FR2525488A1 - Procede et appareil de filtration d'une suspension - Google Patents

Abstract

A.PROCEDE ET APPAREIL DE FILTRATION D'UNE SUSPENSION A L'AIDE D'AU MOINS UN ENSEMBLE DE MEMBRANES A FIBRES CREUSES POREUSES 4. B.SELON LE PROCEDE UNE PORTION DE LA SUSPENSION QUI DEBORDERAIT DU RECIPIENT DE FILTRATION 1 PAR SUITE DE L'INTRODUCTION DU GAZ DE CONTREBALAYAGE EST PRELEVEE DE CE RECIPIENT AVANT LE CONTREBALAYAGE. L'APPAREIL POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE COMPREND UNE CLOISON 2 DIVISANT LE RECIPIENT EN DEUX REGIONS A, B ET LE RECIPIENT DE FILTRATION 1 COMPREND UN ORIFICE 11 D'EVACUATION DE LA SUSPENSION DEBORDANT SITUE A UN NIVEAU INFERIEUR A CELUI DE L'ORIFICE 10 D'EVACUATION DU GAZ DE CONTREBALAYAGE DU RECIPIENT, ET UN BOITIER DE PROTECTION 3 DESTINE A RECEVOIR AU MOINS UN ENSEMBLE DE FILTRES MEMBRANEUX. C.APPLICATION: FILTRATION DE RESIDUS INDUSTRIELS Y COMPRIS LES RESIDUS RADIO-ACTIFS.

Description

1 La présente invention concerne un procédé et un appareil de filtration

d'un liquide contenant une matière en suspension à l'aide d'une membrane poreuse en polymère de type à fibres creu- ses, ces membranes étant réunies les unes aux autres, mais main- 5 tenues ouvertes, à leur extrémité supérieure, tandis qu'elles sont libres mais fermées à leur extrémité inférieure Elle a trait notamment à un tel procédé et appareil caractérisé en ce que le liquide contenant de la matière en suspension, c'est-à- dire une suspension, est empêché d'être entraîné par le gaz de 10 contrebalayage vers l'extérieur de l'appareil lorsqu'on nettoie le filtre membraneux à l'aide du gaz de contrebalayage. Les membranes poreuses en polymère de type à fibres creuses (ces filtres à membrane étant désignés ci-après "membrane de type à fibres creuses" pour la convenance) ont été utilisées indus- 15 triellement pour l'ultrafiltration et l'osmose inverse parce qu'elles assurent une grande surface filtrante et présentent une résistance à la pression et une résistance chimique excellentes. Toutefois, une telle membrane de type à fibres creuses permet à la matière en suspension de s'attacher à sa surface en 20 quantité accroissante au fur et à mesure de la durée de la fil- tration, ce qui se traduit par une diminution des performances de filtration Pour régénérer les performances filtrantes, on a proposé un procédé qui consiste à introduire de l'air de manière continue dans le système de filtrage selon un parcours opposé à 25 celui emprunté lors de l'opération de filtration, non seulement pour créer de nombreuses bulles d'air au niveau de la membrane pour arracher la matière en suspension qui s'y attache, mais aussi pour faire vibrer la membrane par l'air introduit afin de dégager la matière qui s'y attache (demande de brevet japonaise 30 53-108882). Ce procédé permet en effet d'arracher la matière en suspen- sion déposée sur la membrane mais il est désavantageux en ce que, du fait que le contrebalayage par l'air s'effectue dans un réci- pient de filtration rempli de la suspension devant être filtrée, 35 une quantité de la suspension correspondant au volume d'air de contrebalayage retenu dans le récipient de filtration sera obli-

2 gatoirement entraînée avec l'air par l'orifice de sortie de l'air de contrebalayage vers l'extérieur du récipient Si la matière en suspension dans le liquide ainsi entraînée vers l'extérieur du récipient de filtration est constituée d'une matière en suspen- 5 sion radio-active évacuée de centrales nucléaires, de matière en suspension contenant des substances nocives évacuées par des ins- tallations chimiques, médicales, alimentaires ou analogues, il est peu désirable que l'air entraîné par la matière en suspension ou contenant une telle matière soit évacuée à l'extérieur du 10 système de filtration afin d'éviter la pollution ou la contamina- tion de l'environnement. Les gaz de contrebalayage utilisés peuvent comprendre des gaz inertes, tels que l'air ou l'azote, qui sont inertes vis-à- vis des liquides ou des matières en suspension devant être trai- 15 tées Parmi les gaz inertes, l'air et l'azote s'avèrent très pratiques. Dans le récipient de filtration, il est souhaitable que les ensembles de membranes de type à fibres creuses soient logées chacun dans un bottier protecteur afin d'éviter leur détériora- 20 tion par suite de leur enchevêtrement. Un but de la présente invention est de fournir un procédé permettant d'éviter la contamination évoquée ci-dessus en minimisant la quantité de suspension entraînée par le gaz de contreba- layage. 25 Un second but de l'invention est de réaliser un appareil de filtration pour la mise en oeuvre de ce procédé. Un troisième but de l'invention est de réaliser un boîtier protecteur dans lequel peut être logé un ensemble de membranes de type à fibres creuses. 30 Pour atteindre ces buts, la présente invention a pour objet ( 1) un procédé qui consiste à retirer préalablement d'un réci- pient de filtration une quantité d'une suspension à filtrer correspondant à une portion de la suspension débordant le récipient de filtration en raison du contrebalayage avec un gaz dans 35 celui-ci lorsque les ensembles de membranes de type à fibres creuses sont nettoyés par des techniques de contrebalayage par

