CA1024082A

CA1024082A - Decantation process using laminae with deflectors

Info

Publication number: CA1024082A
Application number: CA179,318A
Authority: CA
Inventors: Yves Richard
Original assignee: Degremont Societe Generale dEpuration de dAssainissement
Current assignee: Suez International SAS
Priority date: 1972-08-25
Filing date: 1973-08-21
Publication date: 1978-01-10
Also published as: AU472574B2; DE2343019B2; NL7311696A; GB1426797A; JPS49107961A; FR2223065B2; BE803954A; NL179978B; CH579940A5; FR2223065A2; JPS5617126B2; US4156644A; FI61276B; FI61276C; AU5963273A; DE2343019A1; IT994665B

Abstract

PRECIS DE LA DIVULGATION :

L'invention se rapporte à un procédé pour le traitement de liquides, notamment d'eaux, par décantation à lit de boue pulsé. Le liquide à traiter est en contact avec le lit de boue et traverse ce dernier avec une vitesse ascensionnelle. On confère au liquide à traiter, à son entrée dans l'appareil et lors de sa progression dans le lit de boue une direction d'écoulement inclinée sur l'horizontale. L'inclinaison est telle que les boues constituant le lit sont amenées à se déposer en donnant naissance à des courants préférentiels du liquide et des boues. Les courants favorisent la tendance au tassement des boues. Le procédé permet, suivant les cas, soit d'opérer sans modifier la vitesse ascensionnelle moyenne du liquide à traiter, avec un lit de boues de forte concentration en matière de suspen-sion et donc d'obtenir une qualité d'eau traitée supérieure, soit d'augmenter sensiblement la vitesse ascensionnelle du liquide à traiter, sans obtention d'une qualité d'eau équivalente, soit de combiner ces deux possibilités. PRECISION OF DISCLOSURE:

The invention relates to a method for the treatment liquids, especially water, by decantation with a bed of mud pulsed. The liquid to be treated is in contact with the mud bed and crosses the latter with an ascending speed. We gives the liquid to be treated, upon entering the device and during its progression in the mud bed a direction flow inclined to the horizontal. The inclination is such that the sludge constituting the bed is caused to settle in giving rise to preferential streams of liquid and sludge. The currents favor the tendency to the settlement of sludge. Depending on the case, the process allows either to operate without modify the average ascent rate of the liquid to be treated, with a bed of sludge with a high concentration of suspension material and therefore to obtain a higher quality of treated water, either significantly increase the rate of rise of the liquid to be treated, without obtaining an equivalent water quality, i.e.
to combine these two possibilities.

Description

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~a présente invention est relative ~ un procédé et à un appareil per~ectionn~ de décantation ~ lit de boue "pulsé", . applicables au traitement de liquides de tou~e na~ure, en parti-culier d' eaux.
.
- Dans les procédés de déca~tation ~ lit de ~oue, le liquide à traiter, notamment l'eau, additionné de réactifs ap-propriés tcoagulants, floculants, correcteurs de pH, charbon :~- actif, etc... ), c~rcule de ba~ en haut ~ travers la oouche ~e boue formée antérieurement, cette couche de boue agissant par ¢ontact avec l'eau et favorisant l'agglomération des précipit~s ~: formés qui sont retenus au sein de la couche de boue elle-meme; en m8me temps que les fines particules de matieres en suspension `~ contenues dans le liquide à traiter. Le liquide ~ traiter est . introduit dans l'appareil avec un débit uniforme ou, suivant le . procédé objet du brevet US 3.068.172 du 12/10/60, le liquide est . introduit dans l'appareil de manière discontinue et réparti ., uniformément sur toute la partie in~érieure du bassin de d~canta-tion; le lit de boue, régulièrement "puls~" de bas en haut, est ~-~;: maintenu en présence dans toute sa masse~ un ¢ontact intime du : ~ 20 liquide et des boues étant ainsi assuré. Le liquide circule avec `. une certaine vitesse ascensionnelle moyenne qu'il est avantageux de maintenir ~ une vale.ur la plus ~levée poæ~ible, sans pour cela ~; détruire la cohésion des boues~ pour une qualité d~termlne0 de ;i l'eau d~cantée.
.. Dan~ ce~ procédes ~ décantation A lit de boue pulsé,deux points sont déterminants pour ~avoriser la floculation et ~ la coagulation :
- la concentration du lit de boue en matibres en suspension, fonction de la ritesse de décantati.on et des paramètres de 30pulsation;
- la vitesse ascensionnelle moyenne du liquide à traiter à
travers le lit de boue, vltesse ascensionnel~e qu'il est avan--.~

