CA1197475A

CA1197475A - Liquids settling device, namely for water

Info

Publication number: CA1197475A
Application number: CA000408769A
Authority: CA
Inventors: Pierre Lemoine; Lucien Hahn
Original assignee: Societe dAmenagement Urbain et Rural SAUR SAS
Current assignee: Societe dAmenagement Urbain et Rural SAUR SAS
Priority date: 1981-08-11
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1985-12-03
Also published as: FR2511262A1; FR2511262B1; OA07180A; ES514329A0; EG15274A; MA19555A1; GR77219B; ES8304804A1

Abstract

L'invention concerne un décanteur à lit fluidisé de boue, comportant: une pluralité de compartiments de décantation alimenté chacun à leur partie inférieure par une canalisation d'arrivée d'eau brute, un ensemble de collecte de l'eau décantée, disposé à la partie supérieure des compartiments de décantation, un distributeur alimentant cycliquement en eau brute chacune des canalisations d'arrivée d'eau, de manière à produire une variation périodique du débit dans chacun des compartiments, tout en conservant un débit total d'eau brute dans l'ensemble du dispositif sensiblement constant. Advantageusement, le distributeur est constitué d'un coude rotatif, dont la vitesse et l'allure de rotation peuvent être ajustées pour obtenir l'effet souhaité.The invention relates to a decanter with a fluidized bed of sludge, comprising: a plurality of settling compartments each fed at their lower part by a raw water inlet pipe, a collection unit for decanted water, disposed at the upper part of the settling compartments, a distributor supplying cyclically raw water to each of the water inlet pipes, so as to produce a periodic variation in the flow rate in each of the compartments, while retaining a total flow of raw water in the 'the whole device substantially constant. Advantageously, the dispenser consists of a rotary elbow, the speed and rotational speed of which can be adjusted to obtain the desired effect.

Description

La présente invention concerne Ull dispositif de décantation des liquides, notamment des eaux, du type dit à lit de boue fluidisé.
Dans ce type de decantation, on elimine phy-siquenlent les ~lements gênants du liquide en provoquant laformation d'un precipite au moyen de reactifs chimiques appropries. Ce precipite, qui a l'apparence d'une boue, est suffisamment lourd pour assurer une decantation acceleree des elements légers initialement présents.
Pour permettre un traitement en continu, on alimente par le bas le décanteur en liquide a traiter et on capte a la partie supérieure du dispositif le liquide decante. Le courant de liquide ascendant assure l'expan-sion du lit de boue fluidise, c'est-3-dire son maintien a un certain niveau dans le décanteur.
Cependant, un lit Iluidisé par un courant de vitesse ascensionnelle constante est instable ; tout déséquilibre de l'état d'expansion ou de tassement tend a s'amplifier et non 3 s'amortir.
Un moyen connu de stabilisation consiste à
produire des variations brusques du débit d'alimentation en liquide a traiter dans le décanteur. La variation consécutive de la vitesse du courant ascendant de liquide maintient le lit de boue en expansion et evite son tassement. De cette maniere, l'effet de decantation est amelioré, et il est possible de disposer d'un debit plus grand qu'avec une décantation simple.
Ces variations brusques du débit ont ete obtenues par divers moyens, tels qu'une vanne automatique montee sur la conduite d'alimentation, une pompe fonc-tionnant par intermittence, un reservoir auxiliaire associe a un siphon, ou des moyens analogues.