3 gaz, ( 2) un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé et ( 3) un bottier de protection 'des ensembles de membranes de type à fibres creuses. Plus précisément, dans un procédé comprenant la filtration 5 d'une suspension à-l'aide d'au moins un ensemble de membranes de type à fibres creuses pour en séparer le filtrat et ensuite le nettoyage des filtres a membranes à l'aide d'un gaz de contreba- layage pour dégager la matière en suspension déposée sur les fil- tres à membranes, le procédé conforme à l'invention se carac- 10 térise en ce que la suspension de laquelle le récipient de fil- tration est rempli est préalablement retirée du récipient en une quantité déterminée correspondant à une portion de la suspension débordant du récipient en raison du contrebalayage des filtres à membranes à l'aide d'un gaz, après quoi on effectue le contrebalayage avec un gaz. Dans l'appareil de filtration comprenant un compartiment à filtrat muni d'un orifice de sortie du filtrat et un orifice d'admission du gaz de contrebalayage, un compartiment de la suspension à filtrer muni d'un orifice d'admission d'une suspension 20 à filtrer, d'unorifice de sortie d'une suspension et d'unorifice d'admission d'un gaz de contrebalayage et au moins un ensemble de filtres à membranes de type à fibres creuses, la suspension étant filtrée par le filtre à membranes pour séparer un filtrat de la suspension, après quoi les filtres à membranes sont nettoyés à 25 l'aide du gaz de contrebalayage, l'appareil de filtration confor- me à l'invention se caractérise en ce qu'une cloison est prévue non seulement pour porter ladite membrane mais aussi pour séparer le compartiment de suspension du compartiment de filtrat dans le récipient de filtration et en ce qu'un orifice de sortie de la 30 suspension débordante est prévu dans le compartiment de suspen- sion à une position située au-dessous de l'orifice de sortie du gaz de contrebalayage. On va décrire ci-après avec plus de détails le procédé et l'appareil de filtration d'une suspension ainsi que le boîtier de 35 protection des filtres à membranes. Les membranes de type à fibres creuses conformes à la pré- sente invention peuvent être utilisées pour la microfiltration ou

4 l'ultrafiltration et elles permettent à de l'air comprimé de former des bulles sur un côté des membranes lorsque l'air compri- mé est introduitde l'autre côté Des membranes de type à fibres creuses classiques pour l'ultra filtration comprennent celles 5 ayant comme membrane active une couche de structure dense ; les membranes classiques, qui ne permettent pas à un gaz comprimé de les traverser en formant des bulles lorsque de l'air comprimé est dirigé sur les membranes, ne se prêtent pas au procédé de l'in- vention Les membranes de type à fibres creuses utilisées peuvent 10 être obtenues, par un procédé humide ou sec, à partir de l'acéta- te de cellulose, du polyacrynolitrile, des esters d'acide métha- crylique, des polyamides, des polyesters, de l'alcool polyvinyli- que, des polyoléfines ou analogue. Plus précisément, les membranes obtenues à partir de 15 l'alcool polyvinylique (PVA) ont une structure dans laquelle des pores fines d'un diamètre moyen de 0,02 à 2/ m sont réparties sensiblement uniformément sur la section transversale de la membra- ne, et elles présentent un point de formation de bulles de 0,1-20, ce qui facilite la génération de bulles Ainsi, elles 20 sont excellentes pour réaliser les membranes de type à fibres creuses utilisées dans l'invention Les membranes de type à fi- bres creuses utilisées dans l'invention se composent d'au moins un ensemble ou faisceau de plusieurs dizaines-plusieurs centaines de milliers de fibres creuses d'un diamètre extérieur chacune 25 d'environ 300-3 000 tm et d'une épaisseur de paroi d'environ 50-500 e m Au moins un tel ensemble ou faisceau constitue la mem- brane de type à fibres creuses dans l'appareil de filtration. Afin d'éviter la rupture des ensembles des membranes de type à fibres creuses, provoquée par l'interférence entre eux de ces 30 ensembles, il est souhaitable de protéger les ensembles en les disposant dans un boîtier de protection, tel qu'un boîtier cylin- drique Plus précisément, la technique de contrebalayage permet de manière efficace d'arracher ou de dégager la matière en sus- pension déposée sur les membranes, toutefois, le passage du gaz 35 de contrebalayage à travers les ensembles de membranes fera vibrer et s'étaler ces dernières notamment à leur partie inférieure