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~0~4082 -~ tageux de maintenir a une valeur la plus élevee po~sible, sans ` qu'il y ait rupture de la cohesion des boues.
La vitesse ascensionnelle moyenne du liquide à trai-ter conditionne les dimensions des appareils de decantation et donc les investissements. Cette vitesse est limit~e par les risques d'entraînement vers le haut et d'~chappement des boues.
La présente invention represente un perfectionnement ` au procédé de décantation décrit dans le brevet am~ricain -; no 3.068.172 du 12 octobre 1960, par le fait qu'elle permet, .!
- 10 suivant les cas, soit de favoriser la tendance au tassement des boues et donc la concentration du lit de boue en matières en , suspension, ce qui, ~ vitesse ascensionnelle moyenne egale du liquide a traiter, conduit à l'amelioration de la floculation et à l'obtention d'une qualité d'eau traitee superieure; soit ..
- d'augmenter sensiblement la vitesse ascensionnelle moyenne du liquide à traiter avec obtention d'une qualité d'eau traitée équivalente, ce qui permet de réaliser des ~conomies importantes .j par réduction des dimensions des appareils utilisés; la combinai-~-~ son des deux possibilités étant également réalisable.
Suivant le liquide à traiter et les probl8mes posés, il est alors possible de prolonger la durée de marche des filtres disposés à la sortie du décanteur, et d'utiliser des appareils de décantation présentant une surface au sol réduite, pour un débit équivalent de liquide à traiter et des doses équivalentes ~`~ , de réactifs floculants et coagulants. On réalise donc une ~conomie importante avec des résultats meilleurs que par le procéd~ clas-sique a lit de boue.
La présente invention est relative a un procéd~ pour le traitement de liquide contenant des matieres en suspension, notamment d'eau, par décantation à lit de boue pulsé, dans lequel on introduit le liquide à la partie inférieure diun lit de boue qui est ainsi réguli8rement pulsé, on fait circuler le liquide :

~02408Z
avec une certaine vitesse ascensionnelle a travers ledit lit de boue, puis on retire du liquide une partie des mati~res agglomerées, ledit liquide traversant ensuite une zone de sédimentation, situee au-dessus du lit de bou~, ou il est clarifie, procede caracterise en ce que l'on fait circuler de bas . .
en haut ledit liquide a travers le lit de boue selon une direc-`. tion inclinée par rapport a l'horizontale et à la verticale en -~ forçant ledit liquide a monter a travers un ensemble de deflecteurs situes dans le lit de boue sur environ toute sa hauteur, provo-quant ainsi le depot de la boue; et en ce que le liquide monte et les boues se déposent selon des courants preferentiels inclines paralleles mais de sens oppose, ce qui augmente la vitesse de deposition des boues.
` L'invention est basée sur cette observation, faite par la Demanderesse, que la decantation d'une eau chargee de matieres en suspension est beaucoup plus rapide - trois a quatre fois - dans un tube incliné d'un certain angle sur l'horizontale que dans un tube vertical. Dans un tube incline, on obtient beaucoup plus rapidement une boue concentrée car l'inclinaison du 1 20 tube facilite la decantation; la boue glisse le long des parois ;~ et chasse du fond du tube l'e~au qui remonte, creant des courants preferentiels, avec dépôt continu et tassement des boues. Ces , courants prennent naissance dès que les premieres particules de boue glissent sur la paroi inclinee du tube et s'accélerent a mesure du depôt qu'ils favorisent: les boues décantent rapide-ment et se tassent non seulement sous l'action de leur propre poids mais aussi sous l'action de ces courants.
Dans ces conditions si, conformement à l'invention, l'on dispose dans un lit de boue un ensemble de tubes inclines, on obtient une modification g~nerale des caracteristiques du lit de boue qui se concentre fortement, ce qui favorise la coagula-tion et la floculation.

