FR2701405A1 - Séparateur lamellaire en "V". - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un séparateur lamellaire d'un mélange formé d'au moins une phase liquide, solide ou gazeuse dispersée dans un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part un premier jeu d'au moins deux plaques disposées parallèlement entre elles et délimitant un premier plan d'écoulement et d'autre part un second jeu d'au moins deux plaques disposées parallèlement entre elles et délimitant un second plan d'écoulement, ledit séparateur permettant d'effectuer une décantation de ladite phase dispersée à co-courant de l'écoulement dudit liquide sur ledit premier plan d'écoulement suivie d'une décantation de ladite phase dispersée à contre-courant de l'écoulement dudit liquide sur ledit second plan d'écoulement.
Description
Séparateur lamellaire en
L'invention concerne le domaine des installations de séparation d'au moins une phase liquide, solide ou gazeuse dispersée dans une phase liquide en écoulement.
L'invention concerne le domaine des installations de séparation d'au moins une phase liquide, solide ou gazeuse dispersée dans une phase liquide en écoulement.
L'invention a été développée plus particulièrement pour le traitement des eaux et peut être mise en oeuvre dans une installation incluant au moins une unité de décantation assurant la séparation et la concentration des matières en suspension présentes dans les eaux à des stades de traitement divers.
L'invention s'applique notamment:
- au traitement physico-chimique des eaux de surface en vue de leur potabilisation;
- à l'épuration des eaux urbaines ou industrielles, soit au stade du prétraitement, soit au stade de la décantation primaire, soit encore au stade de la séparation des boues biologiques avant rejet de l'effluent clarifié en milieu naturel.
- au traitement physico-chimique des eaux de surface en vue de leur potabilisation;
- à l'épuration des eaux urbaines ou industrielles, soit au stade du prétraitement, soit au stade de la décantation primaire, soit encore au stade de la séparation des boues biologiques avant rejet de l'effluent clarifié en milieu naturel.
L'invention peut aussi être employée pour le traitement des eaux de ruissellement, et plus généralement pour séparer gravitairement deux phases distinctes d'un mélange quelconque.
Afin de séparer les matières en suspension présentes dans les eaux brutes et se présentant soit sous la forme de matières spontanément décantables soit, après coagulation et floculation en présence de réactifs, sous la forme de matières en suspension vraie ou colloïdale, il est connu d'utiliser des séparateurs lamellaires. De tels séparateurs sont formés par des plaques profilées, disposées parallèlement de façon inclinée et délimitant entre elles des espaces élémentaires interlamellaires permettant la séparation en un temps relativement court de l'eau et des matières en suspension. Dans le cadre du traitement biologique des effluents par boues activées, les séparateurs lamellaires ont pour fonction non seulement de séparer les eaux traitées des boues mais également de concentrer les boues de façon à les recycler et à les maintenir actives.Ils sont donc toujours munis de moyens de soutirage des boues accumulées sur le radier (racleur, trémies, suceur...). Le choix de ces moyens est conditionné par le type d'utilisation du séparateur.
Les séparateurs lamellaires sont essentiellement caractérisés par leur pouvoir de coupure, c'est-à-dire la taille limite des particules qui sont arrêtées dans le séparateur. Ce pouvoir de coupure est conditionné par plusieurs paramètres caractéristiques de l'installation
- la STP (surface totale projetée) qui correspond approximativement à la projection horizontale de la surface totale des plaques du séparateur;
- la vitesse de Hazen qui correspond au rapport du débit du fluide traversant le séparateur sur la STP;
- l'angle d'inclinaison des plaques délimitant les espaces interlamellaires, qui sera choisi en fonction de la densité de la phase à décanter;
- l'écartement des plaques;
- l'emprise au sol;
- le flux de matières traversant l'installation.
- la STP (surface totale projetée) qui correspond approximativement à la projection horizontale de la surface totale des plaques du séparateur;
- la vitesse de Hazen qui correspond au rapport du débit du fluide traversant le séparateur sur la STP;
- l'angle d'inclinaison des plaques délimitant les espaces interlamellaires, qui sera choisi en fonction de la densité de la phase à décanter;
- l'écartement des plaques;
- l'emprise au sol;
- le flux de matières traversant l'installation.
On connaît essentiellement trois types de séparateurs lamellaires fréquemment utilisés pour clarifier des eaux brutes:
- les séparateurs à contre-courant, dans lesquels l'eau à clarifier circule de bas en haut dans les espaces interlamellaires alors que les particules sont déposées sur la face inférieure de ces espaces et glissent par gravité à contrecourant vers le bas;
- les séparateurs à co-courant, dans lesquels l'eau à clarifier s'écoule par gravité de haut en bas dans les espaces interlamellaires, c'est-à-dire dans le même sens que les boues;
- les séparateurs à courant croisé dans lesquels la vitesse de chute des particules et la vitesse du flux d'eau sont perpendiculaires.