5 de sorte qu'elles s'entremêlent, ce qui conduit à la rupture ou à la détérioration de ces membranes Par conséquent, des procédés ont été proposés qui consistent à protéger les membranes assem- blées dans un bottier de forme allongée, toutefois aucun boîtier 5 n'a été réalisé jusqu'à présent pour protéger les ensembles de filtres à membranes. Le bottier de protection conforme à l'invention est d'une structure permettant un contrebalayage efficace et satisfaisant et s'avère particulièrement utile pour le traitement de liquides 10 contenant une matière nocive telle qu'une matière radio-active en suspension Ainsi, le boîtier de protection dans lequel un ensem- ble ou des ensembles de membranes de type à fibres creuses sont installées conformément à l'invention se caractérise par le fait que : 15 ( 1) le bottier lui-même est constitué d'un morceau d'un tuyau cylindrique, ( 2) le bottier est doté d'au moins un orifice d'évacuation du gaz de balayage usé en une position qui est située à un niveau supérieur h l'extrémité inférieure d'un corps en forme de ruban 20 entourant l'ensemble de membranes de type à fibres creuses fixées les unes aux autres à leur extrémité supérieure et qui est à proximité de la portion fixe de la membrane de type à fibres creuses et ( 3) l'extrémité inférieure du boîtier est à un niveau plus 25 bas que celle de l'ensemble de membranes de type à fibres creu- ses. Le bottier cylindrique conforme à l'invention peut être en acier inoxydable, matière plastique ou analogue Lorsque les ensembles de membranes de type à fibres creuses doivent être 30 jetées lorsqu'elles sont usées, elles peuvent être incinérées si elles sont logées dans un bottier en matière plastique ; par con- séquent, si de tels ensembles logés dans un boîtier en matière plastique, après avoir traité un liquide contenant une matière radio-active en suspension, doivent être détruites par incinéra- 35 tion puisqu'elles sont logées dans un boîtier en matière plasti- que, il y aura une moindre quantité de déchêts radio-actifs secondaires provenant des matières incinérées.

6 Les liquides contenant la matière en suspension en ce qui concerne la présente invention comprennent les résidus liquides radio-actifs provenant de centrales nucléaires ainsi que les ré- sidus liquides contenant des matières nocives provenant des in- 5 dustries chimiques, médicales et alimentaires. En outre, la pression de l'air comprimé utilisée pour le contrebalayage doit être suffisante pour créer de nombreuses bulles à travers les filtres à membranes La pression doit être entre 0,1 et 20 atmosphères, de préférence entre 2 et 5 atmosphè- 10 res. La quantité de la portion débordante d'une suspension devant être retirée avant le contrebalayage avec un gaz conformément à l'invention doit être essentiellement telle que la suspension n'est pratiquement pas entraînée par le gaz de contrebalayage Le 15 prélèvement de la portion prédéterminée de la suspension peut être effectué à travers un orifice de sortie de la suspension à filtrer prévu à la partie inférieure du récipient de filtration ou bien le prélèvement de la portion débordante de la suspension peut être effectué par un orifice de sortie de la suspension dé- 20 bordante prévu dans le récipient de filtration à un niveau inférieur à l'orifice de sortie du gaz de contrebalayage. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 25 la figure 1 est une vue en coupe, avec arrachement, d'un exemple de l'appareil de filtration conforme à l'inven- tion ; la figure 2 est un diagramme d'écoulement dans un procédé conforme à l'invention pour la filtration d'une suspension 30 radio-active à l'aide d'un appareil de filtration conforme à l'invention ; la figure 3 est une vue en coupe d'un boîtier de protec- tion conforme à l'invention ; et la figure 4 est une vue schématique en coupe d'un autre 35 exemple d'un appareil de filtration conforme à l'inven- tion.

7 On va décrire l'appareil conforme à l'invention en se réfé- rant à la figure 1. Un récipient de filtration contient des ensembles 4 de membranes de type à fibres creuses, ce récipient étant divisé par 5 une cloison 2 en des régions supérieure et inférieure qui consti- tuent respectivement une région de filtrat A et une région d'ali- mentation B La cloison 2 est en outre équipée d'un ou de plu- sieurs boîtiers cylindriques de protection 3 contenant chacun un ensemble de membranes h fibres creuses 4 Les boîtiers cylindri- 10 ques 3 sont percés chacun d'au moins un trou 5. La région de filtrat A du récipient de filtration 1 est dotée d'un orifice 6 d'évacuation de filtrat et d'un orifice 7 d'admission d'un gaz de contrebalayage, tandis que la région- d'alimentation B est dotée d'un orifice 8 d'admission d'une sus- 15 pension, d'un orifice 9 d'évacuation de la suspension et d'un orifice 10 d'évacuation d'un gaz de contrebalayage En outre, la région d'alimentation B est dotée d'un orifice 11 d'évacuation d'une portion débordante de la suspension, ce qui constitue une caractéristique importante de l'invention, en une position située 20 à un niveau inférieur à celui de l'orifice 10 d'évacuation du gaz de contrebalayage On va décrire ci-après le procédé de filtration en utilisant l'appareil de filtration conforme à l'invention. On introduit un liquide contenant une matière en suspension 25 (c'est-à-dire une suspension) par l'orifice d'admission de sus- pension 8 dans la région d'alimentation B du récipient de filtra- tion 1 La matière en suspension est interceptée ou filtrée par l'ensemble de membranes de fibres creuses 4 pour obtenir un fil- trat qui:passe par l'intérieur des fibres creuses vers la région 30 de filtrat A avant d'être évacuée par l'orifice 6 d'évacuation de filtrat vers l'extérieur du récipient 1 La matière en suspension s'attache ou se dépose sur les filtres à membranes dans une quan- tité accroissante au fur et à mesure de l'opération de filtra- tion, ce qui diminue les performances filtrantes des filtres à 35 membranes On arrête l'opération de filtration à ce stade et on introduit sous pression un gaz de contrebalayage dans l'intérieur

