Procédé de filtration d'un fluide et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé
La présente invention a pour objet un procédé de filtration d'un fluide au moyen d'au moins une paroi filtrante, et une installation de filtration pour la mise en oeuvre de ce procédé.
La filtration des fluides, liquides ou gazeux, au moyen de parois filtrantes, pose différents problèmes dont le plus épineux réside dans la tendance, plus ou moins prononcée mais constante, que présentent les parois filtrantes à s'obstruer puis à se colmater totalement.
Différentes solutions ont été proposées pour résoudre cette question. Le plus généralement, on procède à une régénération des parois filtrantes, pério- dique ou continue, au moyen d'un fluide circulant à contrecourant.
Le rendement de l'installation en est réduit par le fait qu'une partie, souvent importante, du filtrat est utilisée pour la régénération. De plus, le contrecourant de régénération soumet les parois filtrantes à des sollicitations inverses de celles qu'elles subissent lors de la filtration, ce qui constitue un grave inconvénient quant à leur résistance. Enfin, dans de nombreux cas, la régénération nécessite l'interruption du processus de filtration, ce qui diminue encore le rendement de l'installation.
La présente invention a pour but de supprimer ces inconvénients.
Le procédé suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'on utilise le fluide à filtre pour produire sur la paroi filtrante un effet dynamique, empêchant que se fixent sur cette paroi les impuretés qu'elle élimine du fluide à filtrer, et qu'on procède à une purge au moins intermittente de la chambre de l'enceinte située en amont de la paroi filtrante, de manière à évacuer les impuretés tourbillonnant dans la chambre.
L'installation de filtration suivant l'invention est caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins une enceinte dans laquelle est admis le fluide à filtrer et dans laquelle est disposée au moins une paroi filtrante, des moyens aptes à produire sur ladite paroi un effet dynamique sous l'action du fluide à filtrer, et un dispositif de purge de l'enceinte situé en amont de la paroi filtrante, le tout de manière que les impuretés éliminées par la paroi filtrante soient empêchées, par l'effet dynamique, de s'y fixer et qu'elles soient évacuées, au moins par intermittence, par le dispositif de purge.
Le dessin représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 sont deux coupes schématiques de deux formes d'exécution d'installations de filtration, illustrant le principe sur lequel est basé le présent procédé.
L'installation schématiquement représentée à la fig. 1 comprend une enceinte 1 séparée en deux chambres 2 et 3 par une paroi filtrante micronique 4.
La chambre amont 2 est munie d'une tubulure d'admission 5 et d'une tubulure de purge 6, alors que la chambre aval 3 est munie d'une tubulure 7 collectrice du filtrat.
Le fluide à filtrer est admis dans la chambre 2, sous pression, par la tubulure 5 qui se termine par une buse 8 le projetant dans une direction sensiblement parallèle à la paroi filtrante 4. L'impact du fluide à filtrer sur la paroi filtrante, sous une faible incidence et à une vitesse adéquate, produit une turbulence du liquide à filtrer, se traduisant par un effet dynamique du fluide sur la paroi filtrante, tel que celle-ci entre en vibration. Afin d'illustrer ce phénomène, la paroi filtrante 4 a été représentée à la fig. 1
comme étant ondulée alors qu'elle est plane au repos.
(Les ondulations ont été exagérées pour la clarté du
dessin). I1 résulte de ces vibrations que les impuretés retenues par la paroi filtrante ne s'y fixent pas, mais en demeurent constamment détachées; elles tourbillonnent avec le fluide se trouvant dans la chambre amont 2 de l'enceinte 1. L'évacuation de ces impuretés s'effectue au moyen de la purge 6 qui peut être ouverte soit par intermittence, soit a continu, selon les conditions de l'opération de filtration, à savoir, nature du fluide, nature et densité des impuretés à éliminer, finesse de la paroi filtrante, etc.
L'ouverture et la fermeture de la purge 6 pourront être commandées automatiquement.
I1 est à remarquer que, lorsque la purge 6 est ouverte, une partie du fluide à filtrer ne traverse pas la paroi filtrante 4 et produit un balayage de la surface externe de celle-ci. Le rendement de l'installation n'en est pas sensiblement affecté du fait que ce fluide de balayage n'a pas eu à traverser la paroi filtrante, contrairement à ce qui se produit lorsqu'on utilise le filtrat lui-même comme moyen de régénération; de plus, le filtrat recueilli en 7 représente une quantité de fluide relativement importante par rapport à ce fluide de balayage.
Le rapport entre le fluide de balayage et le filtrat est également fonction des conditions susmentionnées de l'opération de filtration, lesquelles déterminent en outre la vitesse du fluide et l'incidence sous laquelle il doit rencontrer la paroi filtrante pour qu'une vibration optimum de la paroi soit obtenue.
