EP1379472A1 - Dispositif pour brasser et aerer un liquide dans une cuve de traitement. - Google Patents

Dispositif pour brasser et aerer un liquide dans une cuve de traitement.

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EP1379472A1
EP1379472A1 EP02727663A EP02727663A EP1379472A1 EP 1379472 A1 EP1379472 A1 EP 1379472A1 EP 02727663 A EP02727663 A EP 02727663A EP 02727663 A EP02727663 A EP 02727663A EP 1379472 A1 EP1379472 A1 EP 1379472A1
Authority
EP
European Patent Office
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liquid
sheath
air
funnel
propeller
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02727663A
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German (de)
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Inventor
Alain Boulant
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Innova Environnement
Original Assignee
Innova Environnement
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C02F3/12—Activated sludge processes
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    • C02F3/226—"Deep shaft" processes
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    • B01F23/2336—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements characterised by the location of the place of introduction of the gas relative to the stirrer
    • B01F23/23363—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements characterised by the location of the place of introduction of the gas relative to the stirrer the gas being introduced above the stirrer
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a device for brewing and aerating a liquid in a treatment tank.
  • sheath connected to said funnel and intended to extend towards the bottom of said tank, said sheath comprising at least one opening in each of its upper and lower parts,
  • the air incorporation means comprise a pipe opening into the sheath under the funnel, and means for sending pressurized air into this pipe.
  • the object of the present invention is to provide economic means which can either replace the air injection means, in particular for standard volumes of normally charged liquids, or supplement these injection means, in particular for large volumes of highly charged liquids.
  • a device for brewing and aerating a liquid in a treatment tank comprising:
  • At least one sheath connected to said funnel and intended to extend towards the bottom of said tank, said sheath comprising at least one opening in each of its upper and lower parts, - at least one main propeller located in said sheath,
  • said air incorporation means comprise, in addition to the upper edge of said funnel, peripheral means arranged in the vicinity of this edge, adapted to incorporate into said liquid of the air at atmospheric pressure under the sole effect of the movement of this liquid.
  • peripheral means comprise a plurality of projections distributed over the upper edge of said funnel, said peripheral means comprise an annular member extending inside said funnel,
  • said annular member is shaped as an annular gutter
  • annular member is shaped as an annular grid
  • said sheath extends to above the upper edge of said funnel, and said air incorporation means comprise at least one window formed in the upper part of said sheath,
  • said air incorporation means comprise anti-vortex means arranged inside said sheath above said main propeller,
  • said air incorporation means comprise a liquid accelerator inside said sheath
  • said means for incorporating air comprise means for aerating the surface of said liquid
  • said air incorporation means comprise a vortex pump inside said sheath, said air incorporation means comprise a single-channel propeller inside said sheath,
  • said air incorporation means comprise a two-channel propeller inside said sheath, said main propeller is of the mainly axial flow type,
  • said device comprises anti-vortex means arranged inside said sheath below said main propeller,
  • said device comprises dynamic stirring means
  • said device comprises static means for stirring by turbulence arranged inside said sheath,
  • said device comprises means for sucking the foam formed on the surface of said liquid inside said sheath,
  • the present invention also relates to a liquid processing tank, remarkable in that it is equipped with a device according to any one of the preceding claims.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a liquid treatment tank equipped with a first embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 2 is a sectional view along line 2-2 of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a perspective view of the treatment tank of Figure 1
  • - Figure 3bis is a schematic sectional view of a liquid treatment tank equipped with a second embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 4 is a sectional view along line 4-4 of FIG. 3,
  • - Figure 5 is a partial schematic sectional view of a third embodiment of the device according to the invention
  • - Figure 6 is a schematic sectional view of a liquid accelerator, associated with the third embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 7 is a schematic sectional view of means for aerating the surface of the liquid associated with the accelerator of FIG. 6,
  • FIG. 8 is a partial schematic view in section of a fourth embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 9 is a schematic view on a larger scale of the vortex pump of the fourth embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 10 is a sectional view along line 10-10 of FIG. 9,
  • FIG. 11 is a partial schematic view in section of a fifth embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 12 is a sectional view along line 12-12 of FIG. 11,
  • FIG. 13 is a partial schematic view in section of a sixth embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 14 is a sectional view along line 14-14 of Figure 13.
  • identical references designate identical or similar members or sets of members.
  • FIG. 1 there is shown a tank 1 provided at its upper part with an orifice 2 for entering a liquid 3 to be treated, such as for example greasy effluents extracted from urban effluents of wastewater.
  • the treatment tank 1 can be covered on its external face with an insulator 4 and comprises a device for stirring and aerating the liquid according to the invention, generally designated by the reference 10.
  • This device 10 disposed inside the tank 1 comprises a funnel 11 flared upwards, placed in the upper part of the tank 1, the upper edge of which provides with the wall of the tank 1 a free space 11a for passage liquid 3.
  • This device also comprises a sheath 12 connected to this funnel and extending in the direction of the bottom of the tank 1, this sheath comprising an opening 12a in its upper part opening into the bottom of the funnel 11, and an opening
  • the device 10 is also provided with means for sucking the liquid inside the sheath 12, comprising a main propeller 13 disposed under the bottom of the funnel 11, fixed to a vertical shaft 14 itself capable of being driven in rotation by a geared motor 15.
  • the propeller 13 is preferably of the type known per se with predominantly axial flow, that is to say of the type capable of generating a field of speeds slightly inclined relative to the axis of the propeller.
  • This type of propeller is used in particular in applications where it is essential, for safety reasons, to fair the propeller: the fact that this propeller generates a mainly axial flow, it makes it possible to limit the energy losses on the fairing walls, and thus optimize the performance.
  • This type of propeller is found, for example, in towing ships, the propellers of which it is essential to protect to prevent them from getting caught in the ropes of the ships to be towed.
  • An anti-vortex member 16 is preferably placed inside the sheath 12 below the propeller 13 to prevent the rotation of the liquid 3 in the sheath 12.
  • this anti-vortex member 16 comprises three vertical plates 16a distributed at 120 ° inside said sheath 12.
  • the device according to the invention comprises means arranged in the vicinity of the upper edge of the funnel 11, adapted to incorporate liquid 3 at air at atmospheric pressure under the sole effect of the movement of this liquid.
  • these peripheral incorporation means may include a plurality of projections 17 disposed on the upper edge of the funnel 1 and which may have the shape of regularly spaced teeth. As shown in Figures 1 and 3, these peripheral incorporation means may include an annular member 18 extending inside the funnel 11, in the vicinity of its upper part.
  • This member can for example be formed by an annular gutter, as shown, or by an annular metal grid.
  • This member can for example be formed by an annular gutter, as shown, or by an annular metal grid.
  • a pipe for injecting pressurized air into the sheath 12 (not shown) can be provided.
  • the device 10 can be connected to the interior of the tank 1 by lugs 19a which provide between them passages for the liquid 3.
  • lugs 19a which provide between them passages for the liquid 3.
  • FIG. 3bis on which a second embodiment of the invention.
  • the sheath 12 extends to above the upper edge of the funnel 11, and the upper end of this sheath is closed by a plate 20 supporting the geared motor 15.
  • the sheath 12 has a first series of windows 21 uniformly distributed around the periphery of this sheath 12 and located at the level of the liquid 3 inside the funnel 11. This sheath 12 is also provided with a second series of windows 22 uniformly distributed around the circumference of the sheath 12 and located above the bottom of the funnel 11.
  • the device 10 is provided with means for adjusting the flow rate of liquid 3 and of foam 23 drawn in by the main propeller 13 inside the sheath 12 through the windows 21 and 22.
  • each sleeve 25 and 26 are formed, on the one hand, by a first sleeve 25 disposed around the sheath 12 at the first series of windows 21 and, on the other hand, by a second sleeve 26 disposed around said sheath 12 at the second series of windows 22.