8 des fibres creuses des ensembles 4 par l'orifice 7 d'admission de gaz de contrebalayage prévu dans la région de filtrat A Pour l'introduction du gaz de contrebalayage sous pression, il est né- cessaire de maintenir les membranes des ensembles 4 immergées 5 dans le liquide parce que l'efficacité du contrebalayage dimi- nuera si les membranes auxquelles s'attache la matière en suspen- sion se sèchent Le gaz de contrebalayage traverse les membranes à pores fines des ensembles 4 pour créer de nombreuses bulles, ce qui a pour effet d'arracher simultanément la matière déposée afin 10 de nettoyer les membranes, après quoi le gaz de contrebalayage est évacué du récipient de filtration 1 par l'orifice 10 A ce stade, le liquide contenant une grande quantité de matières en suspension monte en moussant et augmente en volume apparent d'un volume égale au volume du gaz de contrebalayage retenu dans le 15 liquide, le supplément de volume apparent de la suspension mous- sante étant ensuite entraîné avec le gaz de contrebalayage à travers l'orifice d'évacuation 10 Si la suspension ainsi entraî- née avec le gaz est une suspension contenant de la matière radio-active, comme on l'a déjà mentionné, il faut minimiser cet 20 entraînement parce qu'il tend à répandre la contamination provo- quée par la matière radio-active. Afin d'éliminer cet inconvénient dans une grande mesure dans la pratique de l'invention, une quantité de suspension correspon- dant au gaz de contrebalayage retenu est soutirée avant le 25 contrebalayage avec le gaz, du récipient de filtration 1 à travers l'orifice 11 d'évacuation de la suspension débordante prévue en une position située à un niveau inférieur à celui de l'orifice 10 d'évacuation du gaz de contrebalayage et ensuite on effectue le contrebalayage, ce qui permet de minimiser la quanti- 30 té de liquide contenant de la matière en suspension par l'orifice d'évacuation de gaz 10. On va décrire ci-après un procédé d'épuration de liquide radio-actif contenant de la matière radio-active en suspension à l'aide d'un appareil de filtration. 35 Les liquides contenant des déchets radio-actifs et des li- quides radio-actifs contenant des résidus aqueux radio-actifs ou

9 analogue doivent être éliminés complètement en respectant des conditions rigoureuses du point de vue de la sécurité Le procédé et l'appareil de filtration conformes à l'invention peuvent être avantageusement utilisés à cette fin. 5 La figure 2 représente un procédé d'épuration d'un liquide radio-actif à l'aide d'un appareil conforme à l'invention La ré- férence 1 désigne un récipient de filtration contenant des mem- branes de type à fibres creuses 4 Le numéro 23 désigne une cuve qui reçoit un liquide débordant du récipient de filtration 1 Le 10 numéro 24 désigne un appareil d'épuration du gaz de contrebalaya- ge usé, comprenant un dispositif de dissipation du brouillard 25. On introduit dans le récipient de filtration 1 par une ligne d'alimentation 26 un liquide radio-actif contenant de la matière radio-active en suspension Le liquide introduit est filtré par 15 les membranes de type à fibres creuses 4 pour éliminer la matière radio-active en suspension, obtenant de ce fait un filtrat Le filtrat ainsi obtenu est évacué vers l'extérieur du récipient 1 par une ligne 27 en vue de sa réutilisation comme liquide épuré ou il est éliminé du système Lorsque la matière déposée sur les 20 membranes 4 diminue sensiblement les performances filtrantes de celle-ci, on envoie sous pression un gaz de contrebalayage qui traverse la membrane 4 pour rétablir les performances de ces mem- branes Selon le procédé de l'invention, toutefois, une partie du liquide dans le récipient de filtration est introduite, avant 25 d'envoyer le gaz de contrebalayage dans le récipient de filtra- tion, par une ligne d'évacuation du liquide débordant 28 dans une cuve de réception de liquide débordant i 3 dans une proportion telle que le niveau de liquide dans la cuve 23 atteint lé niveau d'un orifice d'évacuation du liquide débordant conduisant à la 30 ligne d'évacuation 28 Ensuite, on introduit de l'air sous pres- sion par une ligne d'admission de gaz de contrebalayage 29 dans le récipient de filtration 1 pour arracher et éliminer la matière radio-active déposée sur les membranes 4. Le gaz de contrebalayage passe par une ligne d'évacuation du 35 gaz de contrebalayage 30 vers l'extérieur du récipient de filtra- tion 1 Du fait que le liquide débordant est évacué par la ligne