- les séparateurs à contre-courant, dans lesquels l'eau à clarifier circule de bas en haut dans les espaces interlamellaires alors que les particules sont déposées sur la face inférieure de ces espaces et glissent par gravité à contrecourant vers le bas;
- les séparateurs à co-courant, dans lesquels l'eau à clarifier s'écoule par gravité de haut en bas dans les espaces interlamellaires, c'est-à-dire dans le même sens que les boues;
- les séparateurs à courant croisé dans lesquels la vitesse de chute des particules et la vitesse du flux d'eau sont perpendiculaires.
Ainsi le brevet français FR 2 553 082 décrit un appareil de traitement des eaux présentant une chambre de décantation lamellaire à contre-courant avec recirculation des boues formées, ladite chambre étant constituée par une pluralité de plaques inclinées disposées parallèlement entre elles et entre lesquelles circulent de bas en haut les eaux à clarifier, dans un sens inverse au sens d'écoulement des boues formées. De façon à permettre l'autocurage des boues décantées, l'inclinaison des plaques doit être importante (généralement de l'ordre de 60 ).
Dans les séparateurs lamellaires à contre-courant, l'écoulement selon des sens opposés des eaux à clarifier et des boues de décantation implique obligatoirement de limiter la vitesse d'écoulement des eaux dans les espaces interlamellaires.
En effet, si la vitesse de circulation du flux dans le séparateur est trop importante, l'écoulement laminaire est perturbé et les eaux risquent de soulever les boues glissant sur la surface d'écoulement de chaque espace interiamellaire. Chaque type de séparateur lamellaire à contre-courant présente donc une vitesse limite d'écoulement des eaux relativement faible, ce qui conduit à des installations présentant un génie civil relativement important, de façon à répondre aux débits des eaux devant être traitées.
Pour éviter que les eaux à clarifier ne se mélangent aux boues s'écoulant dans les espaces interlamellaires, il existe également des séparateurs lamellaires dans lesquels les eaux et les boues s'écoulent dans le même sens. Ainsi, le brevet français FR 2 156 277 décrit une installation pour l'épuration des eaux usées incluant un séparateur lamellaire organisant l'écoulement à co-courant des eaux et des boues formées lors de la décantation de celles-ci. Ce séparateur présente dans sa partie supérieure une zone au niveau de laquelle l'eau à clarifier est répartie en plusieurs courants élémentaires parallèles et s'écoule dans des canaux délimités par des plaques inclinées par rapport à l'horizontale et au fond desquels le sédiment se dépose. L'écoulement des eaux et l'écoulement des sédiments se produisent donc dans le même sens, à savoir du haut vers le bas des canaux inclinés.
Les séparateurs de ce type présentent l'avantage de concourir à un bon compactage des boues décantées, du fait que le floc se formant dans les espaces interlamellaires roule sur lui même sous l'action de l'eau et s'accumule sous forme compactée dans la partie inférieure des séparateurs. Par ailleurs, ils ont également l'avantage de permettre une vitesse d'écoulement du flux d'eau à traiter plus élevée, puisque l'eau et les boues s'écoulent dans le même sens.
Le principal inconvénient des séparateurs lamellaires à co-courant réside dans le fait qu'ils rendent difficile la collecte des eaux clarifiées, celles-ci sortant des espaces inter-lamellaires parallèlement aux boues de décantation. Pour résoudre ce problème, il a donc été proposé dans l'état de la technique de récupérer les eaux grâce à des collecteurs installés en amont de la zone de sortie des boues. De tels collecteurs permettent de remonter les eaux clarifiées dans la partie supérieure des séparateurs afin de faciliter leur évacuation. Toutefois, ces collecteurs compliquent les installations de décantation et sont de surcroît susceptibles de se colmater et ainsi de ralentir considérablement la vitesse d'écoulement des eaux dans les espaces interlamellaires.Enfin, ils augmentent la taille des installations de génie civil sans augmenter la capacité de décantation des installations qu'ils équipent, puisque la surface des collecteurs ne rentre pas en ligne de compte pour le calcul de la vitesse de Hazen.
Par ailleurs, les opérations de prélèvement périodique des boues concentrées par ce type de séparateurs à écoulement à co-courant s'avèrent être aussi des opérations délicates susceptibles de perturber la décantation, comme dans le cas des séparateurs à écoulement à contre-courant.
Enfin, il existe également dans l'état de la technique des séparateurs lamellaires à décantation transversale pour lesquelles les veines fluides font un angle de 900 environ avec la pente des plaques sur lesquelles glisse la phase solide.
