity of the clarified fluid should be less than the settling velocities of virtually all solids in substance.
For the controlled discharge of the clarified liquid through the pipe
<EMI ID = 51.1>
be provided circumferentially around the wall of the inlet duct 6 above the supply duct 8, the openings being provided with movable doors or other closing members designed to control the discharge of the liquid clarified through these openings in accordance with the transparency of the discharge liquid. On the other hand, the clarified liquid can overflow beyond the upper end of the intake duct 6 and the latter can be equipped with a telescopically movable upper part 6c, as shown in Figure 2, which can be lifted. and lowered in accordance with the transparency of the discharge liquid, thereby to control the flow
clarified liquid beyond the top end of the top. The functioning of the closing devices of the discharge openings or that of the upper part 6c
<EMI ID = 52.1>
do this by means of a servomechanism (not shown) subjected to the influence of a detector (not shown) sensitive to the transparency of the discharge liquid. it is also possible
<EMI ID = 53.1>
by means of a pump, or to make the inlet duct mobile
<EMI ID = 54.1>
<EMI ID = 55.1>
<EMI ID = 56.1>
mission [pound] of concentrated sludge; = _ La- density <EMI ID = 57.1>
or the direct deviation to the emission 2 of the concentrated sludge of the fraction of incoming feed material having an insufficient impeded settling speed relative to the liquid phase, and the pressure differences
<EMI ID = 58.1>
tion to flow smoothly and gradually to be deflected in a radially outward direction, as indicated by arrows B.
However, when the incoming feed material comprises solid particles and / or flakes and / or agglomerates whose individual settling rates hindered
are different from the liquid phase, the solid particles and / or flakes and / or agglomerates settling quickly and the impeded settling rates are sufficiently high compared to the liquid phase, as determined by the conditions prevailing in the zone of deviation, separate from the feed material flow flowing radially to join the main sludge flow directed to the emission 2 of the concentrated sludge, thus causing a further increase in the density of this flow.
The proportion of feed material which separates and continues to follow a downward travel path, can be controlled by the appropriate choice of parameters, for example, the cross section of the lower end of the annular zone 16 around the duct d. '' inlet 6 and / or the distance of the discharge port 7 from the inlet duct 6 and / or from
<EMI ID = 59.1>
settling tank 1.
As the concentrated sludge of the annular zone 20b
<EMI ID = 60.1>
perforated) are denser than the deviated fraction of the feed stream, the hydrostatic pressure of the annular zone
20b, at the level of the lower end 14a of the baffle 14, is greater than the hydrostatic pressure prevailing in the baffle 14 at the same level, so that the concentrated sludge is forced upwards from the zone 20b to the annular zone
<EMI ID = 61.1>
indicated by arrows C, thereby producing a recirculating sludge stream. The radially deflected feed flow, indicated by arrows B, cannot pass through the space between the lower end 14a of the baffle 14 and the base lb of the tank 1, as a result of the sealing action denser sludge flowing in a generally opposite direction as indicated by arrows C, The recirculated sludge (arrows C) meets incoming feed material deflected radially (arrows B), substantially in front of the lower parts of the the annular zone 16,
whereby the recirculated sludge and incoming feed material are mixed and deflected upward in the direction of annular zone 16 where mixing and final flocculation takes place.
This mixing action accelerates flocculation and the smaller flakes are trapped in the newly formed, relatively concentrated slurry, thereby increasing settling and compression rates, increasing the density of the concentrated sludge, and improving the transparency of the overflow.
The relatively concentrated sludge formed by the mixture of recirculation sludge-incoming feed material flows upwards along the annular zone 16, the dimensions of the cross section of which increasing in the upward direction have the effect of reducing the speed of the slurries. as they rise, thus minimizing the <EMI ID = 62.1>
turbulence and associated degradation of the flakes.
As the slurries rise, as indicated by arrows D, they become more concentrated as a result.
<EMI ID = 63.1>
and also due to the penetration of sludge through the lower part of the perforated zone 15 of the baffle 14 from
<EMI ID = 64.1>
buable at a hydrostatic pressure gradient. In addition, the fraction of flakes settles more quickly and does not separate � =. not rant at the initial stages, as well as the flakes settling more quickly, newly formed by flocculation in
<EMI ID = 65.1>
cer down on the outer surface of the frustoconical part 6b and slide down along its inclined surface until they join with the main flow of sludge flowing towards emission 2, thus helping to further increase the sludge density.