  • the position of each sleeve 25 and 26 relative to the windows 21 and 22 respectively is adjustable vertically by suitable clamping means, not shown.
  • the device 10 also comprises means for regulating the level of liquid 3 in the funnel 11.
  • These means may include an overflow pipe 27 disposed inside the funnel 11 and of which the position is adjustable vertically.
  • the device 10 also comprises static means 30 for turbulently stirring the liquid 3 inside the sheath 12 arranged below the anti-vortex member 16 in the sheath 12.
  • the static means 30 are formed, on the one hand, by a vertical tube 31 disposed inside the sheath 12 and extending from the bottom of the tank 1 to the underside of the anti-vortex member 16 and, on the other hand, by superimposed obstacles 32, disposed inside the sheath 12 and fixed to the tube 31.
  • the tube 31 is fixed to the bottom of the tank 1 by appropriate means .
  • the obstacles 32 form passages with the internal wall of the sheath 12 for the circulation of the liquid.
  • the obstacles 32 are preferably distributed over the tube 31, on the one hand, below the anti-vortex member 16 and, on the other hand, at the bottom of the sheath 12.
  • the tube 31 has at its upper part, below the anti-vortex member 16, two superimposed obstacles 32 and at the lower part of the sheath 12 also two superimposed obstacles 32.
  • the obstacles 32 can be regularly distributed over the entire portion of the tube 31 disposed in the sheath 12. As shown in FIG. 3a, the obstacles 32 are preferably formed by cups whose concavity is directed towards the bottom of the tank 1.
  • the obstacles 32 can be formed by discs.
  • the static means for stirring by turbulence can be formed by obstacles placed on the internal wall of the sheath 12 and providing an axial passage for the circulation of the liquid 3.
  • These obstacles can be regularly distributed over the entire portion of the sheath 12 located below the anti-vortex member 16, or be grouped on the one hand below the anti-vortex member 16 and on the other hand in the lower part of the sheath 12.
  • the obstacles can be formed by cups whose concavity is directed towards the bottom of the tank 1 or by discs.
  • the device 10 does not include an annular member 18 (see Figure 3).
  • the invention also relates to a device which, in addition to the characteristics of the second embodiment, would include such an annular member. More generally, it should be understood that the invention relates to any device combining some or all of the characteristics of the first and second embodiments described above, provided that such a device comprises peripheral means allowing the incorporation of air in the vicinity of the upper edge of the funnel 11.
  • the invention also relates to a device comprising windows 21, 22, but no static means 31 for swirling by turbulence.
  • the invention also relates to a device having dynamic means for stirring the liquid located in the sheath, in accordance for example with the teaching of patent application EP 0 687 497.
  • these dynamic stirring means may comprise a "long shaft”, that is to say a shaft extending under the main propeller 13 inside the sheath 12 and provided with means for brewing the liquid inside the sheath 12.
  • the device which has just been described operates in the following manner.
  • the liquid 3 to be treated is poured through the orifice 2 into the tank 1 up to a level situated above the upper edge of the funnel 1 (see Figures 1 and 3a). This liquid 3 also pours inside this funnel 11.
  • the gear motor 15 rotates the shaft 14 which itself rotates the main propeller 13.
  • the rotation of the main propeller 13 causes a suction of the liquid 3 in the sheath 12 so that this liquid 3 circulates continuously from top to bottom, in this sheath
  • the anti-vortex member 16 prevents rotation of the liquid in the sheath 12 below the propeller 13.
  • peripheral air incorporation means such as the projections 17 and / or the annular member 18 makes it possible to complete the incorporation of air due to the mere presence of the upper edge of the funnel 11, which edge causes the fall of the liquid 3 inside the funnel 11.
  • the projections 17 form obstacles making it possible to separate the flow of liquid 3 into a plurality of veins which, by joining, naturally trap air.
  • the annular member 18 forms an obstacle making it possible to create additional cascades contributing to the incorporation of air.
  • the depression caused by the propeller 13 also has the effect of creating an additional cascade inside the sheath 12, which contributes to the incorporation of air into the liquid 3.
  • the overflow pipe 27 makes it possible to adjust the level of the liquid 3 inside the funnel 11 so that this level is substantially at mid-height of the windows 2.
  • the windows 21 allow the foam 23 located on the surface of the liquid 3 to be absorbed in the sheath 12, thus preventing this foam from flying away and polluting the environment.
  • the liquid flow rate 3 can be adjusted by moving the sleeves 25 and 26 relative to the windows 21 and 22.
  • the obstacles 32 create, below each of these, a turbulence effect, making it possible to divide the air bubbles 34 into micro-bubbles, which promotes the process of biological degradation, and thus the yield of the device according to the invention.
  • the gas bubbles between the internal wall of the tank 1 and the sheath 12 accelerate the ascent of the liquid, promoting the circulation of this liquid inside the tank 1, which allows improve performance.
  • the liquid to be treated passes several times through the sheath 12 and therefore undergoes several oxygenation treatments.
  • the projections 17 and / or the annular member 18 make it possible to incorporate air into the liquid 3 at atmospheric pressure under the sole effect of the movement of this liquid, this air making it possible to carry out the process of biological degradation of the liquid 3.
  • the optional use of a main propeller 20 of the type described above, that is to say with mainly axial flow, makes it possible to increase the height of fall of the liquid 3 on the edge upper of the funnel 11, and thus to promote the action of the projections 17 and / or of the annular member 18 and, ultimately, to improve the performance of the device.
  • the choice of the speed of rotation of the main propeller 20 makes it possible to adapt the speed of the device according to the invention to the nature of the liquid to be treated.
  • use is made of the movement of the liquid 3 in the vicinity of the upper edge of the funnel 11 in order to incorporate additional air into it, which makes it possible to carry out this incorporation passively. that is, without the need for an additional source of energy.
  • the air incorporation means 17, 18 for the air injection means or by supplementing them with these, according to the volume of liquid to be treated and / or the charge of this liquid in organic matter , the overall energy balance of the stirring and aeration device can be significantly improved compared to the prior art.
  • We will now review other embodiments comprising mobile means making it possible to complete the effect of incorporating air obtained with the peripheral means 17, 18.
  • the device comprises a second anti-vortex member 40 disposed inside the sheath 12 and above the main propeller 13.
  • This second anti-vortex member 40 is formed by at least two vertical plates 40a and each extended upwards by a reinforcing rib 41 extending to the upper end of said sheath 12.
  • the second anti-vortex member 40 is formed by four vertical plates 40a uniformly distributed inside the sheath 12 and each extended upwards by a reinforcing rib 41.
  • the second anti-vortex member 40 makes it possible to create a friction force on the liquid 3, which force generates eddies facilitating the incorporation of air into the liquid 3.
  • the device comprises an accelerator liquid inside the sheath 12.
  • This liquid accelerator is formed by a secondary propeller 45 disposed above the second anti-vortex member 40 and integral in rotation with the shaft 14.
  • the secondary propeller 45 has a pitch oriented in the same direction as the pitch of the main propeller 13.
  • the liquid accelerator also comprises an anti-vortex member 46 disposed above the secondary propeller 45 and inside a cylindrical chimney 47.
  • the chimney 47 is fixed to the internal edge of the reinforcing ribs 41 so as to provide with the sheath 12 and between the reinforcing ribs 41 passages 48 for the liquid.
  • the secondary propeller 45, the anti-vortex member 46 and the chimney 47 are located between the two series of windows 21 and 22 which are, in this variant, provided with adjustment sleeves 25, 26.
  • the rotation of the propeller main 13 causes suction of the liquid 3 in the sheath 12 through the windows 21 and 22 so that this liquid 3 circulates continuously from top to bottom in this sheath 12.