Ce type de décanteur présente l'avantage considérable d'empêcher le mélange des eaux traitées avec les boues décantées, notamment lors des purges. Cependant, l'alimentation en fluide de telles installations à flux croisés est complexe, ainsi que la récupération des boues formées. Ces séparateurs présentent par ailleurs un encombrement important qui réduit leur intérêt économique.
L'objectif de la présente invention est de présenter un séparateur lamellaire d'efficacité accrue et d'encombrement réduit pour la séparation de phases différentes d'un fluide en écoulement, en particulier pour la clarification d'eaux brutes de natures diverses.
Un autre objectif de l'invention est de proposer un tel séparateur n'autorisant pas le mélange du fluide traité avec les boues concentrées obtenues lors de l'opération de clarification, notamment lors des opérations de soutirage de ces boues concentrées.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir un tel séparateur présentant à la fois les avantages des séparateurs lamellaires fonctionnant à cocourant et ceux des séparateurs lamellaires fonctionnant à contre-courant.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints grâce à un séparateur lamellaire d'un mélange formé d'au moins une phase liquide, solide ou gazeuse dispersée dans un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part un premier jeu d'au moins deux plaques disposées parallèlement entre elles et délimitant un premier plan d'écoulement et d'autre part un second jeu d'au moins deux plaques disposées parallèlement entre elles et délimitant un second plan d'écoulement, ledit séparateur permettant d'effectuer une décantation de ladite phase dispersée à co-courant de l'écoulement dudit liquide sur ledit premier plan d'écoulement suivie d'une décantation de ladite phase dispersée à contre-courant de l'écoulement dudit liquide sur ledit second plan d'écoulement.
Selon une variante particulièrement intéressante de l'invention, un tel séparateur est caractérisé en ce qu'il comprend un premier jeu d'au moins deux plaques essentiellement parallèles définissant au moins un premier espace de décantation oblique montrant un premier plan d'écoulement et un deuxième jeu d'au moins deux plaques essentiellement parallèles définissant au moins un second espace de décantation oblique selon un second plan d'écoulement, et en ce que lesdits premier et second plans d'écoulement se croisent selon une ligne d'intersection inclinée par rapport à la verticale d'un angle p inférieur à 900, ledit premier espace et ledit second espace formant entre eux un seul et même espace interlamellaire.
Préférentiellement, ledit premier plan d'écoulement et ledit second plan d'écoulement forment entre eux, dans le plan horizontal, un angle a aigu, de préférence compris entre 400 et 1400. Une telle caractéristique permet de réduire l'encombrement du séparateur.
Avantageusement, un tel séparateur présente des moyens permettant d'inculquer au flux traversant du mélange à traiter un mouvement présentant une composante directionnelle descendante dans ledit premier espace et une composante directionnelle ascendante dans ledit second espace. Ainsi, le mélange à traiter s'écoule à co-courant de la phase se décantant dans le premier espace, puis à contre-courant de cette phase dans le second espace.On bénéficie ainsi des avantages d'une décantation transversale, tout en combinant l'efficacité de la décantation à co-courant et à contre-courant:
- les espaces interlamellaires permettant une décantation oblique dans laquelle les veines fluides font un angle inférieur à 900 avec la pente de chacune des plaques délimitant les plans d'écoulement, les risques de déconcentration de la phase décantée avec l'autre phase sont considérablement amoindris;
- le mélange à décanter se déplaçant d'abord à co-courant de la phase décantée dans le premier espace, cette phase peut facilement se compacter sous l'action de la poussée du mélange;
- pour la même raison, la vitesse de traitement dans le premier espace peut être importante;;
- le mélange à décanter se déplaçant ensuite à contre-courant de la phase décantée dans le second espace, la décantation peut-être afflnée.
- les espaces interlamellaires permettant une décantation oblique dans laquelle les veines fluides font un angle inférieur à 900 avec la pente de chacune des plaques délimitant les plans d'écoulement, les risques de déconcentration de la phase décantée avec l'autre phase sont considérablement amoindris;
- le mélange à décanter se déplaçant d'abord à co-courant de la phase décantée dans le premier espace, cette phase peut facilement se compacter sous l'action de la poussée du mélange;
- pour la même raison, la vitesse de traitement dans le premier espace peut être importante;;
- le mélange à décanter se déplaçant ensuite à contre-courant de la phase décantée dans le second espace, la décantation peut-être afflnée.
Par ailleurs un tel décanteur montre une profondeur réduite par rapport aux décanteurs transversaux puisque l'écoulement de la phase décantée ne se produit pas selon la ligne de plus grande pente mais essentiellement en diagonale.
On notera que le second espace peut montrer une distance entre les plaques le délimitant inférieure à la distance entre les plaques délimitant le premier espace. En effet, une partie importante de la phase à décanter ayant effectivement décantée dans le premier espace, le mélange arrivant au niveau du second espace est beaucoup moins chargé en phase à décanter. Avantageusement, on pourra faire varier les espaces interlamellaires par l'introduction de plaques intermédiaires entre les plaques d'origine du décanteur.