The ascending concentrated sludge, resulting from the mixture of incoming feed material and recirculation sludge in the annular zone 16, disperse radially outwards, leave the annular zone 16, pass through the middle part of the perforated zone 15 of the baffle 14 to achieve
to zone 20c located above the annular part of the main mass of sludge in zone 20b, as indicated by arrows E2. This occurs at the level to which the constant state concentration of the slurries in zone 20c corresponds
to that of the incoming feed material-recirculation sludge mixture. In zone 20c, the concentrated sludge gradually settles and compresses under perfect peaceful conditions, without being disturbed by the incoming feed material from the discharge port 7 of the inlet duct 6, or by currents of. convection, which <EMI ID = 66.1> thus contributes to creating the main mass of concentrated sludge which flows radially and internally into the space between the lower end 14a of the baffle 14 and
the base lb of the tank 1 to achieve the emission 2 of the sludge, and this by the action of the hydrostatic pressure and also of the scraping mechanism 12 which further facilitates dehydration. A fraction of this sludge stream continues to flow to the concentrated sludge emission 2, as indicated by arrows F, and a fraction is recirculated in order to be mixed with the incoming feed material, as indicated. by arrows C and as described above.
The ratio of the forward sludge flow (arrows F) and the sludge recirculation (arrows C) of the residence time in the annular zone 16 depends on the design parameters of the inlet duct 6 and of the baffle 14 and can in principle be controlled. within certain limits by the appropriate choice of these parameters, such as the diameter of the baffle 14 relative to that of the intake duct 16 and / or the level of the lower end of the baffle 14 and / or of the duct admission 6 relatively
<EMI ID = 67.1>
Relatively concentrated porridge, introduced
from zone 20c in the main mass of sludge of zone 20b, lead to a level or limit X of the sludge which is more clearly defined than that normally obtained using a conventional apparatus, which thus facilitates the control of the level X of the sludge by means of the detector 18 actively connected to the sludge pump 19. The operation of the sludge pump
19 is controlled by the detector 18 in accordance with the level X of the sludge, so that the discharge of the concentrated sludge from the tank 1 is controlled so as to control the level X of the sludge within predetermined limits.
With the apparatus according to the present invention, <EMI ID = 68.1>
a relatively deep sludge layer can be maintained in zone 20b to thereby hydrostatically cause recirculation of the concentrated sludge from zone 20b
to the annular zone 16 in the direction of the arrows C. Likewise, by controlling the operation of the pump 19 to maintain the level X of the sludge within predetermined limits, the apparatus can still operate at its optimum capacity, unlike thickeners or clarifiers less loaded classics. If the inlet of the feed material is too small, the rate of removal of the concentrated sludge can be decreased accordingly, so that the apparatus is still able to operate at its optimum capacity, with increased density of the solids. concentrated sludge. Maximum separation within certain limits can be achieved under any given set of circumstances.
The discharge port 7 is located in the third
<EMI ID = 69.1>
sludge and at or below a level at which the constant state concentration gradient of vessel 1 equals the concentration of the incoming feed material, so that a hydrostatic pressure pumping action is exerted for the circulation, mixing and diversion of concentrated sludge and incoming feed material.
The clarified liquid is collected in the upper zone 20d of the tank 1, above the concentrated slurries of the zone 20c, and a relatively neatly defined slurry-liquid interface M can be established. The liquid
<EMI ID = 70.1>
can be removed from the overflow pipe 4 and can be removed via the pipe 5.
While the annular zone 16 between the inlet duct 6 and the baffle 14 mainly acts as a flocculation zone, it is also possible to carry out the phase separation in the perforated zone 15. A fraction of the drive liquid already. separated in the annular zone 16 flows radially outwards in the upper part of the perforated zone _15 ^ as indicated by the arrows E1, and does not reach the overflow weir 4a. A mixture of incoming feed material and concentrated sludge passes radially outward, above the level X of the sludge, through the middle part of the perforated zone 15, as indicated by the arrows E2.
The remainder of the drive liquid is released as a result of the settling and compression processes developing in the main sludge mass, and then rises, as indicated by arrows G, to join the clarified liquid layer of the sludge. zone 20d. It is possible that a certain amount of concentrated sludge can flow back from the zone 20d of the sludge mass to the annular zone 16 passing through the lower part of the perforated zone 1S, as indicated by
the arrows H.