  • the anti-vortex member 46 prevents rotation of the liquid in the chimney 47.
  • the acceleration and aspiration of the liquid have the effect of subjecting it to significant eddies favoring the incorporation of air into this liquid.
  • This variant is particularly suitable for products which are particularly foaming.
  • the device comprises means for aerating the surface of the liquid 3 inside the tank 1.
  • the means for aeration of the surface of the liquid 3 are formed by a secondary propeller 50 disposed above the second anti-vortex member 40 and integral in rotation with the shaft 14.
  • This secondary propeller 50 has an inverted pitch with respect to the pitch of the main propeller 13.
  • the means for aerating the surface of the liquid 3 also comprise an anti-vortex member 51 disposed above the secondary propeller 50 and inside a cylindrical chimney 52.
  • the chimney 52 is fixed to the internal edges of the reinforcing ribs 48 so as to form with the sheath 12 and said reinforcing ribs 48 passages 55 for the liquid 3.
  • the secondary propeller 50 and the anti-vortex member 51 are located between the two series of windows 21 and 22 and the chimney 52 extends substantially from the middle part of the first series of windows 21 to the upper edge of the second series of windows 22.
  • a cover 53 is mounted on the shaft 14 above the upper edge of the chimney 52.
  • the vertical position of the cover 53 is adjustable so as to provide with the upper edge of the chimney 52 an adjustable passage 54.
  • the rotation of the main propeller 13 causes a suction of the liquid 3 through the windows 21 and 22 so that this liquid 3 circulates from bottom to top in the sheath 12.
  • part of the liquid 3 is drawn into the sheath 12 through the windows 22 and another part of the liquid 3 is drawn through the windows 21 and flows from top to bottom in the passages 55 formed between the chimney 52 and the sheath 12.
  • the projection of part of the liquid makes it possible to incorporate air into this liquid and, moreover, to reduce the formation of foam on the surface of this liquid.
  • the anti-vortex member 51 prevents the rotation of the liquid in the chimney 52 above the secondary propeller 50.
  • the flow of liquid 3 in the sheath 12 can be adjusted by moving the sleeves 25 and 26 compared to windows 21 and 22.
  • the device according to the invention comprises a vortex pump 60 for suctioning the surface of the liquid inside the sheath 12.
  • This vortex pump 60 is arranged at above the second anti-vortex organ
  • This vortex pump 60 is driven in rotation by the shaft 14 and comprises, on the one hand, a circular plate 61 fixed on this shaft 14 and provided on its upper face with radial and vertical blades 62 and, on the other hand, a chimney 63 fixed to the upper edge of said blades 62.
  • the assembly constituted by the plate 61, the blades 62 and the chimney 63 is held on the shaft 14 by means of a sleeve 61 a whose vertical position on this shaft 14 is adjustable.
  • the sleeve 61a is fixed to said shaft 14 by means of a member constituted for example by a fixing screw, not shown.
  • the upper edge of the blades 62 is fitted with a crown 64 extending towards the outside of the chimney 63.
  • This chimney 63 extends upwards from the tank 1 substantially from the middle part of the first series of windows 21 to the upper edge of the blades 62.
  • This chimney 63 provides an internal passage 65 which communicates, at its lower part, with the inside of the sheath 12 by annular passages 66 formed between the blades 62 and between the crown 64 and the plate 61.
  • the chimney 63 is conical and the conicity is directed towards the upper part of the tank 1, as shown in FIG. 9.
  • the chimney 63 can be cylindrical.
  • the blades 62 are flat or curved and are preferably three in number, regularly distributed over the plate 61, as shown in FIG. 10.
  • the rotation of the main propeller 13 causes a suction of the liquid 3 in the sheath 12 through the windows 21 and 22 so that this liquid 3 circulates continuously from top to bottom in the sheath 12.
  • the adjustment of the liquid flow rate through the sleeves 25 and 26 inside the sheath 12 is not necessary.
  • the liquid 3 is subjected to significant eddies promoting the incorporation of air into this liquid.
  • This embodiment is particularly suitable for very foaming products because the foam floating on the surface of the liquid 3 is sucked by the vortex pump 60 which allows this foam to be removed quickly and efficiently.
  • the device according to the invention comprises a single-channel propeller 70 for sucking the liquid 3 inside the sheath 12.
  • This single-channel propeller 70 is disposed above the second anti-vortex member 40 and at the level of the first series of windows 21.
  • the single-channel propeller 70 is rotated by the shaft 14 and comprises, on the one hand, a circular plate 71 fixed on this shaft 14 and disposed above the level of the liquid 3 in the tank 1 and, on the other part, inside the liquid 3, a vertical plate
  • the plate 72 delimits a lateral inlet 73 for the liquid extending over the entire height of said plate 72, a vertical channel 74 for circulation of this liquid from top to bottom and a lower outlet 75 of said liquid.
  • the assembly constituted by the plate 71 and the vertical plate 72 is held on the shaft 14 by means of a sleeve 71a whose vertical position on this shaft 14 is adjustable.
  • the sleeve 71 a is fixed on said shaft 14 by means of a member constituted for example by a fixing screw, not shown.
  • the internal edge of the vertical plate 72 comprises a vertical deflector 76 inclined in the direction of the center of the spiral formed by said plate 72.
  • This liquid is stirred inside the vertical channel 74 and flows in this channel 74 from top to bottom to be evacuated inside the sheath 12 through the lower outlet 75.
  • the deflector 76 improves the stirring of the liquid inside the vertical channel 74 and prevents a return of the liquid through the lateral inlet 73.
  • the mixing performed by the single-channel propeller 70 promotes the incorporation of air into the liquid 3.
  • the device according to the invention comprises a two-channel propeller 80 for sucking the liquid 3 inside the sheath 12.
  • This two-channel propeller 80 is disposed above the second anti-vortex member 40 and at the level of the first series of windows 21.
  • the two-channel propeller 80 is driven in rotation by the shaft 14 and comprises, on the one hand, a circular plate 81 fixed on this shaft 14 and disposed above the level of the liquid 3 in the tank 1 and, on the other hand part, inside the liquid 3, two vertical plates 82 and 83.
  • the vertical plates 82 and 83 are fixed on the underside of the plate 80 and each have the form of two half-shells which are opposite and offset one relative to each other as shown in Figure 14.
  • the two plates 82 and 83 delimit two lateral inlets 84 and 85 of the liquid, two channels 86 and 87 for circulation of these liquids from top to bottom and a lower outlet 88 of said liquid.
  • the assembly constituted by the plate 81 and the vertical plates 82 and 83 is held on the shaft 14 by means of a sleeve 81a whose vertical position on this shaft 14 is adjustable.
  • the sleeve 81a is fixed to the shaft 14 by means of a member constituted for example by a fixing screw, not shown.
  • a member constituted for example by a fixing screw not shown.
  • the edge of each plate 82 and 83 situated opposite the channel 86 or 87 delimited by the other plate comprises a vertical deflector, respectively 89 and 90.
  • This liquid enters through the lateral inlets 84 and 85 and is stirred inside the channels 86 and 87 and circulates from top to bottom inside these channels 86 and 87, then is then discharged into the sheath 12 through the outlet lower 88.
  • the deflectors 89 and 90 increase the stirring of the liquid inside the channels 86 and 87 and prevent this liquid from flowing back through the lateral inlets 84 and 85.
  • a pumping propeller can be placed on the shaft 14 below the single-channel propeller or below the propeller dual-channel.
  • the device according to the invention applies for example to the treatment of water, urban effluents, industrial waste water, grease by biodegradation, draining materials, livestock waste and in general to all biodegradable industrial products.