Parallèlement, un tel séparateur permet de travailler à une vitesse plus proche de la vitesse limite de Hazen dans le premier espace, la décantation se produisant dans le second espace étant effectuée à concentration moindre en phase à décanter.
Le séparateur selon l'invention peut être appliqué au traitement des eaux usées, des eaux potables, des eaux industrielles ou encore des eaux de pluies demandant une séparation physique entre deux phases de nature différentes:
- dessablageldéshuilage simultanés des eaux usées urbaines ou industrielles ou des eaux de pluies;;
- séparation des hydrocarbures contenus dans les eaux de ruissellement
- traitement primaire des eaux usées, avec des vitesses de Hazen comprises entre 0,5 et 4 m/h
- traitement primaire des eaux usées précédé d'un traitement chimique, avec des vitesses de Hazen comprises entre 1 et 4 m/h
- traitement primaire des eaux potables précédé d'un traitement chimique, avec des vitesses de Hazen comprises entre 0,5 et 4 m/h
- traitement primaire des eaux potables précédé d'un traitement chimique et mettant en oeuvre des flocs lestés par microsable, avec des vitesses de Hazen comprises entre 1,5 et 10 m/h
- traitement primaire des eaux pluviales précédé d'un traitement chimique et mettant en oeuvre des flocs lestés par microsable, avec des vitesses de Hazen comprises entre 2 et 10 m/h
- traitement des eaux de lavage des biofiltres avec des vitesses de Hazen comprises entre 0,3 et Il m/h
- traitement des eaux de lavage des biofiltres précédé d'un traitement chimique avec des vitesses de Hazen comprises entre 0,5 et 4 m/h ;
- séparation des boues biologiques, avec des vitesses de Hazen comprises entre 0,2 et 3 m/h
- épaississement des boues biologiques.
- dessablageldéshuilage simultanés des eaux usées urbaines ou industrielles ou des eaux de pluies;;
- séparation des hydrocarbures contenus dans les eaux de ruissellement
- traitement primaire des eaux usées, avec des vitesses de Hazen comprises entre 0,5 et 4 m/h
- traitement primaire des eaux usées précédé d'un traitement chimique, avec des vitesses de Hazen comprises entre 1 et 4 m/h
- traitement primaire des eaux potables précédé d'un traitement chimique, avec des vitesses de Hazen comprises entre 0,5 et 4 m/h
- traitement primaire des eaux potables précédé d'un traitement chimique et mettant en oeuvre des flocs lestés par microsable, avec des vitesses de Hazen comprises entre 1,5 et 10 m/h
- traitement primaire des eaux pluviales précédé d'un traitement chimique et mettant en oeuvre des flocs lestés par microsable, avec des vitesses de Hazen comprises entre 2 et 10 m/h
- traitement des eaux de lavage des biofiltres avec des vitesses de Hazen comprises entre 0,3 et Il m/h
- traitement des eaux de lavage des biofiltres précédé d'un traitement chimique avec des vitesses de Hazen comprises entre 0,5 et 4 m/h ;
- séparation des boues biologiques, avec des vitesses de Hazen comprises entre 0,2 et 3 m/h
- épaississement des boues biologiques.
Le décanteur lamellaire de l'invention peut également être utilisé à la sortie des flottateurs évitant l'entrainement de microbulles et permettant la décantation lamellaire des grosses particules non flottées.
Préférentiellement, ledit angle p d'inclinaison de ladite ligne d'intersection par rapport à la verticale est compris entre 30 et 700. Un tel angle permet d'obtenir une large surface balayée par les veines fluides traversant le séparateur, tout en permettant une vitesse d'écoulement rapide du mélange dans les espaces interlamellaires.
Selon une variante de l'invention, le séparateur lamellaire est constitué d'une pluralité de jeux de plaques imbriqués les uns dans les autres et présentant des plans d'écoulement se croisant selon des lignes d'intersection parallèles inclinées dudit angle p par rapport à la verticale et formant une pluralité d'espaces interlamellaires. Une telle imbrication permet de réduire considérablement la dimension totale du séparateur ainsi que son emprise au sol.
Selon une variante de l'invention, le séparateur lamellaire est muni dans sa partie inférieure d'un radier commun destiné à recueillir la phase séparée dudit mélange lors du passage de celui-ci sur lesdits premier et second plans d'écoulement. L'inclinaison des plaques délimitant les espaces interlamellaires organise la convergence des plans d'écoulement vers ledit radier qui peut alors présenter une dimension considérablement réduite par rapport aux radiers utilisés dans les séparateurs lamellaires de l'état de la technique.