10 28 vers l'extérieur du récipient de filtration 1, le gaz de contrebalayage évacué par la ligne 30 n'entraînera pratiquement pas de liquide contenant de la matière en suspension Dans ce cas, toutefois, il faut toujours éliminer même une petite quanti- 5 té de la matière en suspension contenue dans le liquide entraîné par le gaz de contrebalayage évacué, du point de vue de la radio-activité du liquide radio-actif. Par conséquent, le gaz de contrebalayage entraînant un brouillard contenant une quantité minime de la matière en suspen- 10 sion, gaz qui est évacué par la ligne d'évacuation 30, est reçu temporairement dans la cuve de liquide de débordement 23. Le gaz de contrebalayage reçu ainsi dans la cuve 23 est dé- barrassé de la quantité minime de matière en suspension, passe par une ligne 31 dans le dispositif d'épuration 24 comprenant un 15 dispositif 25 rempli de mailles métalliques pour débarrasser le gaz entièrement de la matière en suspension restante avant de l'évacuer par une ligne d'évacuation de gaz épuré 32 En outre, et pour éviter une hausse du niveau de radio-activité de la cana- lisation conduisant à l'orifice d'évacuation du dispositif 25 de 20 l'appareil d'épuration du gaz de contrebalayage 24, une telle hausse étant provoquée par le brouillard déposé sur la canalisa- tion, le filtrat obtenu dans le récipient de filtration 1 est envoyé, selon le besoin, par une ligne de liquide de nettoyage 3, comme ligne de dérivation du filtrat, dans l'appareil d'épuration 25 24 pour nettoyer la canalisation Le filtrat utilisé pour ce - nettoyage passe ensuite dans une ligne d'évacuation du liquide de nettoyage usé 34 vers la cuve 23. Le liquide de contrebalayage, c'est-à-dire le liquide conte- nant de la matière en suspension concentrée dans le récipient de 30 filtration 1, passe par une ligne d'évacuation de liquide de contrebalayage 35 vers la cuve 23 Les liquides ainsi accumulés dans la cuve 23 sont refoulés par une pompe 36 vers une cuve de stockage, une installation de solidification à ciment, bitumen ou matière plastique, ou autre. 35 Le boîtier de protection 3 utilisé de préférence conformément à l'invention sera décrit ci-après en se référant à la figu- re 3.

il Dans le boîtier de protection 3 représenté sur la figure 3, les nombreuses fibres creuses de l'ensemble de membranes à fibres creuses 4 sont reliées ensemble à leur extrémité supérieure à l'aide d'un liant et sont fermées à leur extrémité inférieure par 5 un liant Ainsi, elles sont réunies à l'extrémité supérieure, cette extrémité supérieure étant maintenue ouverte, et sont li- bres ailleurs qu'à l'extrémité supérieure, l'extrémité inférieure étant fermée (la partie fixe des fibres creuses étant indiquées ci-après par la référence 12) En outre, la partie fixe 12 des 10 fibres est entourée d'un élément en forme de ruban 14 envinylon (fibres synthétiques dérivées de l'alcool polyvinylique) en un matériau tissé, en caoutchouc ou autre pour former une couche protectrice de la partie fixe'des fibres 12 Il est préférable que la partie supérieure de l'élément en forme de ruban 14 soit 15 fixée sur la partie fixe 12. Un ensemble de montage D permettant de monter la partie fixe 12 des fibres sur la cloison 2 comprend un cylindre de montage 15 fixé par vis sur la cloison 2 au niveau du trou destiné à rece- voir l'ensemble de montage D et l'ensemble de fibres creuses 4 20 maintenues à l'intérieur de celui-ci, une collerette 13 située à la partie supérieure de la partie fixe des fibres 12 et un cylin- dre de fixation 16 destiné à comprimer et à immobiliser la colle- rette 13 Le cylindre de fixation 16 s'emboîte dans le cylindre de montage 15 duquel il est rendu solidaire par vissage Au 25 sommet du cylindre de montage, on prévoit une poignée 17 permet- tant de visser le cylindre de montage 15 contenant l'ensemble de membranes de fibres creuses 4 dans le trou de réception de la cloison 2- Les numéros 18 et 19 indiquent respectivement des joints. 30 Le boîtier de protection 3 est constitué d'un cylindre qui présente une surface intérieure 10 et qui est ouvert en bas et dont le haut est rendu solidaire de la partie inférieure du cy- lindre de montage 15 par vissage ou collage. Le boîtier de protection 3 dans lequel a été introduit et 35 immobilisé l'ensemble de membranes à fibres creuses 4 est percé d'un ou de plusieurs trous 5 permettant l'évacuation d'un gaz, ce