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Abstract

Ce dispositif (10) pour brasser et aérer un liquide (3) dans une cuve de traitement (1) comprend : au moins un entonnoir (11) destiné à être disposé dans la partie supérieure de ladite cuve (1) en ménageant un passage (11a) avec cette cuve (1); au moins une gaine (12) reliée audit entonnoir (11) et destinée à s'étendre en direction du fond de ladite cuve (1), ladite gaine (12) comportant au moins une ouverture (12a, 12b) dans chacune de ses parties supérieure et inférieure; au moins une hélice principale (13) située dans ladite gaine (12); des moyens (14, 15) pour entraîner ladite hélice (13) en rotation; et des moyens (17, 18) pour incorporer de l'air audit liquide. Ce dispositif est remarquable en ce que lesdits moyens d'incorporation (17, 18) d'air comprennent, outre le bord supérieur dudit entonnoir (11), des moyens périphériques disposés au voisinage de ce bord, adaptés pour incorporer audit liquide (3) de l'air à la pression atmosphérique sous le seul effet du mouvement dudit liquide (3).

Description

Dispositif pour brasser et aérer un liquide dans une cuve de traitement La présente invention se rapporte à un dispositif pour brasser et aérer un liquide dans une cuve de traitement.
On connaît de la demande internationale WO 98 30319 un dispositif pour brasser et aérer un liquide dans une cuve de traitement, comprenant :
- au moins un entonnoir destiné à être disposé dans la partie supérieure de ladite cuve en ménageant un passage avec cette cuve,
- au moins une gaine reliée audit entonnoir et destinée à s'étendre en direction du fond de ladite cuve, ladite gaine comportant au moins une ouverture dans chacune de ses parties supérieure et inférieure,
- au moins une hélice principale située dans ladite gaine,
- des moyens pour entraîner ladite hélice en rotation, et
- des moyens pour incorporer de l'air audit liquide.
Dans ce dispositif de la technique antérieure, les moyens d'incorporation d'air comprennent un tuyau débouchant dans la gaine sous l'entonnoir, et des moyens pour envoyer de l'air sous pression dans ce tuyau.
Bien qu'ils favorisent le processus d'aération du liquide notamment en vue de sa dégradation bactériologique, ces moyens d'injection d'air consomment une quantité importante d'énergie, ce qui vient grever le bilan énergétique global du dispositif.
Ceci est particulièrement gênant notamment lorsqu'il s'agit de traiter des volumes importants de liquides fortement chargés en matières organique, où la quantité d'énergie à dépenser pour injecter suffisamment d'air pour permettre la dégradation du liquide peut s'avérer prohibitive. La présente invention a pour but de fournir des moyens économiques pouvant soit se substituer aux moyens d'injection d'air notamment pour des volumes standards de liquides normalement chargés, soit compléter ces moyens d'injection notamment pour des volumes importants de liquides fortement chargés.
On atteint ce but de l'invention avec un dispositif pour brasser et aérer un liquide dans une cuve de traitement, comprenant :
- au moins un entonnoir destiné à être disposé dans la partie supérieure de ladite cuve en ménageant un passage avec cette cuve,
- au moins une gaine reliée audit entonnoir et destinée à s'étendre en direction du fond de ladite cuve, ladite gaine comportant au moins une ouverture dans chacune de ses parties supérieure et inférieure, - au moins une hélice principale située dans ladite gaine,
- des moyens pour entraîner ladite hélice en rotation, et
- des moyens pour incorporer de l'air audit liquide, remarquable en ce que lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent, outre le bord supérieur dudit entonnoir, des moyens périphériques disposés au voisinage de ce bord, adaptés pour incorporer audit liquide de l'air à la pression atmosphérique sous le seul effet du mouvement de ce liquide.
Grâce à ces caractéristiques, on met à profit le mouvement du liquide au voisinage du bord supérieur de l'entonnoir pour y incorporer de l'air, ce qui permet de réaliser cette incorporation de manière passive, c'est-à-dire sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à une source d'énergie supplémentaire.
En substituant ces moyens fixes d'incorporation d'air aux moyens d'injection d'air ou en complétant ceux-ci avec ceux-là, selon le volume de liquide à traiter et/ou la charge de ce liquide en matières organiques, on peut améliorer notablement le bilan énergétique global du dispositif de brassage et d'aération par rapport à la technique antérieure.
Suivant d'autres caractéristiques du dispositif selon l'invention :
- lesdits moyens périphériques comprennent une pluralité de saillies réparties sur le bord supérieur dudit entonnoir, - lesdits moyens périphériques comprennent un organe annulaire s'étendant à l'intérieur dudit entonnoir,
- ledit organe annulaire est conformé en gouttière annulaire,
- ledit organe annulaire est conformé en grille annulaire,
- ladite gaine s'étend jusqu'au-dessus du bord supérieur dudit entonnoir, et lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent au moins une fenêtre formée dans la partie supérieure de ladite gaine,
- lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent des moyens anti-vortex disposés à l'intérieur de ladite gaine au-dessus de ladite hélice principale,
- lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent un accélérateur de liquide à l'intérieur de ladite gaine,
- lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent des moyens d'aération de la surface dudit liquide,
- lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent une pompe à vortex à l'intérieur de ladite gaine, - lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent une hélice monocanal à l'intérieur de ladite gaine,
- lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent une hélice bicanaux à l'intérieur de ladite gaine, - ladite hélice principale est du type à flux majoritairement axial,
- ledit dispositif comprend des moyens anti-vortex disposés à l'intérieur de ladite gaine au-dessous de ladite hélice principale,
- ledit dispositif comprend des moyens dynamiques de brassage,
- ledit dispositif comprend des moyens statiques de brassage par turbulence disposés à l'intérieur de ladite gaine,
- ledit dispositif comprend des moyens pour aspirer à l'intérieur de ladite gaine de la mousse formée à la surface dudit liquide,
- ledit dispositif comprend des moyens d'injection d'air sous pression dans ladite gaine. La présente invention se rapporte également à une cuve de traitement de liquide, remarquable en ce qu'elle est équipée d'un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé, dans lequel :
- la Figure 1 est une vue schématique en coupe d'une cuve de traitement d'un liquide équipée d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention,
- la Figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la Figure 1 ,
- la Figure 3 est une vue en perspective de la cuve de traitement de la Figure 1 , - la Figure 3bis est une vue schématique en coupe d'une cuve de traitement d'un liquide équipée d'un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention,
- la Figure 4 est une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la Figure 3,
- la Figure 5 est une vue schématique partielle en coupe d'un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la Figure 6 est une vue schématique en coupe d'un accélérateur de liquide, associé au troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention,
- la Figure 7 est une vue schématique en coupe de moyens d'aération de la surface du liquide associés à l'accélérateur de la Figure 6,
- la Figure 8 est une vue schématique partielle et en coupe d'un quatrième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la Figure 9 est une vue schématique et à plus grande échelle de la pompe à vortex du quatrième mode de réalisation du dispositif selon l'invention,
- la Figure 10 est une vue en coupe selon la ligne 10-10 de la Figure 9,
- la Figure 11 est une vue schématique partielle et en coupe d'un cinquième mode de réalisation du dispositif selon l'invention,
- la Figure 12 est une vue en coupe selon la ligne 12-12 de la Figure 11 ,
- la Figure 13 est une vue schématique partielle et en coupe d'un sixième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, et
- la Figure 14 est une vue en coupe selon la ligne 14-14 de la Figure 13. Sur ces figures, des références identiques désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues.
Sur la Figure 1 , on a représenté une cuve 1 munie à sa partie supérieure d'un orifice 2 d'entrée d'un liquide 3 à traiter, comme par exemple des effluents graisseux extraits des effluents urbains d'eaux usées. La cuve de traitement 1 peut être recouverte sur sa face externe d'un isolant 4 et comporte un dispositif de brassage et d'aération du liquide selon l'invention, désigné dans son ensemble par la référence 10.