Afin de forcer la phase liquide à effectuer un temps de parcours suffisant et donc à parcourir une distance suffisante dans ledit premier espace pour permettre une bonne décantation, ledit séparateur comprend préférentiellement une plaque de séparation partielle disposée entre ledit premier espace et ledit second espace au niveau de ladite ligne d'intersection des plans d'écoulement. Cette plaque de séparation ne doit toutefois pas s'étendre trop bas afin d'empêcher que la phase liquide prennent une accélération néfaste au niveau de la ligne d'intersection des plans d'écoulement, accélération qui pourrait provoquer le mélange de cette phase avec la phase décantée.
Avantageusement, le décanteur comprend des moyens d'amenée dudit mélange au niveau dudit ou desdits espaces interlamellaires, constitués par une goulotte, par des orifices ou par un déversoir. Avec une goulotte le mélange à traiter est amené en charge, tandis qu'avec un déversoir le mélange est amené en rupture de charge.
Egalement avantageusement, lesdites plaques délimitant lesdits premier et second espaces sont profilées afin de renforcer leur rigidité.
Selon une variante de l'invention les plaques délimitant ledit ou lesdits seconds plans d'écoulement présentent une forme et/ou une surface différente(s) de la forme et/ou de la surface des plaques délimitant ledit ou lesdits premiers plans d'écoulement. Une telle configuration permet d'adapter les caractéristiques des écoulements à co-courant et à contre-courant en fonction notamment de la nature du mélange à traiter.
L'invention est notamment utilisable dans une installation pour le traitement des eaux résiduaires comprenant au moins certaines des unités suivantes: une unité de dessablage/déshuilage, une unité de séparation physique primaire, un bassin de traitement par boues activées, une unité de séparation des boues biologiques et une unité d'épaississement des boues en excès, le séparateur lamellaire décrit pouvant être installé dans au moins un des quatre sites constitués par ladite unité de dessablage/déshuilage, ladite unité de séparation physique primaire, ladite unité de séparation des boues biologiques et ladite unité d'épaississement des boues en excès.
L'invention est également utilisable dans une installation pour la potabilisation des eaux comprenant au moins certaines des unités suivantes : une unité de débourbage/dessablage, une unité de coagulation/floculation, une unité de séparation physique, une unité d'épaississement des boues obtenues, le séparateur décrit pouvant être installé dans au moins un des trois sites constitués par ladite unité de débourbage/dessablage, ladite unité de séparation physique et ladite unité d'épaississement des boues.
L'invention trouve également application pour la séparation de phases dans le cadre de procédés industriels, notamment en chimie, pétrole ou agro-alimentaire.
L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente seront plus facilement compris grâce à l'exemple de réalisation qui va suivre en référence aux dessins dans lesquels
- la figure 1 représente un séparateur lamellaire conforme à la présente invention;
- la figure 2 représente une vue en coupe A-A du séparateur selon la figure
- les figures 3 à 7 représentent à titre d'exemples non limitatifs différents types de plaques pouvant être utilisées pour former des séparateurs lamellaires selon l'invention;
- la figure 8 représente schématiquement une installation pour la potabilisation des eaux incluant deux séparateurs lamellaires selon l'invention.
- la figure 1 représente un séparateur lamellaire conforme à la présente invention;
- la figure 2 représente une vue en coupe A-A du séparateur selon la figure
- les figures 3 à 7 représentent à titre d'exemples non limitatifs différents types de plaques pouvant être utilisées pour former des séparateurs lamellaires selon l'invention;
- la figure 8 représente schématiquement une installation pour la potabilisation des eaux incluant deux séparateurs lamellaires selon l'invention.
En référence à la figure 1, un séparateur lamellaire est représenté en perspective. Ce séparateur lamellaire est constitué par un jeux de plaques 1 identiques, pliées et montées parallèles entre elles, chaque plaque présentant deux parties 2,3 réparties de part et d'autre de la ligne de pliage 8. Les parties 2 des plaques 1 délimitent entre elles une pluralité de premiers espaces 4 tandis que les parties 3 des plaques 1 délimitent entre elles une pluralité de seconds espaces 5, lesdits premiers et seconds espaces 4, 5 communiquant entre eux de façon à former une pluralité d'espaces interlamellaires. Les espaces 4 et les espaces 5 ainsi définis montrent respectivement un premier plan d'écoulement 6 et un second plan d'écoulement 7 du mélange traité.Conformément à l'invention, les premiers et seconds plans d'écoulement 6, 7 ne sont pas parallèles et se croisent selon la ligne d'intersection (correspondant à la ligne de pliage 8 des plaques 1) inclinée par rapport à la verticale, (symbolisée par la ligne hachurée référencée H) d'un angle p d'environ 450 L'angle p définit ainsi la pente des plans d'écoulement 6, 7 qui est une caractéristique fondamentale du séparateur lamellaire.