Bien que le nettoyage de la paroi filtrante soit particulièrement efficace, du fait que les vibrations de cette paroi empêchent les impuretés de s'y fixer, tout colmatage de la paroi filtrante n'est néanmoins pas exclu, en particulier lorsque le fluide à filtrer contient des particules colloïdales.
Dès lors, il y a intérêt à munir l'installation d'un dispositif auxiliaire de régénération fonctionnant périodiquement, actionné soit manuellement soit automatiquement, commandé alors à intervalles réguliers par une horloge ou encore par l'élévation de pression qui se produit dans la chambre d'admissionlors d'un colmatage éventuel. Cette régénération est effectuée en faisant passer à contresens à travers la paroi filtrante un fluide apte à la débarrasser des impuretés la colmatant.
Ce contre-courant sera produit par au moins un jet localisé, liquide ou gazeux, ou les deux en même temps, formant alors un gaz émulsionné; ce jet pourra être appliqué à la paroi filtrante soit au cours de la filtration, soit lors d'interruptions de celle-ci. I1 est à remarquer que la fréquence et la durée de telles régénérations ne sont en rien comparables avec celles des installations usuelles et qu'elles ne consomment que de très faibles quantités de fluide. -
Une telle installation est représentée à la fig. 2:
Dans cette installation, l'enceinte est désignée par
9, la paroi filtrante par 10, la conduite d'admission
du fluide par 11, la conduite de purge par 12 et la conduite de collection du filtrat par 13.
Le dispositif auxiliaire de régénération comprend des buses 14, alimentées par une conduite 15, projetant par intermittence sur la face aval de la paroi filtrante 10 des jets la débarrassant des impuretés qui pourraient s'y accumuler en dépit du nettoyage dynamique .
Il est à remarquer que, spécialement lorsque la purge est ouverte à continu, le circuit de nettoyage ouvert peut être remplacé par un circuit de nettoyage fermé réalisant un recyclage du fluide de balayage.
Un tel circuit a été représenté en traits mixtes à la fig. 2:
Dans ce cas, le fluide de balayage est amené, par une conduite 16 remplaçant la conduite 12, à un accumulateur 17, muni d'une vanne de purge 18, constituant un décanteur ou une chambre de stabilisation, avant de rejoindre, par une conduite 19, la conduite d'admission 1 1 et être recyclé avec le fluide frais dans l'enceinte 9. Une partie des impuretés contenues dans le fluide sont déposées dans l'accumulateur 17, de sorte que le fluide de balayage ainsi épuré peut rejoindre sans inconvénient le fluide d'alimentation. L'installation pourra alors comporter un circulateur tel que représenté en 20.
1l est à remarquer que le présent procédé et l'installation s'appliquent à des fluides aussi bien liquides que gazeux.
REVENDICATIONS
I. Procédé de filtration d'un fluide au moyen d'au moins une paroi filtrante, située dans une enceinte fermée, caractérisée par le fait qu'on utilise le fluide à filtrer pour produire sur la paroi filtrante un effet dynamique empêchant que se fixent sur cette paroi les impuretés qu'elle élimine du fluide à filtrer, et qu'on procède à une purge au moins intermittente de la chambre de l'enceinte située en amont de la paroi filtrante, de manière à évacuer les impuretés tourbillonnant dans la chambre.
Process for filtering a fluid and installation for implementing this process
The present invention relates to a process for filtering a fluid by means of at least one filtering wall, and a filtration installation for implementing this process.
The filtration of fluids, liquid or gaseous, by means of filtering walls, poses various problems, the thorniest of which lies in the tendency, more or less pronounced but constant, that the filtering walls have to clog and then to completely clog.
Different solutions have been proposed to resolve this question. Most generally, the filtering walls are regenerated, periodically or continuously, by means of a fluid circulating in countercurrent.
The efficiency of the installation is reduced by the fact that a part, often significant, of the filtrate is used for regeneration. In addition, the regeneration countercurrent subjects the filtering walls to stresses opposite to those which they undergo during filtration, which constitutes a serious drawback as regards their resistance. Finally, in many cases, regeneration requires the interruption of the filtration process, which further reduces the efficiency of the installation.
The object of the present invention is to eliminate these drawbacks.
The method according to the invention is characterized in that the filter fluid is used to produce a dynamic effect on the filtering wall, preventing the impurities that it eliminates from the fluid to be filtered from attaching to this wall, and that at least intermittent purging of the chamber of the enclosure located upstream of the filter wall is carried out, so as to evacuate the impurities swirling in the chamber.
The filtration installation according to the invention is characterized in that it comprises at least one chamber into which the fluid to be filtered is admitted and into which is disposed at least one filtering wall, means capable of producing on said wall a dynamic effect under the action of the fluid to be filtered, and a device for purging the enclosure located upstream of the filtering wall, all so that the impurities eliminated by the filtering wall are prevented, by the dynamic effect, from attach to it and that they are discharged, at least intermittently, by the purge device.