Ce dispositif 10 disposé à l'intérieur de la cuve 1 comprend un entonnoir 11 évasé vers le haut, placé dans la partie supérieure de la cuve 1 , dont le bord supérieur ménage avec la paroi de la cuve 1 un espace libre 11a pour le passage du liquide 3.
Ce dispositif comprend également une gaine 12 reliée à cet entonnoir et s'étendant en direction du fond de la cuve 1 , cette gaine comportant une ouverture 12a dans sa partie supérieure débouchant dans le fond de l'entonnoir 11, et une ouverture
12b dans sa partie inférieure débouchant au voisinage du fond de la cuve 1. Le dispositif 10 est aussi pourvu de moyens d'aspiration du liquide à l'intérieur de la gaine 12, comprenant une hélice principale 13 disposée sous le fond de l'entonnoir 11 , fixée à un arbre vertical 14 lui-même susceptible d'être entraîné en rotation par un moto-réducteur 15.
L'hélice 13 est de préférence du type connu en soi à flux majoritairement axial, c'est-à-dire du type susceptible d'engendrer un champ de vitesses faiblement inclinées par rapport à l'axe de l'hélice.
On utilise notamment ce type d'hélice dans des applications où il est indispensable, pour des raisons de sécurité, de caréner l'hélice : du fait que cette hélice engendre un flux majoritairement axial, elle permet de limiter les pertes d'énergie sur les parois du carénage, et ainsi d'optimiser le rendement. On trouve par exemple ce type d'hélice dans les navires remorqueurs, dont il est indispensable de protéger les hélices pour éviter qu'elles ne se prennent dans les cordages des navires à remorquer.
Un organe anti-vortex 16 est de préférence disposé à l'intérieur de la gaine 12 au-dessous de l'hélice 13 pour éviter la rotation du liquide 3 dans la gaine 12.
Comme cela est représenté sur la Figure 2, cet organe anti-vortex 16 comprend trois plaques verticales 16a réparties à 120° à l'intérieur de ladite gaine 12.
Le dispositif selon l'invention comprend des moyens disposés au voisinage du bord supérieur de l'entonnoir 11 , adaptés pour incorporer au liquide 3 de l'air à la pression atmosphérique sous le seul effet du mouvement de ce liquide.
Comme cela est représenté sur les figures 1 , 3 et 3bis, ces moyens d'incorporation périphériques peuvent comprendre une pluralité de saillies 17 disposées sur le bord supérieur de l'entonnoir 1 et pouvant présenter la forme de dents régulièrement espacées. Comme cela est représenté sur les figures 1 et 3, ces moyens d'incorporation périphériques peuvent comprendre un organe annulaire 18 s'étendant à l'intérieur de l'entonnoir 11 , au voisinage de sa partie supérieure.
Cet organe peut par exemple être formé par une gouttière annulaire, comme cela est représenté, ou par une grille métallique annulaire. En option, comme cela est enseigné par exemple dans la demande
WO 98 30319, un tuyau d'injection d'air sous pression dans la gaine 12 (non représenté) peut être prévu.
Le dispositif 10 peut être relié à l'intérieur de la cuve 1 par des pattes 19a qui ménagent entre elles des passages pour le liquide 3. On se reporte à présent à la Figure 3bis, sur laquelle on a représenté un second mode de réalisation de l'invention.
On se contentera de décrire dans ce qui suit les caractéristiques qui différencient ce mode de réalisation du précédent.
La gaine 12 s'étend jusqu'au-dessus du bord supérieur de l'entonnoir 11 , et l'extrémité supérieure de cette gaine est obturée par une plaque 20 supportant le moto- réducteur 15.
La gaine 12 comporte une première série de fenêtres 21 uniformément réparties sur le pourtour de cette gaine 12 et situées au niveau du liquide 3 à l'intérieur de l'entonnoir 11. Cette gaine 12 est également pourvue d'une seconde série de fenêtres 22 uniformément réparties sur le pourtour de la gaine 12 et situées au-dessus du fond de l'entonnoir 11.
Le dispositif 10 est pourvu de moyens de réglage du débit de liquide 3 et de mousse 23 aspiré par l'hélice principale 13 à l'intérieur de la gaine 12 par les fenêtres 21 et 22.
Ces moyens de réglage sont formés, d'une part, par un premier manchon 25 disposé autour de la gaine 12 au niveau de la première série de fenêtres 21 et, d'autre part, par un second manchon 26 disposé autour de ladite gaine 12 au niveau de la seconde série de fenêtres 22. La position de chaque manchon 25 et 26 par rapport respectivement aux fenêtres 21 et 22 est réglable verticalement par des moyens de serrage appropriés, non représentés.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif 10 comprend également des moyens de régulation du niveau de liquide 3 dans l'entonnoir 11. Ces moyens peuvent comprendre un tuyau de trop plein 27 disposé à l'intérieur de l'entonnoir 1 1 et dont la position est réglable verticalement.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif 10 comprend également des moyens statiques 30 de brassage par turbulence du liquide 3 à l'intérieur de la gaine 12 disposés au-dessous de l'organe anti-vortex 16 dans la gaine 12. Comme représenté sur les Figures 3bis et 4, les moyens statiques 30 sont formés, d'une part, par un tube vertical 31 disposé à l'intérieur de la gaine 12 et s'étendant du fond de la cuve 1 jusqu'au dessous de l'organe anti-vortex 16 et, d'autre part, par des obstacles 32 superposés, disposés à l'intérieur de la gaine 12 et fixés sur le tube 31. Le tube 31 est fixé sur le fond de la cuve 1 par des moyens appropriés.
Les obstacles 32 ménagent avec la paroi interne de la gaine 12 des passages pour la circulation du liquide.
Comme cela est représenté à la Figure 3bis, les obstacles 32 sont de préférence répartis sur le tube 31 , d'une part, au-dessous de l'organe anti-vortex 16 et, d'autre part, à la partie inférieure de la gaine 12.
Par exemple, le tube 31 comporte à sa partie supérieure, au-dessous de l'organe anti-vortex 16, deux obstacles 32 superposés et à la partie inférieure de la gaine 12 également deux obstacles 32 superposés.
Selon une variante non représentée, les obstacles 32 peuvent être régulièrement répartis sur toute la portion du tube 31 disposée dans la gaine 12. Comme cela est représenté sur la Figure 3bis, les obstacles 32 sont de préférence formés par des coupelles dont la concavité est dirigée vers le fond de la cuve 1.
Selon une variante non représentée, les obstacles 32 peuvent être formés par des disques.
Selon une autre variante non représentée, les moyens statiques de brassage par turbulence peuvent être formés par des obstacles disposés sur la paroi interne de la gaine 12 et ménageant un passage axial pour la circulation du liquide 3.
Ces obstacles peuvent être régulièrement répartis sur toute la portion de la gaine 12 située au-dessous de l'organe anti-vortex 16, ou être groupés d'une part au- dessous de l'organe anti-vortex 16 et d'autre part dans la partie inférieure de la gaine 12.
Dans ce cas également, les obstacles peuvent être formés par des coupelles dont la concavité est dirigée vers le fond de la cuve 1 ou par des disques. Dans le deuxième mode de réalisation, le dispositif 10 ne comporte pas d'organe annulaire 18 (voir Figure 3).
Cependant, il faut comprendre que l'invention concerne également un dispositif qui, outre les caractéristiques du deuxième mode de réalisation, comprendrait un tel organe annulaire. Plus généralement, il faut comprendre que l'invention concerne tout dispositif combinant certaines ou toutes les caractéristiques des premier et deuxième modes de réalisation sus-décrits, pourvu qu'un tel dispositif comprenne des moyens périphériques permettant l'incorporation d'air au voisinage du bord supérieur de l'entonnoir 11.
Ainsi, par exemple, l'invention concerne également un dispositif comprenant des fenêtres 21 , 22, mais pas de moyens statiques 31 de brassage par turbulence.