The rate of addition of the flocculating agent by
the supply duct 10 can be controlled automatically by means of a detector (not shown) sensitive to the transparency of the overflow liquid. Flake degradation is minimized by introducing the incoming feed material through line 8 below feed level Y
<EMI ID = 71.1>
in duct 6 by means of the anti-swirl baffles �
<EMI ID = 72.1>
increasing the cross section of the inlet duct 6 and the annular zone 16 in the direction of flow, preventing unwanted acceleration effects by a ratio
<EMI ID = 73.1>
slowly and gently the incoming feed material from the discharge port 7 by the hydrostatic pressure of the more concentrated sludge mass.
The suction of air into the intake duct 6 is reduced to a minimum by the submerged entry of the feed material entering through the duct 8 and by the action of the baffles
<EMI ID = 74.1>
be present in the feed material stream, may rise and escape through the open upper ends of the con-
<EMI ID = 75.1>
deaeration of the slurries brought to the main sludge mass through the openings 15 of the baffle 14. Any solids or flakes, supernatant by the action of the air bubbles released, are prevented from reaching the overflow and degrading the overflow.
<EMI ID = 76.1>
baffle 14 which is not perforated and which extends to an upper level well above the liquid overflow level Z and also to a lower level well below the overflow level Z Thus, these solids or flakes settle or can be removed periodically. A separate overflow system can be provided for baffle 14 in case flakes lighter than the driving liquid are present in a significant amount. The clarification and the thick-
<EMI ID = 77.1>
accentuated by the presence of the elements 17. It has been observed that, under certain circumstances, when the apparatus operates with dense sludge, the capacity can be limited by an increase in the slurry-liquid interface M up to it
<EMI ID = 78.1>
of the device by the solids passing through the emission 5.
<EMI ID = 79.1>
<EMI ID = 80.1>
<EMI ID = 81.1> <EMI ID = 82.1>
8 and by withdrawing the clarified liquid at a controlled rate from the upper zone of the inlet duct 6 to the annular zone 16 between the inlet duct 6 and the baffle 14, as described above. Under these conditions, the apparatus can operate in a stable manner under circumstances which would otherwise lead to siltation,
which allows an increase in the capacity of the device.
The level of the slurry-liquid interface M can also be stabilized by limiting the maximum height of the interface M above the lower end of the perforated area.
15 of the baffle 14 to allow the concentrated sludge resulting from the mixture of recirculation sludge-incoming feed material produced in the annular zone 16 dispersed radially outwards from the zone 20c passing through the perforated zone
15, as represented by arrows E2, to capture the fines by flooding the upper parts of the zone 20c.
It is obvious that many modifications of detail can be made without departing from the spirit of the claims accompanying this specification. For example, more than one inlet duct 8 for feed streams of a different composition can be provided in the inlet duct. Mixers 11 can be used to mix the different streams and / or feed streams coming from the top and from the bottom during a counter-neck settling.
<EMI ID = 83.1>
have an appropriate inclination from vertical and may even be vertical in some applications.
In certain applications of the invention, the anti-swirl baffles 9_ and / or the mixing members 11 and / or the supply duct 10 and / or the members 17 for the
<EMI ID = 84.1> In cases where the incoming feed material contains absolutely no air, it is not necessary that the part
<EMI ID = 85.1>
can also be removed to leave only the closed lower part 14d.
In cases where the level or limit X of the sludge is not of the nature of a relatively clearly defined plane, the level of the mass of sludge in the settling tank can be controlled by detecting the interface solids-liquid M and controlling the operation of the sludge pump 19 by
<EMI ID = 86.1>
Certain numerical relationships between parts of the apparatus are given above by way of example, but these numerical values may be changed, as required, to meet particular circumstances. The invention and the apparatus are not limited to the particular numerical values given above.
An elongated overflow system including the overflow
<EMI ID = 87.1>
settling tank 1, as well as one or more radial weirs (not shown), can be provided � The weir or weirs can be flat or notched.
Appropriate mixing devices ,. Such as rotating blades, a turbine, a so-called fence post mixer or the like, which serve to gently mix the liquid-solid suspensions by exerting only a low shear, can be provided.
Any suitable device can be used to control the level of the sludge in the settling tank 1 or the level of the slurry-liquid interface above the sludge.
Any suitable detector, for example an optical or ultrasonic device or differential pressure probes.