12 trou ou ces trous étant positionnés à proximité de la partie fixe 12 des fibres de l'ensemble de membranes à fibres creuses 4 et à un niveau plus élevé que l'extrémité inférieure 14 a de l'élément en forme de ruban 14 entourant l'ensemble de membranes à fibres 5 creuses 4. Le ou les trous d'évacuation des gaz 5 servent à évacuer un gaz de contrebalayage qui, au moment du contrebalayage est intro- duit à l'intérieur de l'ensemble de membranes à fibres creuses 4 et passe sur la paroi intérieure du boîtier de protection 3 Si 10 le ou les trous d'évacuation-des gaz 5 occupent une position si- tuée au-dessous de l'élément en forme de ruban 14, lors du contrebalayage les fibres creuses seront entraînées par le gaz évacué et sortiront par le trou ou les trous et seront endomma- gées et la portion des fibres creuses qui n'est pas immergée 15 dans le liquide n'est pas bien contrebalayée parce que, dans ce cas, le niveau de liquide dans la région d'alimentation B est inférieure à l'élément en forme de ruban 14 La section de passage du trou ou des trous d'évacuation de gaz peut avoir une forme circulaire, carrée ou peut-être en forme de fente orientée cir- 20 conférentiellement ou une forme analogue. Le diamètre intérieur du boîtier de protection 3 doit être déterminé en fonction du diamètre extérieur de l'ensemble de membranes à fibres creuses 4 devant être logées dans le boîtier 3. L'utilisation d'un boîtier de protection d'un diamètre intérieur 25 trop petit aura pour conséquence une diminution du mouvement des fibres creuses et de l'efficacité du contrebalayage, tandis que l'utilisation d'un boîtier de protection d'un diamètre intérieur trop grand aura pour conséquence l'étalement des extrémités li- bres des fibres creuses conduisant éventuellement à la rupture ou 30 à la détérioration des fibres. Le diamètre intérieur du boîtier 3 doit être supérieur au diamètre extérieur de l'ensemble des membranes à fibres creuses 4 de 20 à 100 y du diamètre extérieur Par exemple, si l'ensemble des membranes à fibres creuses 4 présente un diamètre extérieur 35 de 60 mm, le boîtier de protection 3 de l'ensemble 4 doit avoir un diamètre intérieur de 70-120 mm L'extrémité inférieure du

13 boîtier de protection 3 doit en outre être positionnée à un ni- veau inférieur à celle de l'ensemble de membranes à fibres creu- ses 4, pour que l'ensemble 4 soit entièrement protégé. Lorsqu'il s'avère nécessaire d'échanger l'ensemble creux de 5 membranes à fibres creuses 4 dans le récipient de filtration 1 pour le traitement de résidus ordinaires industriel, il est de pratique courante d'échanger seulement l'ensemble de membranes à fibres creuses 4 Dans ce cas, cet échange pourrait être effectué avec précaution parce que cet échange est effectué par des ouvriers postés à proximité du récipient de filtration En outre, dans les cas o un boîtier de protection 3 est utilisé pour pro- téger l'ensemble de membranes à fibres creuses 4, il est égale- ment de pratique courante de rendre le boîtier de protection 3 solidaire du récipient de filtration 1. 15 Par contre, lorsqu'il s'agit de l'échange de l'ensemble de membranes à fibres creuses 4 dans le récipient de filtration 1 pour le traitement de résidus radio-actifs, il est souhaitable de substituer un nouvel ensemble de membranes à fibres creuses h la place de celles qui sont usées dans le récipient de filtration 1 20 par commande à distance parce qu'il serait imprudent d'approcher le récipient en raison de la radio-activité Même s'il est possi- ble de s'approcher du récipient, il faut effectuer l'échange ra- pidement pour minimiser le rayonnement radio-actif sur les ou- vriers En outre, l'ensemble de membranes à fibrescreuses 4 n'a 25 pas une résistance très élevée et par conséquent elle est apte à être endommagée ou cassée si elle n'est pas manipulée avec précaution Ainsi, dans les cas o des résidus radio-actifs doivent être traités à l'aide de l'ensemble de membranes à fibres creuses 4 et que cet ensemble est endommagé lors de son montage dans le 30 récipient de filtration, la réparation ou l'échange de l'ensemble endommagé sera très difficile parce que les ouvriers ne peuvent pas s'approcher du récipient en raison de la radio-activité. Pour cette raison, la détérioration de l'ensemble de membra- nes à fibres creuses 4 doit être éliminé en le montant dans le 35 récipient ou en le retirant de celui-ci pendant qu'il est protégé par le boîtier 3.