L'invention concerne également un dispositif présentant des moyens dynamiques de brassage du liquide situé dans la gaine, conformes par exemple à l'enseignement de la demande de brevet EP 0 687 497.
On rappelle ici que ces moyens dynamiques de brassage peuvent comprendre un « arbre long », c'est-à-dire un arbre s'étendant sous l'hélice principale 13 à l'intérieur de la gaine 12 et pourvu de moyens pour brasser le liquide situé à l'intérieur de la gaine 12.
Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante. Le liquide 3 à traiter est déversé par l'orifice 2 dans la cuve 1 jusqu'à un niveau situé au-dessus du bord supérieur de l'entonnoir 1 (voir Figures 1 et 3bis). Ce liquide 3 se déverse également à l'intérieur de cet entonnoir 11. Le moto-réducteur 15 entraîne en rotation l'arbre 14 qui lui-même entraîne en rotation l'hélice principale 13.
La rotation de l'hélice principale 13 provoque une aspiration du liquide 3 dans la gaine 12 de sorte que ce liquide 3 circule en continu de haut en bas, dans cette gaine
12, puis passe dans l'espace 33 séparant l'extrémité inférieure de la gaine 12 du fond de la cuve 1 et circule de bas en haut entre la gaine 12 et la paroi interne de la cuve 1 et ainsi de suite.
L'organe anti-vortex 16 empêche la rotation du liquide dans la gaine 12 au- dessous de l'hélice 13.
Du fait de la dépression provoquée par l'hélice 13, le niveau de liquide 3 à l'intérieur de l'entonnoir 1 se trouve au-dessous du niveau de liquide à l'intérieur de la cuve 1.
Il en résulte la formation d'une cascade de liquide 3 sur toute la périphérie de l'entonnoir 1 .
La présence des moyens d'incorporation d'air périphériques tels que les saillies 17 et/ou l'organe annulaire 18 permet de compléter l'incorporation d'air due à la seule présence du bord supérieur de l'entonnoir 11 , lequel bord provoque la chute du liquide 3 à l'intérieur de l'entonnoir 11. En effet, les saillies 17 forment des obstacles permettant de séparer le flux de liquide 3 en une pluralité de veines qui, en se rejoignant, emprisonnent naturellement de l'air.
Quant à l'organe annulaire 18, il forme un obstacle permettant de créer des cascades supplémentaires contribuant à l'incorporation d'air. Dans le deuxième mode de réalisation (voir Figure 3bis), la dépression provoquée par l'hélice 13 a également pour effet de créer une cascade supplémentaire à l'intérieur de la gaine 12, laquelle contribue à l'incorporation d'air dans le liquide 3.
On notera que le tuyau de trop plein 27 permet de régler le niveau du liquide 3 à l'intérieur de l'entonnoir 11 de manière que ce niveau se trouve sensiblement à mi- hauteur des fenêtres 2 .
On notera également que les fenêtres 21 permettent d'absorber dans la gaine 12 la mousse 23 située à la surface du liquide 3, évitant ainsi que cette mousse ne s'envole et n'aille polluer l'environnement.
On notera encore qu'on peut régler le débit de liquide 3 en déplaçant les manchons 25 et 26 par rapport aux fenêtres 21 et 22. Lors de la circulation du liquide 3 à l'intérieur de la gaine 12, les obstacles 32 créent, au-dessous de chacun de ceux-ci, un effet de turbulence, permettant de diviser les bulles d'air 34 en micro-bulles, ce qui favorise le processus de dégradation biologique, et ainsi le rendement du dispositif selon l'invention. Dans chacun des modes de réalisation sus-décrits, les bulles de gaz entre la paroi interne de la cuve 1 et la gaine 12 accélèrent la remontée du liquide, favorisant la circulation de ce liquide à l'intérieur de la cuve 1, ce qui permet d'améliorer le rendement.
Ainsi, le liquide à traiter passe plusieurs fois dans la gaine 12 et subit donc plusieurs traitements d'oxygénation.
A chaque passage, les saillies 17 et/ou l'organe annulaire 18 permettent d'incorporer de l'air dans le liquide 3 à la pression atmosphérique sous le seul effet du mouvement de ce liquide, cet air permettant de mettre en œuvre le processus de dégradation biologique du liquide 3. Le fait d'utiliser en option une hélice principale 20 du type sus-décrit, c'est-à-dire à flux majoritairement axial, permet d'augmenter la hauteur de chute du liquide 3 sur le bord supérieur de l'entonnoir 11 , et ainsi de favoriser l'action des saillies 17 et/ou de l'organe annulaire 18 et, in fine, d'améliorer le rendement du dispositif.
Il va également de soi qu'en combinant les saillies 17 avec l'organe annulaire 18, on augmente le rendement du dispositif.
Bien entendu, le fait d'injecter en option de l'air sous pression à l'intérieur de la gaine 12 permet également d'augmenter le rendement du dispositif.
Le choix de la vitesse de rotation de l'hélice principale 20 permet d'adapter le régime du dispositif selon l'invention à la nature du liquide à traiter. Comme on peut le comprendre à présent, on met à profit le mouvement du liquide 3 au voisinage du bord supérieur de l'entonnoir 11 pour y incorporer un supplément d'air, ce qui permet de réaliser cette incorporation de manière passive, c'est-à-dire sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à une source d'énergie supplémentaire. En substituant les moyens d'incorporation d'air 17, 18 aux moyens d'injection d'air ou en complétant ceux-ci avec ceux-là, selon le volume de liquide à traiter et/ou la charge de ce liquide en matières organiques, on peut améliorer notablement le bilan énergétique global du dispositif de brassage et d'aération par rapport à la technique antérieure. On va à présent passer en revue d'autres modes de réalisation comprenant des moyens mobiles permettant de compléter l'effet d'incorporation d'air obtenu avec les moyens périphériques 17, 18.
Dans le troisième mode de réalisation représenté à la Figure 5, le dispositif comprend un second organe anti-vortex 40 disposé à l'intérieur de la gaine 12 et au- dessus de l'hélice principale 13.
Ce second organe anti-vortex 40 est formé par au moins deux plaques 40a verticales et prolongées chacune vers le haut par une nervure de renfort 41 s'étendant jusqu'à l'extrémité supérieure de ladite gaine 12.
De préférence, le second organe anti-vortex 40 est formé par quatre plaques 40a verticales uniformément réparties à l'intérieur de la gaine 12 et prolongées chacune vers le haut par une nervure de renfort 41.
Le second organe anti-vortex 40 permet de créer un effort de friction sur le liquide 3, lequel effort engendre des remous facilitant l'incorporation d'air dans le liquide 3. Selon une variante représentée à la Figure 6, le dispositif comprend un accélérateur de liquide à l'intérieur de la gaine 12.
Cet accélérateur de liquide est formé par une hélice secondaire 45 disposée au- dessus du second organe anti-vortex 40 et solidaire en rotation de l'arbre 14.
L'hélice secondaire 45 a un pas orienté dans le même sens que le pas de l'hélice principale 13.
De plus, l'accélérateur de liquide comprend également un organe anti-vortex 46 disposé au-dessus de l'hélice secondaire 45 et à l'intérieur d'une cheminée cylindrique 47.
La cheminée 47 est fixée sur le bord interne des nervures de renfort 41 de façon à ménager avec la gaine 12 et entre les nervures de renfort 41 des passages 48 pour le liquide.
L'hélice secondaire 45, l'organe anti-vortex 46 et la cheminée 47 sont situés entre les deux séries de fenêtres 21 et 22 qui sont, dans cette variante, pourvues de manchons de réglage 25, 26. La rotation de l'hélice principale 13 provoque une aspiration du liquide 3 dans la gaine 12 par les fenêtres 21 et 22 de telle sorte que ce liquide 3 circule en continu de haut en bas dans cette gaine 12.