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Tous ces dispositifs présentent l'inconvénient que la variation brusque de l'alimentation du décanteur aura des répercussions notables sur le débit total du dispositif, ou sur la pre~sion dans la canalisation d'amenée de liquide. Un traitement continu est impossible sans utilisation d'un réservoir intermédiaire de stockage.
Au contraire, le dispositif selon l'invention permet de produire un courant de liquide a vitesse variable assurant le maintien en expansion du lit de boue, tout en conservant un débit amont constant, sans variation notable de pression et sans accumulation.
A cette fin, le dispositif comporte une pluralité de compartiments de décantation alimentes chacun a leur partie inférieure par une canalisation de liquide brut ; un ensemble de collecte du liquide décanté, situé 3 la partie supérieure des compartiments de decantation ; un distributeur alimentant cycliquement en liquide brut chacune des canalisations d'arrivee, de maniere a produire une variation periodique du débit dans chacun des compartiments, tout en conservant un debit total de liquide brut sensiblement constant.
Avantageusement, il comporte egalement des moyens pour obtenir, de maniere reglable, sur l'ensemble des compartiments, UIl debit auxiliaire preleve sur le débit principal, de maniere a n'alimenter cycliquement les compartiments qu'avec une fraction du débit total de liquide brut. ~insi, le debit de liquide decante dans chaque compartiment est la somme d'un debit derive, permanent, de valeur ajustable (eventuellement nulle~ et d'un debit variable resultant de l'action du distributeur.
De preference, le distributeur est un distri-buteur tournant dont la rotation produit l'alimentation cyclique des compartiments. Cette rotation peut etre s régulière ou saccadée, selon l'e~fet que l'on désire obtenir~
Il en résulte dans chaque compartiment un débit dont la variation a l'allure d'une impulsion.
L'intensité maximale de cette impulsion de débit (ou de vitesse du fluide) est fonction de la proportion du débit dérivé, ainsi que du nombre de compartiments. Par exemple, abstraction faite du débit dérivé, un distributeur qui alimenterait tour à tour, à
débit sensiblement constant, chacun des quatre compar-timents d'un décanteur, produirait une vitesse maximale du liquide dans le compartiment alimenté égale à quatre fois la vitesse nominale qui aurait été obtenue en l'absence de compartimentage. On voit ainsi que, sans modification notable du débit d'ensemble, on peut obtenir la survitesse périoaique dans le lit de boue qui permet la décantation activée.
La périodicité de cette activation est réglable aisément par le choix de la vitesse de rotation du dis-tributeur.
L'allure de la survitesse (forme de l'impulsion)dépend du régime de rotation, regulier ou saccade, du distributeur, ainsi que de la géométrie de la section de sortie de liquide du distributeur et de la section d'entrée des canalisations d'arrivée de liquide brut de chaque compartiment.
Ainsi, si le distributeur présente une section de sortie circulaire, et les canalisations d'arrivée des compartiments, une section circulaire, lorsque le distributeur occulte en tournant une fraction d'une section d'une canalisation, il découvre une fraction de la section de la canalisation suivante. Le débit dans la première canalisation diminue, et en meme temps celui dans la canalisation suivante augmente. On peut calculer que la somme des deux sections circulaires alimentées simultanément (l'une croissante, l'autre décroissante) ne varie pas de plus de 8 ~, de telle sorte qu'il n'y a pas, en am~nt, de variation importante de débit et de pression.
Dans chaque compartiment du décanteur, si par exemple celui-ci comporte quatre compartiments, le debit sera croissant pendant un quart de la periode de rotation du distributeur, decroissant p,endant un quart de cette meme periode, et constant (nul ou egal au debit derivé) pendant le reste du temps.
Dans une variante, on peut prévoir un distributeur présentant une section de sortie rectangu-laire, et des canalisations d'arrivee presentant unesection triangulaire. L'impulsion de debit dans chaque compartiment sera ainsi plus marquee.
- ~'autres caracteristiques apparaitront a la lecture de la description detaillee a ~ un mode de reali-sation de l'invention qui va suivre, faite en referenceaux dessins annexes o~ :
. la figure 1 est un plan de la partie inferieure du decanteur, vue selon la ligne I-I de la figure 2, . la figure 2 est une elevation du decanteur, vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, . la figure 3 est un plan, vueselon la ligne III-III de la fiyure 2, montrant le reseau de canali-sations de collecte d'eau, . la figure 4 est une coupe verticale du distri~
buteur rotatif, vue selon la ligne IV-IV de la figure 5, . la figure 5 est une coupe horizontale de ce meme distributeur, vue selon la ligne V-V de la figure 4.