Afin de permettre une réduction de l'encombrement du séparateur lamellaire, les parties 2, 3 des plaques 1 forment entre elles un angle a, inférieur à 1800. Un tel angle a permet de faire converger l'ensemble des plans d'écoulement 6, 7 vers un radier 9 commun à l'ensemble des plaques 1 et des espaces interlamellaires que celles-ci définissent. Ce radier 9, chargé de récupérer les boues du mélange apporté au séparateur peut être, de façon connue, équipé d'un racleur ou d'un suceur chargé de l'évacuation de ces boues.
Par ailleurs, le dispositif est muni d'une goulotte 10 dans laquelle circule le mélange à traiter par le séparateur dans le sens indiqué par la flèche. C'est par cette goulotte qu'est amené le mélange à traiter au niveau du séparateur et plus précisément au niveau des espaces 4. Une fois les boues décantées, le mélange clarifié est récupéré dans un déversoir 11 communiquant avec les espaces 5.
Une plaque 12 faisant office de déflecteur des veines fluides sortant de la goulotte 10 est disposée selon la ligne de pliage 8 des plaques 1 à l'intersection des plant d'écoulement 6, 7 du séparateur. Cette plaque de séparation partielle 12 ne s'étend pas sur toute la hauteur des lignes d'intersection 8, c'est-à-dire qu'elle ne sépare pas complètement les espaces 4 des espaces 5, afin de permettre la passage du mélange à traiter de l'un à l'autre de ces espaces formant entre eux les espaces interlamellaires.
Le séparateur représenté à la figure 1 peut être utilisé pour de nombreuses applications, notamment dans le cadre du traitement des eaux résiduaires et industrielles. Son encombrement réduit le rend également intéressant pour le traitement des eaux de lessivage alors que, jusqu' ici, les décanteurs lamellaires ne pouvaient pas être utilisés pour ce type d'applications compte tenu des trop grandes dimensions qu'ils auraient dû alors présenter.
Le séparateur lamellaire selon l'invention présente à la fois les avantages des séparateurs lamellaires à décantation transversale, des séparateurs lamellaires à écoulement à contre-courant et des séparateurs lamellaires à écoulement à cocourant.
Afin de mieux comprendre le fonctionnement du séparateur représenté à la figure 1, une vue en coupe de celui-ci selon le plan A-A est représenté à la figure 2, dévoilant plus précisément les plans d'écoulement 6, 7 respectivement des espaces 4 et 5.
En référence à la figure 2, une plaque 1 pliée selon une ligne de pliage délimitant deux parties 2, 3 est représentée en vue de face. Selon l'invention, la ligne 8 est inclinée par rapport à la verticale.
Le mélange constitué par une phase liquide, solide ou gazeuse dispersée dans une phase liquide arrive par la goulotte 10 selon une direction parallèle aux plans d'écoulement 6, 7 définis par la plaque 1. Ce mélange présente sur le premier plan d'écoulement 6 un mouvement possédant une composante directionnelle descendante. Lors du passage dans les premiers espaces 4, le mélange à traiter circule donc obliquement selon un mouvement descendant dans ces espaces. La phase à décanter qu'il contient, plus lourde, s'accumule sur la partie 2 de la plaque 1 et descend par gravité vers le radier commun 9. Cette descente est favorisée par le fait que la phase qui se décante circule à co-courant du mélange à traiter. Ainsi, les flocs constitués par la phase se décantant roulent sur eux-mêmes, ce qui facilite leur compactage vers le radier 9.Le mélange à traiter dont le mouvement est symbolisé par les flèches blanches n'est pas susceptible de subir une accélération brusque lors du passage du premier plan d'écoulement 6 vers le second plan d'écoulement 7, c'est-à-dire au niveau de la ligne d'intersection 8, grâce à la présence de la plaque de séparation partielle 12. Une telle accélération pourrait en effet provoquer une rupture de l'écoulement laminaire du mélange dans les espaces inter-lamellaires et donc une reconcentration de ce mélange avec les boues déposées.
Lorsque le mélange, ayant circulé dans les premiers espaces 4, c'est-à-dire sur les plans d'écoulement 6, passe dans les seconds espaces 5, il est déjà beaucoup moins chargé en phase à séparer. Ce mélange remonte ensuite le plan d'écoulement 7 jusqu'au déversoir 11. Lors de ce passage, la séparation entre les deux phases est affinée, les boues se déplaçant alors vers le radier 9 à contre-courant de la phase liquide.
L'utilisation d'un tel séparateur lamellaire présente de nombreux avantages, outre celui de montrer un encombrement réduit. En effet, en combinant une décantation à co-courant et une décantation à contre-courant, il est possible de travailler à une vitesse plus élevée puisque le mélange circulant dans les seconds espaces 5 est peu chargé en phase à décanter, l'essentiel de cette phase ayant été éliminé lors de la décantation à co-courant qui s'est produite dans les premiers espaces 4.