<EMI ID = 88.1>
rential, can be provided to automatically control the operation of the concentrated sludge pump 19, in accordance with the sludge level X and / or at the slurry-liquid interface level M. It is also possible to manually control the operation of the pump 19.
Any organ suitable to facilitate clarification and / or thickening, other than laminar organs
17, can be used.
A device for controlling the transparency of the liquid coming from the settling tank 1 can be provided. Thus, any device suitable for detecting the transparency of the overflow liquid and for monitoring the addition of a flocculating agent or other settling agent to the incoming feed material can also be used.
As described above in connection with Figures 1 and 2 of the drawings, the apparatus of the invention is suitable for thickening metallurgical slurries or other sources, in which the concentrated sludge does not flow freely. Where the concentrated slurries flow substantially freely, as is often the case in water treatment, it may be advantageous to modify the separation apparatus in some respects. Thus, instead of providing a centrally disposed concentrated sludge emission, a peripherally located concentrated sludge emission may be disposed at or near the base of the settling apparatus so that the concentrated sludge can be discharged from a lower zone of the sludge mass than a peripheral zone
of it.
The detector for determining and controlling the level of the sludge can be omitted insofar as there is provided an evacuation route for the concentrated sludge connected to their emission and comprising a part which extends towards <EMI ID = 89.1>
low from an area of maximum height and which may be at a variable level depending on the required level of sludge.
Instead of providing the settling tank with an inverted conical base with the top facing downwards, the base of the settling tank may be substantially horizontal or may have the shape of a cone with the top facing downwards. the top.
Likewise, the scraping mechanism can be omitted.
Reference is now made to FIG. 3 which shows, in accordance with the invention, a separation apparatus suitable for the treatment of sludge the flow of which is substantially free. The apparatus consists of a circular settling tank 1 comprising a flat horizontal base lb and a lateral, vertical and circular wall. An annular portion 20 at the ends
<EMI ID = 90.1>
the side wall la. A separation 21 is provided between the side wall 1a and the annular part 20, that is to say between the upper and lower ends of this part 20, to divide the annular space between the side wall 1a and the annular part 20 in two separate compartments 22 and ^ intended for: fluid ..
The lower end of the annular part 20 is distant from the base lb of the tank to form a peripheral overflow weir defining, in the compartment 23, an emission 24 of concentrated sludge which is located peripherally around the side wall la of the tank 1. It is also possible to provide a sludge discharge path 25, suitable for conveying the concentrated sludge from the compartment 23 to a zone
25a from a maximum height, before the evacuation of this concentrated sludge downwards. The level N of zone 25a determines the level X of the sludge and this can be modified by varying the level N. Any suitable sludge discharge path 25
and adjustable, can be used to allow modification of the N level. Thus, relatively mobile and / or
containers arranged one inside the other and defining a path, a part of which extends downwards from an area of maximum height which may be at a variable level, can be used. An emission to the atmosphere
25b can also be provided to prevent any siphon action.
The upper end of the annular part 20 is located above the upper end of the side wall 1a and constitutes, in the compartment 22, an overflow weir 4a, which communicates with the conduit 5 for withdrawing the clarified liquid. of the compartment 22. The upper end of the annular part 20 actually defines an emission of clarified liquid from the tank 1.
The remainder of the apparatus is similar to that described above in connection with Figures 1 and 2 of the drawings accompanying this specification, except that no scraping mechanism is used.
Any suitable flocculation stage, as described above in conjunction with Figures 1 and 2 of the accompanying drawings
in this memo, can be arranged in the upper area
<EMI ID = 91.1>
appropriate preliminary can be provided upstream of the intake duct 6.
If a very clear liquid overflow is required, lamellar clarification elements can be used.
17 of the type described in the South African provisional patent application n [deg.] 76/6495 of the Applicant,
When the incoming feed material contains a certain proportion of solids lighter than the liquid, together with a major proportion of solids heavier than the liquid, these lighter solids tend to accumulate at the Z surface of the liquid between the duct. inlet 6 and baffle 14, above the perforated area 15, and can be removed periodically or continuously by means of a secondary overflow weir located at level Z
near the upper end 14b of the chicane 14.