Les figures 1 et 2 présentent un décanteur 100, constitué de quatre compartiments identiques 110, 120, 130, 140. Ce nombre n'est bien entendu aucunement limitatif, non plus que la forme de ces compartiments, qul peut être S quelconque. Chacun de ces compartiments est alimenté
par une canalisation d'arrivée de liquide, par exemple d'eau brute, respectivement 111, 121, 131, 1~1. Pour obtenlr une diffusion aussi régulière que possible de l'arrivée d'eau, chacune de ces canalisations est elle même ramifiée en canalisations secondaires, telles que 112, comportant des orifices 113. De préférence, les orifices de deux canalisations secondaires adjacentes sont disposés face à
face, de manière a éviter les tourbillons et à obtenir des filets d'eau parallèles. On peut noter que, en variante, on peut employer d'autres dispositifs de tranquillisation qui procureront le même résultat.
Le distributeur rotatif 200 alimente tour à tour chacun des quatre compartiments. Il est relié ~figure 2) à la conduite d'arrivée principale d'eau brute 210, et il est entrainé en rotation par un arbre 220 relié a un ensemble moteur-transmission 230 placé au sommet du décan-teur. Une telle disposition, avec le distributeur a la base et la motorisation au sommet, permet d'eviter les problèmes d'étanchéité et d'accessibilité de l'ensemble moteur.
Les boues en excès sont évacuées par des robinets 114 et 115 reliés à des canalisations puisant dans une zone de concentration (telle que 116, visible sur les figures 1 et 2) delimitée par des parois, par exemple à
l'intérieur des compartiments. Le nombre de ces concentra--teurs, disposés a l'interieur ou a l'extérieur des compar-timents, ainsi que leur dimensionnement, sont fonction de la nature d~ liquide ~ traiter et du traitement effectu~.
Chaque concentrateur peut, comme représenté, etre propre à chacun des compartiments, mais, en variante, un concen-trateur peut être commun à deux compartiments contigus.
De préférence, les compartiments 110, 120, 130, 190, sont prolongés vers le haut en un compartiment commun unigue 300, à la partie supérieure duquel s'effec-tue la collecte de l'eau décantée, au moyen d'un reseau de canalisations 310 (visible en plan sur la figure 3) percé d'orifices de captation tels que 311, et débouchant dans un collecteur commun 320 qui amène l'eau traitée vers la canalisation de sortie 330.
Le fait que la partie supérieure du décanteur ne soit pas compartimentée permet d'améliorer la collecte de l'eau traitée, en annulant l'effet des variations de débit dans chaque compartiment. La hauteur - de cette zone commune peut etre très réduite, ou meme nulle dans certains cas.
En figures 4 et 5, on peut voir en détail le distributeur rotatif 200. Il est essentiellement consti~ué
d'un coude à 90 tournant autour de sa géneratrice verticale, et dont le profil hydraulique est améliore par l'installation d'aubes directrices 201. Le coude est entoure d'un chemisage 202 permettant le guidage au distributeur ainsi que son etancheite. On peut noter, à
ce propos, que des jeux importants, de l'ordre du milli-mètre, ne sont pas gênants dans un tel ensemble, du fait de la faible difference de pression entre la conduite centrale d'alimentation 210 et les canalisations d'arrivée d'eau brute de chaque compartiment 111, 12i, 131, 191. La pression règnant à la partie inférieure de l'ensemble est de l'ordre de la hauteur d'eau contenue dans le décanteur.

Bier, entendu, le mode de realisation qui vient d'être decrit ne presente auc~m caractère limitatif, et de nombreuses variantes peuvent etre envisagees sans pour autant sortir du domaine de l'invention. En parti-culier, il existe de nombreuses façons d'obtenir ladistribution du débit, par exemple au moyen de vanne~
commandées cycliquement, de pompes temporisées, ou de moyens analogues. The present invention relates to a device for decanting liquids, especially water, of the type said fluidized mud bed.
In this type of settling, we eliminate phy-siquenlent annoying ~ lements of the liquid causing the formation of a precipitate by means of chemical reagents appropriate. This precipitate, which looks like mud, is heavy enough to settle accelerated light elements initially present.
To allow continuous processing, we feeds the decanter with liquid to be treated from below we collect the liquid at the top of the device decant. The rising liquid flow ensures the expan-sion of the fluidized mud bed, i.e. its maintenance at a certain level in the decanter.
However, an Iluidized bed by a current of constant rate of climb is unstable; all imbalance in the state of expansion or compaction tends has to be amplified and not 3 to be amortized.
A known means of stabilization consists in produce sudden changes in feed rate in liquid to be treated in the decanter. Variation the speed of the liquid updraft keeps the mud bed expanding and avoids its settlement. In this way, the settling effect is improved, and it is possible to have a higher flow great than with simple decantation.
These sudden variations in flow were obtained by various means, such as an automatic valve mounted on the supply line, a pump operates intermittently operating an auxiliary tank associated with a siphon, or similar means.