14 Le problème de l'exposition des ouvriers à la radio-activité peut être résolu en montant d'abord l'ensemble de membranes à fi- bres creuses 4 dans un boîtier de protection 3, en introduisant le boîtier de protection 3 portant l'ensemble de filtration 4 5 dans le récipient de filtration 1 et en fixant ensuite le boîtier de protection 3 sur la cloison 2 à l'aide de moyens permettant d'effectuer aisément le montage ou le démontage du boîtier 3 Ce procédé de montage est préféré dans la pratique de la présente invention Les moyens permettant ce montage ou démontage sont 10 illustrés par l'ensemble de montage D de la figure 3. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples sui- vants : Exemple 1 On prévoit au départ 3 000 fibres creuses en un polymère de 15 type alcool de polyvinyl (PVA) ayant un diamètre extérieur de 900 Pm, un diamètre intérieur de 450 Pm, un taux de pénétration par de l'eau purifiée (K) de 200 l/h atm m 2 (la surface de la membrane en fibres creuses étant calculée à partir de la surface de la paroi extérieure des fibres), un point de formation de 20 bulles de 1,5 atmosphère et une longueur utile de 100 cm On réu- nit ces fibres creuses à l'extrémité supérieure (fixation par scellement) et on les ferme à l'extrémité inférieure à l'aide d'un liant sans réunir les parties inférieures des fibres entre elles, laissant de ce fait ces portions inférieures libres ; de 25 cette façon, on obtient un ensemble de membranes à fibres creuses tel que celui représenté sur la figure 1 La surface des membra- nes de l'ensemble ainsi réalisé est de 7 m 2 On dispose treize ( 13) de ces ensembles dans un récipient de filtration, représenté sur la figure 1, utilisés pour la filtration d'une suspension 30 après quoi ils sont contrebalayés avec de l'air pour mesurer la quantité de matière en suspension entraînée avec l'air de contre- balayage comme indiqué ci-dessous. La suspension à filtrer contient 5 ppm d'oxyde de fer d'une granulométrie moyenne de 0,6 Pm comme matière en suspension On 35 introduit cette suspension dans le récipient de filtration, représenté sur la figure 1, et on procède a sa filtration L'oxyde

15 de fer s'est déposé sur les filtres à membranes en une quantité de 30 g/m 2, après quoi on passe de l'air sous une pression de 3,5 kg/cm 2 g pendant 5 mn à contre-courant par rapport au passage de la suspension lors de la filtration pour que la matière en 5 suspension contenue dans l'air évacué du récipient de filtration s'accumule sur de la laine de verre La quantité d'air retenue lors du contrebalayage est d'environ 20 % et la suspension dans le récipient de filtration contient la matière en suspension en une concentration de 1 300 ppm après le contrebalayage Les ré- sultats sont les suivants (M)dans le cas o un prélèvement de la suspension avant le contrebalayage n'a pas été effectué : 2,01 mg/m 3 air ( 2) dans le cas d'un prélèvement de suspension avant le- contrebalayage : 0,01 mg/m 3 air. 15 Il ressort de ces résultats que la quantité de matière en suspension entraînée par l'air de contrebalayage, dans le cas o une portion de la suspension correspondant à la quantité de l'air de contrebalayage retenue a été prélevée avant le contreba- layage avec l'air, pourrait être réduite à 1/200 par rapport au 20 cas o il n'y avait aucun prélèvement de suspension avant le contrebalayge. Il est donc évident que le procédé et l'appareil conforme à l'invention se prêtent bien à la filtration d'une suspension parce qu'ils empêchent la suspension d'être entraînée par le gaz 25 de contrebalayage lorsque les membranes de type à fibres creuses utilisées sont nettoyées avec-du gaz de contrebalayage. Les exemples suivants permettent de mettre en évidence les effets otk les avantages du boîtier de protection utilisés de préférence conformément à l'invention. 30 Exemple 2 On prévoit un récipient de filtration dans lequel on instal- le, comme le montre la figure 4, trois ( 3) des-mêmes ensembles de membranes à fibres creuses que pour l'exemple 1 On utilise un boîtier de protection comme celui représenté sur la figure 3 et 35 une suspension contenant environ 5 ppm d'oxyde de fer comme la matière à filtrer et on procède à la filtration de la suspension

16 et au contrebalayage des ensembles de membranes à fibres creuses, en alternant ces deux opérations dans le récipient de filtration. Le boîtier de protection utilisé a un diamètre intérieur de 96 mm, une longueur de 1 050 mm, une ouverture inférieure de 5 72 cm 2, 3 trous d'évacuation d'air d'une surface totale de 24 cm 2 Chacun des ensembles de membranes à fibres creuses a un diamètre extérieur de 60 mm. Les opérations de filtration et de contrebalayage sont effectuées en alternance pendant 170 jours pendant lesquels 10 170 opérations de contrebalayage ont été effectuées On n'a constaté aucune interférence des ensembles de membranes à fibres creuses entre eux, l'efficacité du contrebalayage avec de l'air était satisfaisante et le contrebalayage de bout en bout de l'en- semble de membranes à fibres creuses pouvait être effectué de 15 manière satisfaisante. Exemple 3 On a effectué un essai de contrebalayage en répétant seule- ment le contrebalayage avec de l'air sans effectuer la filtra- tion, à l'aide d'un récipient de filtration comme celui représen20 té sur la figure 4. On effectue 1 000 opérations de contrebalayage et on n'a constaté aucun endommagement ni aucun emmêlement entre eux des ensembles de membranes à fibres creuses. Exemple 4 25 On prépare un récipient de filtration dans lequel on installe 12 des mêmes ensembles de membranes à fibres creuses que pour l'exemple 1, les ensembles étant logés respectivement dans des boîtiers de protection appropriés Avec ce récipient de fil- tration, on effectue en alternance la filtration d'une suspension 30 contenant environ 0,1 ppm de rouille de fer et le contrebalayage des ensembles de filtration usés On n'a constaté aucun incident de fonctionnement et la mise en oeuvre du boîtier de protection conforme à l'invention a permis d'accroître le rendement de l'appareil de filtration. 35 Exemple 5 Dans le cas o, après l'installation d'un boîtier de protec- tion dans le même récipient de filtration utilisé dans l'exemple