The drawing represents, by way of example, two embodiments of the object of the invention.
Figs. 1 and 2 are two schematic sections of two embodiments of filtration plants, illustrating the principle on which the present process is based.
The installation schematically represented in FIG. 1 comprises an enclosure 1 separated into two chambers 2 and 3 by a micronic filter wall 4.
The upstream chamber 2 is provided with an intake pipe 5 and a purge pipe 6, while the downstream chamber 3 is provided with a pipe 7 collecting the filtrate.
The fluid to be filtered is admitted into the chamber 2, under pressure, through the pipe 5 which ends in a nozzle 8 projecting it in a direction substantially parallel to the filtering wall 4. The impact of the fluid to be filtered on the filtering wall, under a low incidence and at an adequate speed, produces a turbulence of the liquid to be filtered, resulting in a dynamic effect of the fluid on the filtering wall, such that the latter vibrates. In order to illustrate this phenomenon, the filtering wall 4 has been shown in FIG. 1
as being wavy while it is flat at rest.
(The ripples have been exaggerated for clarity of
drawing). I1 results from these vibrations that the impurities retained by the filtering wall do not attach to it, but remain constantly detached; they swirl with the fluid in the upstream chamber 2 of the enclosure 1. The evacuation of these impurities is effected by means of the purge 6 which can be opened either intermittently or continuously, depending on the conditions of the filtration operation, namely, nature of the fluid, nature and density of the impurities to be removed, fineness of the filtering wall, etc.
The opening and closing of the purge 6 can be controlled automatically.
It should be noted that, when the purge 6 is open, part of the fluid to be filtered does not pass through the filtering wall 4 and produces a sweep of the external surface thereof. The efficiency of the installation is not appreciably affected by the fact that this sweeping fluid did not have to pass through the filtering wall, unlike what occurs when the filtrate itself is used as a means of regeneration. ; in addition, the filtrate collected at 7 represents a relatively large quantity of fluid compared to this flushing fluid.
The ratio between the flushing fluid and the filtrate is also a function of the aforementioned conditions of the filtration operation, which further determine the speed of the fluid and the incidence at which it must meet the filter wall for an optimum vibration of the wall is obtained.
Although the cleaning of the filter wall is particularly effective, due to the fact that the vibrations of this wall prevent impurities from attaching to it, any clogging of the filter wall is nevertheless not excluded, in particular when the fluid to be filtered contains colloidal particles.
Therefore, it is advantageous to provide the installation with an auxiliary regeneration device operating periodically, actuated either manually or automatically, then controlled at regular intervals by a clock or by the rise in pressure which occurs in the chamber. intake in the event of any clogging. This regeneration is carried out by causing a fluid to pass through the filtering wall in the opposite direction, capable of ridding it of the impurities clogging it.
This counter-current will be produced by at least one localized jet, liquid or gaseous, or both at the same time, then forming an emulsified gas; this jet may be applied to the filtering wall either during filtration or during interruptions thereof. It should be noted that the frequency and duration of such regenerations are in no way comparable with those of usual installations and that they consume only very small quantities of fluid. -
Such an installation is shown in FIG. 2:
In this installation, the enclosure is referred to as
9, the filter wall by 10, the inlet pipe
fluid through 11, the purge line through 12 and the filtrate collection line through 13.
The auxiliary regeneration device comprises nozzles 14, supplied by a pipe 15, projecting intermittently on the downstream face of the filtering wall 10, jets freeing it of impurities which could accumulate therein despite the dynamic cleaning.
It should be noted that, especially when the purge is continuously open, the open cleaning circuit can be replaced by a closed cleaning circuit which recycles the purging fluid.
Such a circuit has been shown in phantom in FIG. 2:
In this case, the scavenging fluid is brought, by a pipe 16 replacing the pipe 12, to an accumulator 17, provided with a purge valve 18, constituting a settling tank or a stabilization chamber, before joining, by a pipe 19, the intake line 1 1 and be recycled with the fresh fluid in the chamber 9. A portion of the impurities contained in the fluid are deposited in the accumulator 17, so that the purified sweep fluid can reach without disadvantage the feed fluid. The installation may then include a circulator as shown at 20.
It should be noted that the present method and the installation apply to both liquid and gaseous fluids.
CLAIMS
I. A method of filtering a fluid by means of at least one filtering wall, located in a closed chamber, characterized in that the fluid to be filtered is used to produce a dynamic effect on the filtering wall preventing binding on this wall the impurities which it eliminates from the fluid to be filtered, and that an at least intermittent purge of the chamber of the enclosure situated upstream of the filtering wall is carried out, so as to evacuate the impurities swirling in the chamber .