The hydrostatic pressure difference generating the force necessary for the recirculation of the concentrated sludge of the mass 20b in the direction of the arrows C, is more
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thickening of metallurgical slurries, because in the case of water treatment, the typical density difference between the concentrated sludge and the incoming feed material is of the order of 0.04 to 0.08 g / cm3, in comparison with the difference in density of the order of 0.2 to 0.4 g / cm3 for the thickening of metallurgical slurries. However, typical concentrated sludges associated with water treatment are characterized by a much lower viscosity than thickened metallurgical slurries and the lower viscosity should be expected to compensate for the lower force generated.
During water clarification, the rapidly settling solids of the incoming feed material have little or no tendency to pass directly from the discharge port 7 of the inlet duct 6 to ground sludge
20a, as in the case of metallurgical slurries. When the slurries flow substantially freely, it is therefore possible to suppress the central overflow emission and to use a peripheral overflow weir, as described above.
A well-known problem which arises in water clarifiers, but which is not normally encountered in thickeners, is bypass current. It has been reported that this problem can be solved or minimized by transforming the energy of the incoming feed material stream
in height of fall, that is, by using the energy as work or by dissipating it in the form of hydraulic loss.
By virtue of the apparatus according to the invention, the problem of deflection current does not arise or is at least minimized because the energy of the incoming feed material stream is used hydrostatically to pump a concentrated sludge stream. recirculated in the flocculation zone
<EMI ID = 93.1>
as a result of losses incurred in the recirculation flow. Before being dissipated, the energy of the incoming feed stream exerts a pumping action in the clarification system resulting in recirculation of the concentrated sludge, thereby producing an intimate mixture of concentrated sludge incoming feed material and accelerates the rate of flocculation.
Many modifications of details can be made without departing from the spirit of the claims appended hereto. For example, if the incoming feed material contains some coarse particles, the base lb
of the vessel 1 may be in the form of an inverted cone provided with a secondary central discharge emission (not shown), in addition to the lower peripheral emission 24, to allow the continuous or intermittent discharge of the solids deposited by the vessel. secondary show.
It is also possible to use an extended overflow system. This extended overflow system may include a circumferential weir, such as the weir 4a, as well as weirs extending radially and communicating with the circumferential weir. As shown in the drawings, a discharge tube 26 may be provided at the bottom of the settling tank.
For applications where the concentrated sludge does not flow in a completely free manner, the lower peripheral emission 24 can be omitted and the vessel 1 can be fitted with an inverted cone base and a lower emission. central at the top of the base. The sludge level X can be controlled by means of a valve incorporated in the lower discharge line and monitored by any suitable probe or interface detector. The detector or feeler can be of the optical, ultrasonic or differential pressure type. Depending on the nature of the concentrated sludge,
it is possible to operate without a scraping mechanism.
Thanks to the apparatus according to the invention, it is possible to achieve a circulation and a mixture of the concentrated sludge and the incoming feed material by means only of the various hydrostatic pressures without the need for a mechanical pump or a nozzle. The mixing of the concentrated sludge and the incoming feed material, carried out under these conditions, provides the following advantages:
(a) marked tendency to improve flocculation and agglomeration of the flakes, thereby increasing the separation of solids from liquids;
(b) clear tendency to produce a relatively concentrated mass acting as a filter to trap smaller particles and prevent them from entering the overflow liquid, thus improving the transparency of the overflow, settling, the compression speed and the density of the sludge; and
(c) possibility of obtaining a clearly defined sludge level or limit,
By using the apparatus according to the invention, it
It is also possible to achieve a relatively high separation rate of the solids, which settle relatively quickly, which originate from the feed inlet and which enter the settling tank, essentially directly into the concentrated sludge, at one point located above the sludge emission from the settling tank.
This is advantageous in that:
(a) the density of the concentrated sludge is increased;
(b) Quick settling solids tend to settle in close proximity to the sludge emission, so only a limited torque is needed to scrape these solids towards the emission, thereby minimizing the torque of total scraping necessary for the discharge of solids and thus minimizing the capital expenditure for the installation; and
(c) The rapidly settling solids of the incoming feed material move in substance directly to the sludge emission zone and bypass the main path of travel.
Another advantage of the invention is that, owing to the relatively simple design of the apparatus, it is not only possible to carry out more efficient separation of solids from liquid, but also conveniently, in one unit, to achieve. related functions which are usually performed by separate devices in the installation. For example, flocculation, mixing of more than one incoming feedstock stream and deaeration can be performed in the same apparatus.
Likewise, the main mass of sludge is compressed under absolutely peaceful conditions without this compression being hampered by the incoming feed material.
The method and apparatus according to the invention