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All of these devices have the disadvantage that the sudden variation in the decanter supply will have a significant impact on the total throughput of the device, or on the pre ~ sion in the pipeline liquid supply. Continuous processing is impossible without the use of an intermediate storage tank.
On the contrary, the device according to the invention allows to produce a stream of liquid at speed variable ensuring the expansion of the mud bed, while maintaining a constant upstream flow, without significant variation in pressure and without accumulation.
To this end, the device includes a plurality of fueled settling compartments each has their lower part by a pipe of raw liquid; a collection unit for the decanted liquid, located 3 the upper part of the compartments of decantation; a distributor supplying cyclically with raw liquid each of the inlet pipes, so as to produce a periodic variation of the flow in each of the compartments, while maintaining a flow substantially constant total liquid.
Advantageously, it also includes means for obtaining, in an adjustable manner, on the whole compartments, an auxiliary flow rate taken from the main flow, so as not to feed cyclically compartments with only a fraction of the total flow raw liquid. ~ so, the decanted liquid flow in each compartment is the sum of a derived flow, permanent, of adjustable value (possibly zero ~ and a variable flow resulting from the action of the distributor.
Preferably, the distributor is a distributor rotating stopper whose rotation produces power cyclical compartments. This rotation can be s regular or jerky, depending on the effect you want get ~
This results in each compartment a flow whose variation looks like an impulse.
The maximum intensity of this pulse flow rate (or speed of the fluid) is a function of the proportion of the derivative flow, as well as the number of compartments. For example, excluding flow derivative, a distributor that would supply in turn, to substantially constant flow, each of the four compar-a decanter, would produce maximum speed liquid in the supplied compartment equal to four times the nominal speed that would have been obtained in the absence of compartmentalization. We can see that, without significant change in the overall flow, we can get the perioaic overspeed in the mud bed which allows activated settling.
The frequency of this activation is adjustable easily by the choice of the speed of rotation of the tributor.
The speed of the overspeed (shape of the pulse) depends on the rotation speed, regular or jerky, the distributor, as well as the geometry of the section of liquid outlet from distributor and section inlet of the raw liquid inlet pipes of each compartment.
Thus, if the distributor presents a circular outlet section, and piping compartments, circular section, when the distributor obscures by turning a fraction of a section of a pipeline, he discovers a fraction of the next pipe section. The flow in the first pipe decreases, and at the same time the one in the next pipeline increases. We can calculate that the sum of the two circular sections fed simultaneously (one increasing, the other decreasing) does not vary by more than 8 ~, so that there is not, in am ~ nt, significant variation of flow and pressure.
In each compartment of the decanter, if by example this one has four compartments, the debit will increase during a quarter of the rotation period distributor, decreasing p, over a quarter of that same period, and constant (zero or equal to the derived flow) during the rest of the time.
Alternatively, one can provide a dispenser having a rectangular outlet section laire, and inlet pipes with a triangular section. The flow impulse in each compartment will be more marked.
- ~ 'other characteristics will appear on the reading the detailed description to ~ an embodiment sation of the invention which will follow, made in references annexed drawings o ~:
. Figure 1 is a plan of the lower part of the decanter, seen along line II of FIG. 2, . FIG. 2 is an elevation of the settling tank, sectional view along line II-II of FIG. 1, . Figure 3 is a plan, seen along the line III-III of fiyure 2, showing the canal network-water collection stations, . Figure 4 is a vertical section of the distri ~
rotary stopper, seen along line IV-IV of FIG. 5, . Figure 5 is a horizontal section of this same distributor, seen along line VV of FIG. 4.