De plus, du fait de la rotation de l'hélice secondaire 45, l'aspiration du liquide 3 dans la gaine 12 par les fenêtres 21 et 22 est accélérée et une partie du liquide remonte par les passages 48 ménagés entre la gaine 12 et la cheminée 47 ce qui accentue encore ce phénomène d'accélération du liquide à l'intérieur de ladite gaine 12.
L'organe anti-vortex 46 empêche la rotation du liquide dans la cheminée 47.
L'accélération et l'aspiration du liquide ont pour effet de soumettre celui-ci à d'importants remous favorisant l'incorporation d'air à ce liquide.
Cette variante convient notamment pour des produits qui sont particulièrement moussants.
En effet, du fait de l'accélération de l'aspiration du liquide 3 à l'intérieur de la cheminée 47 et d'une recirculation d'une partie de ce liquide dans les passages 48, la mousse flottant à la surface du liquide 3 est aspirée à l'intérieur de ladite cheminée 47.
Selon une variante représentée à la Figure 7, le dispositif comporte des moyens d'aération de la surface du liquide 3 à l'intérieur de la cuve 1.
Comme cela est représenté sur cette figure, les moyens d'aération de la surface du liquide 3 sont formés par une hélice secondaire 50 disposée au-dessus du second organe anti-vortex 40 et solidaire en rotation de l'arbre 14.
Cette hélice secondaire 50 a un pas inversé par rapport au pas de l'hélice principale 13.
Les moyens d'aération de la surface du liquide 3 comprennent également un organe anti-vortex 51 disposé au-dessus de l'hélice secondaire 50 et à l'intérieur d'une cheminée cylindrique 52.
La cheminée 52 est fixée sur les bords internes des nervures de renfort 48 de façon à ménager avec la gaine 12 et lesdites nervures de renfort 48 des passages 55 pour le liquide 3.
L'hélice secondaire 50 et l'organe anti-vortex 51 sont situés entre les deux séries de fenêtres 21 et 22 et la cheminée 52 s'étend sensiblement de la partie médiane de la première série de fenêtres 21 jusqu'au bord supérieur de la seconde série de fenêtres 22.
Un couvercle 53 est monté sur l'arbre 14 au-dessus du bord supérieur de la cheminée 52. La position verticale du couvercle 53 est réglable de façon à ménager avec le bord supérieur de la cheminée 52 un passage 54 réglable.
La rotation de l'hélice principale 13 provoque une aspiration du liquide 3 par les fenêtres 21 et 22 de telle sorte que ce liquide 3 circule de bas en haut dans la gaine 12.
Ainsi, une partie du liquide 3 est aspirée dans la gaine 12 par les fenêtres 22 et une autre partie du liquide 3 est aspirée par les fenêtres 21 et circule de haut en bas dans les passages 55 ménagés entre la cheminée 52 et la gaine 12.
De plus, compte tenu du pas de l'hélice secondaire 50 qui est inversé par rapport au pas de l'hélice principale 13, une partie du liquide est aspirée dans la cheminée 52 de bas en haut et est projetée dans l'air sur la surface du liquide 3 à l'intérieur de l'entonnoir 11 en passant par le passage 54.
Ainsi, la projection d'une partie du liquide permet d'incorporer de l'air à ce liquide et, par ailleurs, de diminuer la formation de mousse à la surface de ce liquide.
L'organe anti-vortex 51 empêche la rotation du liquide dans la cheminée 52 au- dessus de l'hélice secondaire 50. Dans cette variante également, le débit de liquide 3 dans la gaine 12 peut être réglé en déplaçant les manchons 25 et 26 par rapport aux fenêtres 21 et 22.
Selon un quatrième mode de réalisation représenté aux Figures 8 à 10, le dispositif selon l'invention comprend une pompe à vortex 60 d'aspiration de la surface du liquide à l'intérieur de la gaine 12. Cette pompe à vortex 60 est disposée au-dessus du second organe anti-vortex
40 et au niveau de la première série de fenêtres 21.
Cette pompe à vortex 60 est entraînée en rotation par l'arbre 14 et comprend, d'une part, un plateau circulaire 61 fixé sur cet arbre 14 et muni sur sa face supérieure de pales 62 radiales et verticales et, d'autre part, une cheminée 63 fixée sur le bord supérieur desdites pales 62.
L'ensemble constitué par le plateau 61 , les pales 62 et la cheminée 63 est maintenu sur l'arbre 14 au moyen d'un manchon 61 a dont la position verticale sur cet arbre 14 est réglable.
Le manchon 61a est fixé sur ledit arbre 14 au moyen d'un organe constitué par exemple par une vis de fixation, non représentée.
Comme représenté sur les Figures 8 et 9, le bord supérieur des pales 62 est équipé d'une couronne 64 s'étendant vers l'extérieur de la cheminée 63.
Cette cheminée 63 s'étend vers le haut de la cuve 1 sensiblement de la partie médiane de la première série de fenêtres 21 jusqu'au bord supérieur des pales 62. Cette cheminée 63 ménage un passage interne 65 qui communique, à sa partie inférieure, avec l'intérieur de la gaine 12 par des passages annulaires 66 ménagés entre les pales 62 et entre la couronne 64 et le plateau 61.
De préférence, la cheminée 63 est conique et la conicité est dirigée vers la partie supérieure de la cuve 1 , comme représenté à la Figure 9. Selon une variante, la cheminée 63 peut être cylindrique. Les pales 62 sont planes ou incurvées et sont, de préférence, au nombre de trois, régulièrement réparties sur le plateau 61 , ainsi que représenté à la Figure 10.
La rotation de l'hélice principale 13 provoque une aspiration du liquide 3 dans la gaine 12 par les fenêtres 21 et 22 de telle sorte que ce liquide 3 circule en continu de haut en bas dans la gaine 12.
De plus, la rotation de la pompe à vortex 60 entraînée par l'arbre 14, c'est à dire la rotation de l'ensemble constitué par le plateau 61 , les pales 62 et la cheminée 63 provoque une aspiration de la surface du liquide 3 dans le passage 65 de telle sorte que ce liquide passe ensuite par les passages annulaires 66 et soit réinjecté dans la cuve 1.
Dans ce mode de réalisation, le réglage du débit de liquide par les manchons 25 et 26 à l'intérieur de la gaine 12 n'est pas nécessaire.
Sous l'effet de la pompe à vortex 60, le liquide 3 est soumis à d'importants remous favorisant l'incorporation d'air à ce liquide. Ce mode de réalisation convient particulièrement pour les produits très moussants du fait que la mousse flottant sur la surface du liquide 3 est aspirée par la pompe à vortex 60 ce qui permet d'éliminer rapidement et efficacement cette mousse.
Selon un cinquième mode de réalisation représenté aux Figures 11 et 12, le dispositif selon l'invention comprend une hélice monocanal 70 d'aspiration du liquide 3 à l'intérieur de la gaine 12.
Cette hélice monocanal 70 est disposée au-dessus du second organe anti- vortex 40 et au niveau de la première série de fenêtres 21.
L'hélice monocanal 70 est entraînée en rotation par l'arbre 14 et comprend, d'une part, un plateau circulaire 71 fixé sur cet arbre 14 et disposé au-dessus du niveau du liquide 3 dans la cuve 1 et, d'autre part, à l'intérieur du liquide 3, une plaque verticale
72 formant une spirale et fixée sur la face inférieure dudit plateau 71 autour de l'arbre
14.
Ainsi que représenté plus particulièrement à la Figure 12, la plaque 72 délimite une entrée latérale 73 du liquide s'étendant sur toute la hauteur de ladite plaque 72, un canal vertical 74 de circulation de ce liquide de haut en bas et une sortie inférieure 75 dudit liquide.