Par ailleurs, l'utilisation d'une étape d'écoulement à co-courant du mélange à traiter et de la phase à décanter facilite la concentration et le compactage des boues dans le radier 9. Les plaques 1 étant convergentes vers ce radier 9, il n'y a pas de risque de déconcentration de ces boues avec ce mélange lorsqu'il est procédé à un soutirage au niveau du radier 9. Un tel avantage est particulièrement appréciable, même lorsque la vitesse d'écoulement du mélange est rapide.
Suivant la nature du mélange à traiter, du débit du volume de mélange, et de la nature de la phase à décanter, les plaques 1 pourront présenter des formes différentes telles que celles représentées aux figures 3, 4, 5, 6 et 7. En tout état de cause ces plaques pourront par exemple soit être formées dans un matériau présentant une résistance suffisante pour éviter de prendre une "flèche" trop importante sous le poids de la boue retenue, soit être plus légères et s'appuyer sur une structure présentant la raideur nécessaire. I1 est également possible d'utiliser des entretoises dont la forme sera étudiée par l'homme du métier pour concourir à la bonne répartition de l'écoulement
On notera également que les espaces inter-lamellaires définis par les plaques 1 pourront être diminués par insertion de plaques supplémentaires entre les plaques initialement installées dans le séparateur.
On notera également que les espaces inter-lamellaires définis par les plaques 1 pourront être diminués par insertion de plaques supplémentaires entre les plaques initialement installées dans le séparateur.
Comme il a été mentionné ci-dessus, le séparateur lamellaire selon l'invention peut être utilisé dans le cadre de nombreuses installations pour le traitement d'un mélange présentant deux phases dont l'une est liquide.
Ainsi, selon la figure 8, une installation de potabilisation de l'eau est représentée. Cette installation présente une unité de coagulation et de floculation 14 permettant de faire floculer la matière organique contenue dans les eaux brutes.
Cette floculation est effectuée, de façon classique, par addition de réactifs floculants pouvant par exemple se présenter sous la forme de polymères. Le mélange floculé dans l'unité 14 est transféré dans un décanteur 15 muni d'un séparateur lamellaire conforme à la présente invention. Ce décanteur 15 permet la séparation des flocs formés et ainsi l'élimination d'une grande partie de la matière organique contenue dans les eaux en cours de potabilisation. Cette matière organique est récupérée dans la partie inférieure du décanteur 15 sous forme de boues et dirigée vers un épaississeur de boues 16 présentant lui aussi un séparateur lamellaire conforme à la présente invention. Les boues concentrées récupérées à la sortie de cet épaississeur 16 peuvent être déshydratées puis dégradées, par exemple thermiquement ou encore valorisées.L'eau clarifiée peut ensuite subir une ozonation dans une unité d'ozonation 17, puis une filtration sur une unité de charbon actif 18.
L'utilisation de deux séparateurs lamellaires, respectivement au niveau du décanteur 15 et au niveau de l'épaississeur de boues 16, dans cette installation, permet à celle-ci de présenter des dimensions réduites par rapport à celles des installations de l'état de la technique.
Dans un prototype d'épaississeur de boues selon l'invention, on a obtenu sans difficulté que l'eau de surverse de l'épaississeur présente une teneur en matière en suspension stable et inférieure à 30 mg/l (conforme aux normes de rejet en rivière) et que les boues soient concentrées jusqu'à 6% de cissité.
Bien entendu, de tels séparateurs lamellaires pourront être installés au niveau d'autres unités dans d'autres types d'installations.
La description du séparateur lamellaire conforme à l'invention dans le cadre du présent exemple n'a pas pour objectif de réduire la portée de celle-ci.
Ainsi, les plaques délimitant les espaces inter-lamellaires pourront présenter une forme et une surface différentes de celles décrites dans cet exemple. Par ailleurs, l'angle S et l'angle a que formeront ces plaques pourront bien sur présenter des valeurs différentes en fonction, notamment, de la nature du mélange à traiter et de la phase à décanter.
Claims (13)
1. Séparateur lamellaire d'un mélange formé d'au moins une phase liquide, solide ou gazeuse dispersée dans un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part un premier jeu d'au moins deux plaques disposées parallèlement entre elles et délimitant un premier plan d'écoulement et d'autre part un second jeu d'au moins deux plaques disposées parallèlement entre elles et délimitant un second plan d'écoulement, ledit séparateur permettant d'effectuer une décantation de ladite phase dispersée à co-courant de l'écoulement dudit liquide sur ledit premier plan d'écoulement suivie d'une décantation de ladite phase dispersée à contre-courant de l'écoulement dudit liquide sur ledit second plan d'écoulement.