FIGS. 1 and 2 show a decanter 100, consisting of four identical compartments 110, 120, 130, 140. This number is of course in no way limiting, nor the shape of these compartments, which can be Any one. Each of these compartments is powered by a liquid inlet pipe, for example of raw water, respectively 111, 121, 131, 1 ~ 1. To get dissemination of the finish as regularly as possible of water, each of these pipes is itself branched in secondary pipes, such as 112, comprising orifices 113. Preferably, the orifices of two adjacent secondary pipes are arranged facing face, so as to avoid vortices and obtain parallel water streams. It can be noted that, as a variant, other tranquilizers can be used which will achieve the same result.
The rotary distributor 200 supplies in turn each of the four compartments. It is connected ~ figure 2) to the raw water main supply line 210, and there is rotated by a shaft 220 connected to a motor-transmission assembly 230 placed at the top of the decan tor. Such an arrangement, with the distributor at the base and motorization at the top, avoids sealing and accessibility problems of the assembly engine.
Excess sludge is removed by valves 114 and 115 connected to pipes drawing from a concentration zone (such as 116, visible on the Figures 1 and 2) delimited by walls, for example at inside the compartments. The number of these concentra--tors, arranged inside or outside the comparators timents, as well as their sizing, are a function of the nature of the liquid to be treated and the treatment carried out.
Each concentrator can, as shown, be clean to each of the compartments, but, alternatively, a concentration trator can be common to two contiguous compartments.
Preferably, the compartments 110, 120, 130, 190, are extended upwards into a compartment commun unigue 300, at the top of which kills the collection of decanted water, using a network of pipes 310 (visible in plan in FIG. 3) pierced with collection orifices such as 311, and opening in a common collector 320 which brings the treated water to the outlet line 330.
The fact that the top of the decanter not being compartmentalized improves the collection of treated water, canceling the effect of flow variations in each compartment. The height - this common area can be very small, or even void in some cases.
In Figures 4 and 5, we can see in detail the rotary distributor 200. It is essentially made up of a 90 elbow turning around its generator vertical, and whose hydraulic profile is improved by installation of guide vanes 201. The elbow is surrounded by a liner 202 allowing guidance to distributor and its seal. We can note, at this, that important games, of the order of a milli-meter, are not annoying in such an assembly, because the small pressure difference between the pipe power station 210 and incoming piping of raw water from each compartment 111, 12i, 131, 191. The pressure prevailing at the bottom of the assembly is of the order of the height of water contained in the decanter.

Bier, heard, the embodiment that comes to be described has no limiting nature, and many variations can be considered without however, depart from the scope of the invention. In part-culier, there are many ways to get the flow distribution, for example by means of valve ~
cyclically controlled, timed pumps, or analogous means.

Claims

The achievements of the invention about of which an exclusive property or privilege right is claimed are defined as follows:

1. Decanter, of the fluidized mud bed type, characterized in that it comprises: a plurality of decantation compartments each fed at their lower part, by an inlet pipe from raw liquid, in decanted liquid collection set arranged at the top of the compartments of decantation, a distributor feeding cyclically in raw liquid each of the inlet pipes of liquid, so as to produce a periodic variation the flow in each of the compartments, while retaining a total flow of crude liquid throughout the whole substantially constant positive.

2. Decanter according to claim 1, characterized in that it further comprises means for obtaining, adjustable way, on all the compartments, a auxiliary flow taken from the main flow, from so as to cyclically supply the compartments only with a fraction of the total flow of raw liquid.

3. Decanter according to claim 1, characterized in that the compartments are extended upwards in a single common compartment, at the top which collects the settled water.

4. Decanter according to claim 1, characterized in that it includes means for modifying, by a regulation of the distribution, the pace of the variation periodic debit in each of the compartments.

5. Decanter according to claim 1, characterized in that the distributor is a rotary distributor whose rotation produces the cyclical supply of the compartments ment.

6. Decanter according to claim 5, characterized in that the rotary distributor has the form an elbow substantially at right angles, turning around of its vertical generator.

7. Decanter according to claim 6, characterized in that the elbow has on its inner part of the profiled guide vanes.

8. Decanter according to one of claims 6 and 7, characterized in that the dispenser has a circularie outlet section, and incoming piping compartments, a circular section.

9. Decanter according to one of claims 6 and 7, characterized in that the dispenser has a rectangular outlet section, and piping compartments, a triangular section.