L'ensemble constitué par le plateau 71 et la plaque verticale 72 est maintenu sur l'arbre 14 au moyen d'un manchon 71a dont la position verticale sur cet arbre 14 est réglable. A cet effet, le manchon 71 a est fixé sur ledit arbre 14 au moyen d'un organe constitué par exemple par une vis de fixation, non représentée.
Le bord interne de la plaque verticale 72 comporte un déflecteur vertical 76 incliné en direction du centre de la spirale formée par ladite plaque 72.
D'autre part, la distance séparant la plaque 72 et l'axe de l'arbre 14 diminue progressivement, ainsi que représenté à la Figure 12.
La rotation de l'hélice monocanal 70 entraînée par l'arbre 19, c'est à dire la rotation de l'ensemble constitué par le plateau 71 et la plaque 72 dans le sens indiqué par la flèche sur la Figure 12, provoque une aspiration du liquide à l'intérieur de ladite plaque 72 par l'entrée latérale 73. Ce liquide est brassé à l'intérieur du canal vertical 74 et circule dans ce canal 74 de haut en bas pour être évacué à l'intérieur de la gaine 12 par la sortie inférieure 75.
Le déflecteur 76 améliore le brassage du liquide à l'intérieur du canal vertical 74 et évite un retour du liquide par l'entrée latérale 73.
Le brassage effectué par l'hélice monocanal 70 favorise l'incorporation d'air au liquide 3.
Selon un sixième mode de réalisation représenté sur les Figures 13 et 14, le dispositif selon l'invention comprend une hélice bicanaux 80 d'aspiration du liquide 3 à l'intérieur de la gaine 12.
Cette hélice bicanaux 80 est disposée au-dessus du second organe anti-vortex 40 et au niveau de la première série de fenêtres 21.
L'hélice bicanaux 80 est entraînée en rotation par l'arbre 14 et comprend, d'une part, un plateau circulaire 81 fixé sur cet arbre 14 et disposé au-dessus du niveau du liquide 3 dans la cuve 1 et, d'autre part, à l'intérieur du liquide 3, deux plaques verticales 82 et 83. Les plaques verticales 82 et 83 sont fixées sur la face inférieure du plateau 80 et ont chacune la forme de deux demi-coquilles qui sont opposées et décalées l'une par rapport à l'autre ainsi que représenté à la Figure 14.
Les deux plaques 82 et 83 délimitent deux entrées latérales 84 et 85 du liquide, deux canaux 86 et 87 de circulation de ces liquides de haut en bas et une sortie inférieure 88 dudit liquide.
L'ensemble constitué par le plateau 81 et les plaques verticales 82 et 83 est maintenu sur l'arbre 14 au moyen d'un manchon 81a dont la position verticale sur cet arbre 14 est réglable.
Le manchon 81a est fixé sur l'arbre 14 au moyen d'un organe constitué par exemple par une vis de fixation, non représentée. Comme représenté plus particulièrement à la Figure 14, le bord de chaque plaque 82 et 83 situé en regard du canal 86 ou 87 délimité par l'autre plaque comporte un déflecteur vertical, respectivement 89 et 90.
La rotation de l'hélice bicanaux 80 entraînée par l'arbre 14, c'est à dire la rotation de l'ensemble constitué par le plateau 81 et les deux plaques verticales 82 et 83 dans le sens indiqué par la flèche sur la Figure 14 provoque une aspiration du liquide 3 par les fenêtres 21.
Ce liquide pénètre par les entrées latérales 84 et 85 et est brassé à l'intérieur des canaux 86 et 87 et circule de haut en bas à l'intérieur de ces canaux 86 et 87, puis est ensuite évacué dans la gaine 12 par la sortie inférieure 88.
Les déflecteurs 89 et 90 augmentent le brassage du liquide à l'intérieur des canaux 86 et 87 et évitent que ce liquide reflue par les entrées latérales 84 et 85.
Sous l'effet du brassage provoqué par l'hélice bicanaux 80, on favorise l'incorporation d'air dans le liquide 3. Dans ces deux derniers modes de réalisation, le réglage du débit de liquide par les manchons 25 et 26 de la gaine 12 n'est pas nécessaire et ces deux derniers modes de réalisation sont plus particulièrement utilisés dans le cas où le niveau de liquide à l'intérieur de la cuve 1 est variable.
Pour améliorer le débit de l'hélice monocanal 70 ou de l'hélice bicanaux 80, une hélice de pompage, non représentée, peut être disposée sur l'arbre 14 au-dessous de l'hélice monocanal ou au-dessous de l'hélice bicanaux.
Le dispositif selon l'invention s'applique par exemple au traitement de l'eau, des effluents urbains, des eaux usées industrielles, des graisses par biodégradation, des matières de vidange, des déchets d'élevage et d'une manière générale à tous produits industriels biodégradables.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre d'exemple illustratif et non limitatif.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (10) pour brasser et aérer un liquide (3) dans une cuve de traitement (1 ), comprenant :
- au moins un entonnoir (11) destiné à être disposé dans la partie supérieure de ladite cuve (1) en ménageant un passage (11 a) avec cette cuve (1),
- au moins une gaine (12) reliée audit entonnoir (1 1) et destinée à s'étendre en direction du fond de ladite cuve (1), ladite gaine (12) comportant au moins une ouverture (12a, 12b) dans chacune de ses parties supérieure et inférieure,
- au moins une hélice principale (13) située dans ladite gaine (12), - des moyens (14, 15) pour entraîner ladite hélice (13) en rotation, et
- des moyens (17, 18 ; 21 ; 40 ; 45, 46, 47 ; 50, 51 , 52 ; 60 ; 70 ; 80) pour incorporer de l'air audit liquide, caractérisé en ce que lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent, outre le bord supérieur dudit entonnoir (11), des moyens périphériques disposés au voisinage de ce bord, adaptés pour incorporer audit liquide (3) de l'air à la pression atmosphérique sous le seul effet du mouvement dudit liquide (3).
2. Dispositif (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens périphériques comprennent une pluralité de saillies (17) réparties sur le bord supérieur dudit entonnoir (11).
3. Dispositif (10) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens périphériques comprennent un organe annulaire (18) s'étendant à l'intérieur dudit entonnoir (1 1).
4. Dispositif (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit organe annulaire (18) est conformé en gouttière annulaire.
5. Dispositif (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit organe annulaire (18) est conformé en grille annulaire.
6. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que ladite gaine (12) s'étend jusqu'au-dessus du bord supérieur dudit entonnoir (1 1), et en ce que lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent au moins une fenêtre (21) formée dans la partie supérieure de ladite gaine (12).
7. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent des moyens anti-vortex (40) disposés à l'intérieur de ladite gaine (12) au-dessus de ladite hélice principale (13).
8. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent un accélérateur (45, 46, 47) de liquide (3) à l'intérieur de ladite gaine (12).
9. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent des moyens d'aération (50, 51 , 52) de la surface dudit liquide (3).
10. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent une pompe à vortex (60) à l'intérieur de ladite gaine (12).
1 1. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent une hélice monocanal (70) à l'intérieur de ladite gaine (12).
12. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent une hélice bicanaux (80) à l'intérieur de ladite gaine (12).
13. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite hélice principale (13) est du type à flux majoritairement axial.
14. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens anti-vortex (40) disposés à l'intérieur de ladite gaine (12) au-dessous de ladite hélice principale (13).
15. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens dynamiques de brassage.
16. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens statiques de brassage par turbulence
(30) disposés à l'intérieur de ladite gaine (12).
17. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour aspirer à l'intérieur de ladite gaine (12) de la mousse (23) formée à la surface dudit liquide (3).
18. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'injection d'air sous pression dans ladite gaine (12).
19. Cuve (1) de traitement de liquide, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif (10) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
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