2. Séparateur lamellaire selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un premier jeu d'au moins deux plaques (2) essentiellement parallèles définissant au moins un premier espace (4) de décantation oblique selon un premier plan d'écoulement (6) et un deuxième jeu d'au moins deux plaques (3) essentiellement parallèles définissant au moins un second espace (5) de décantation oblique selon un second plan d'écoulement (7), et en ce que lesdits premier et second plans d'écoulement (6, 7) se croisent selon une ligne d'intersection (8) inclinée par rapport à la verticale V d'un angle p inférieur à 900, ledit premier espace (4) et ledit second espace (5) formant entre eux un seul et même espace interlamellaire.
3. Séparateur lamellaire selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit premier plan d'écoulement (5) et ledit second plan d'écoulement (6) forment entre eux, dans le plan horizontal, un angle a aigu, de préférence compris entre 40 et 1400.
4. Séparateur lamellaire selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce qu'il présente des moyens permettant d'inculquer au flux traversant du mélange à traiter un mouvement présentant une composante directionnelle descendante dans ledit premier espace (4) et une composante directionnelle ascendante dans ledit second espace (5).
5. Séparateur lamellaire selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que ledit angle p d'inclinaison de ladite ligne d'intersection (8) par rapport à la verticale est compris entre 30 et 700.
6. Séparateur lamellaire selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce qu'il est constitué d'une pluralité de jeux de plaques (2, 3) imbriqués les uns dans les autres et présentant des plans d'écoulement (6, 7) se croisant selon des lignes d'intersection (8) parallèles inclinées dudit angle p par rapport à la verticale.
7. Séparateur lamellaire selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé en ce qu'il est muni dans sa partie inférieure d'un radier commun (9) destiné à recueillir la phase séparée dudit mélange lors du passage de celui-ci sur lesdits premier et second plans de d'écoulement (6, 7).
8. Séparateur lamellaire selon l'une des revendications 2 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de séparation partielle (12) disposée entre ledit premier espace (4) et ledit second espace (5) au niveau de ladite ligne d'intersection (8).
9. Séparateur lamellaire selon l'une des revendications 2 à 8 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'amenée dudit mélange au niveau dudit ou desdits espaces interlamellaires, constitués par une goulotte (10), par des orifices, ou par un déversoir.
10. Séparateur lamellaire selon l'une des revendication 2 à 9 lesdites plaques (3) délimitant ledit ou lesdits plans d'écoulement (7) présentent une forme et/ou une surface différente(s) de la forme et/ou de la surface des plaques (2) délimitant ledit ou lesdits plans d'écoulement (6).
11. Séparateur lamellaire selon l'une des revendications 2 à 10 caractérisé en ce que lesdites plaques sont profilées afin de renforcer leur rigidité.
12. Installation pour le traitement des eaux résiduaires comprenant au moins certaines des unités suivantes: une unité de dessablage/déshuilage, une unité de séparation physique primaire, un bassin de traitement par boues activées, une unité de séparation des boues biologiques et une unité d'épaississement des boues en excès caractérisée en qu'elle inclut au moins un séparateur lamellaire selon l'une des revendications 1 à 11 dans au moins un des quatre sites constitués par ladite unité de dessablage/déshuilage, ladite unité de séparation physique primaire, ladite unité de séparation des boues biologiques et ladite unité d'épaississement des boues en excès.
13. Installation pour la potabilisation des eaux comprenant au moins certaines des unités suivantes: une unité de débourbage/dessablage, une unité de coagulation/floculation, une unité de séparation physique, une unité d'épaississement des boues obtenues caractérisée en ce qu'elle inclut au moins un séparateur lamellaire selon l'une des revendications 1 à 11 dans au moins un des trois sites constitués par ladite unité de débourbage/dessablage, ladite unité de séparation physique et ladite unité d'épaississement des boues.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9301973A FR2701405B1 (fr) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | Séparateur lamellaire en "V". |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9301973A FR2701405B1 (fr) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | Séparateur lamellaire en "V". |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2701405A1 true FR2701405A1 (fr) | 1994-08-19 |
| FR2701405B1 FR2701405B1 (fr) | 1995-05-05 |
Family
ID=9444275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9301973A Expired - Lifetime FR2701405B1 (fr) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | Séparateur lamellaire en "V". |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2701405B1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1998003433A1 (fr) * | 1996-07-18 | 1998-01-29 | Otv Omnium De Traitements Et De Valorisation | Installation de traitement d'eau a lit fluidise et decantation physico-chimique et procedes pour la mise en oeuvre d'une telle installation |
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| EP2361661A1 (fr) * | 2010-02-22 | 2011-08-31 | Tiba Austria GmbH | Séparateur avec un paquet de lamelles à courant transversal installé dans une paroi de séparation |
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1993
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2701405B1 (fr) | 1995-05-05 |
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