17 2, on introduit trois ( 3) ensembles de membranes à fibres creuses dans le boîtier de protection en vue de les y fixer, on monte les ensembles avec précaution pour ne pas abîmer les membranes de type à fibres creuses pour étaler les fibres creuses à leur 5 extrémité inférieure et, par conséquent, le montage des ensembles a pris environ 45 mn ; par contre, dans le cas o, après l'installation de trois ensembles de membranes à fibres creuses dans le boîtier de protection en vue des les y fixer, le montage des ensembles n'a pris que 3 mn En outre, la fixation du boîtier 10 de protection sur le récipient de filtration était effectuée par vissage En ce qui concerne l'insertion de l'ensemble de membra- nes à fibres creuses dans le boîtier de protection, on place l'ensemble de membranes à fibres creuses dans un sac cylindrique en chlorure de polyvinyle, on introduit ce sac dans le boîtier de 15 protection et on retire le sac du boîtier de protection par son ouverture inférieure Si, dans ce cas, on retire le sac cylindri- que du boîtier de protection par son ouverture supérieure, l'en- semble de membranes à fibres creuses sera courbé vers le haut, ce qui n'est pas souhaitable.

20 Comme on l'a déjà signalé, les boîtiers de protection con- formes à l'invention permettent d'éviter l'emmêlement et l'endom- magement des ensembles de membranes à fibres creuses et ils peu- vent être utilisés pour protéger les ensembles de membranes à fibres creuses En outre, s'il s'agit du traitement de résidus 25 radio-actifs, il est souhaitable que l'ensemble de membranes à fibres creuses soit introduit dans le boîtier de protection avant de monter celui-ci sur le récipient des filtrations.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1 Procédé de filtration qui consiste à filtrer une suspen- sion à l'aide au moins d'un ensemble de filtres à membranes comprenant des fibres creuses poreuses en un composé de poids 5 moléculaire élevé pour séparer un filtrat de la matière contenue dans la suspension, à contrebalayer ledit ensemble de filtres à membranes avec un gaz en vue de nettoyage et à répéter en alter- nance la filtration et le contrebalayage, caractérisé en ce qu'une portion de la suspension, qui débordera d'un récipient de 10 filtration contenant ledit ensemble de filtres par suite de l'introduction du gaz de-contrebalayage dans le récipient, est préle- vée du récipient de filtration avant le contrebalayage.

2 Appareil destiné à la filtration d'une suspension à l'aide d'au moins un ensemble de filtres à membranes comprenant 15 des fibres creuses poreuses en un composé de poids moléculaire élevé pour séparer un filtrat de la matière en suspension conte- nu dans la suspension, au contrebalayage dudit ensemble de fil- tres à membranes à l'aide d'un gaz de contrebalayage pour le nettoyer et la répétition en alternance de la filtration et du 20 contrebalayage, cet appareil comprenant un récipient de filtra- tion comprenant, dans la région du filtrat, un orifice d'évacua- tion d'un filtrat et un orifice d'admission d'un gaz de balayage et, dans la région d'alimentation, un orifice d'admission d'une suspension à filtrer, un orifice d'évacuation d'une suspension 25 post contrebalayage et un orifice d'évacuation du gaz de contre- balayage, caractérisé en ce que le récipient de filtration ( 1) comprend une cloison ( 2) destinée à porter ledit ensemble de filtres membraneux ( 4) et à diviser l'intérieur du récipient de filtration en deux régions de filtrat et d'alimentation (A, B) et 30 en ce que le récipient de filtration ( 1) comprend un orifice d'évacuation ( 11) d'une portion de la suspension qui débordera du récipient de filtration ( 1) par suite de l'introduction du gaz de contrebalayage dans celui-ci, en une position située à un niveau inférieur à celui de l'orifice d'évacuation ( 10) du gaz de 35 contrebalayage. .CLMF: 3Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un boîtier de protection cylindrique ( 3) destiné à recevoir ledit ensemble de filtres à membranes ( 4), ce bottier de protection étant fixé par son extrémité supérieure à la cloison 2.

4 Appareil selon la revendication 3, dont le boîtier de 5 protection ( 3) est caractérisé en ce que ( 1) il est constitué d'un tuyau cylindrique aux extrémités ouvertes, ( 2) il comprend au moins un orifice ( 5) d'évacuation du gaz de contrebalayage usé en une position située à un niveau plus 10 élevé que l'extrémité inférieure d'un élément en forme de ruban ( 14) entourant l'ensemble ( 4) de filtres à membranes fixés entre eux par leur extrémité supérieure, cet orifice d'évacuation étant situé à proximité de la partie de fixation ( 12) des membranes à fibres creuses, et 15 ( 3) son extrémité inférieure est disposée à un niveau infé- rieur à celui de l'extrémité inférieure de l'ensemble de membra- nes à fibres creuses ( 4).