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~: La Demanderes5e ,a, par ailleurs constaté que si ,~ l'on soumet des boues contenues dans un tube incliné ~ un ~, courant d'eau animé d'une vitesse ascensionnelle identique à cel-le à laquelle sont soumises des boues contenues dans un tube vertical, les boues plu5 concentrees du tube incliné n'occupent qu'un faible volume du tube; si l'on veut obtenir la même ` . expansion des boues dans le tube incline et dans le tube vertical, on peut donc '' -`
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: appliquer au courant dleau une ~ites~e a~cenæionnelle plus importante - deux ~ trois ~ois selon'l~an~le d~inclinaison du tube dans le tube incliné que da~ le tube vertical.
Ai~s~, si co~orm~ment à l~invention, l~on dispose dans toute la hauteur du lit de boue un ensemble de tubes :. .
incli~és - par exemple de 45 ~ 70 sur l'hori~ontale - non seule- : :
ment on peut obtenir une concentration du lit de boue plu~
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importante ~ vitesse ascensionnelle égale du liquide, mais encore, . par le fait m8me de la tendance des boues au tassement, on ~'` 10 peut augmenter la vitesse a~censionnelle du liquide à traiter~
'' avec maintien de la conoentration initi~le des boueæ.
es courantæ pré~érentiels ainsi coniérés aux boues èt ~ l~eau en traitement, ont une direction générale approxima-tivement rectiligne et ~ont orientéeg du haut veræ le bas des plaques ou l~équivalent pour leæ ~oues et du ba3 vers le haut des plaques pour l~eau traitéeO
Suivant une caractéristique avantageuse de l~invention, ~' ces courants sont modifiés de iaçon à leur con~érer un caractère ~. tourbillonnaire pro~oquant une décantation et une reoirculation"' 20 aes boues au voisinage de ces co~rants tourbillonnaires et par voie de conséquen¢e~ une amélioration de la ~loculationO
Le proc~d~ de l~in~ention peut avantageusement atre mis en oeuvre ~ l~aide de moyens tels que ceux repr~sent~s ;- ~ titre d~e~emp~e~ non limitatifs~ aux dessin~ ann~x~ sur : le~quels :
a ~ig. 1 est une vue en perspective aveo arrao~ements partiels d'un appareil pour ~a mise en oeuvre du procéd~O
es Figs. 2 et 3~ des vues en coupe respectivement suivant II -II et III -III de la ~ig. 1.
' 30 - ~a Fig. 4, une vue partielle en coupe prise entre deux plaques consécutives suivant une premiere ~orme de réalisatio~.
a ~g. 5, une vue analogue à la Fig. 4 suivant ~ne autre . . . . .

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~orme de réalisation~

La Figo 1 montre un appareil consista~t en un bassin A la base duquel e~t introduit en a le liquide à traiter~ en l'espèce l'eau, au moyen d'organes 2 et 2a d~ distribution et de répartition décrite dans le brevet US N ~.068.172 du 12/10/60 de la Demanderesse. ~'alimentation en liquide ~ traiter est ainsi i homog~ne sur toute la surface du bassin; les boues sont mise~
- en suspension uniformeO
Dansle lit de boue 3 et sur toute sa hauteur, sont di~posés des ~oyens 4 suivant l'invention : tubes, plaques, inclinés de 45 à 70 sur l'horizontale. ~'eau décantée est ~vacuée en 6 suivant une disposition connue, au moyen de goulottes 5.
~ a Figo 4 montre schématiquement la disposition de deux plaques 4, 4a~ successives, placées dans le lit de boue de l'appareil. ~e~ flèches a) et b) indiquent la direction appro-ximativement rectiligne des courants pré~érentiels que confè--~ rent les plaques~ d'une part à la boue de traitement qui gli~se suivant la direction a) sur la plague inféxieure 4a du c~mparti-20 ment considéré et d'autre part, au liquide proverant des boues décantées dan~ la partie inférieure de l'appareil, qui monte suivant la direction b).
~ a Fig. 5 représente schématiquement les de~x pla~ues dont il vient d'8tre question~ munies également~ suivant l'in~en-tion~ de dé~lecteur~ 7~ 7a destinés ~ conférer aux courants pxé~érentiels un caractère tourbillonnaire.
Ces dé~lecteurs ont une longueur l qui peut atteindre ~usqu'à 2 ~ ~ ~ étant l'espacement mesuré entre les plaques.

Ils forment avec l'horizontale, un angle a , cet angle étant de préférence compris entre 20 et 70, et dépendant de la qualité
de boue obtenue.
~es déflecteurs 7, 7a peuvent évidememnt ~tre cons-ti-' . .. .
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tués en tout matériau (métal~ plastique) et particulièrement avec le même matériau que les plaques 4.
` Sur u~e même plague, on peut mettre en place un nombre quelconque convenable de déflecteurs~ comme représenté sur la Fig. 5. ~a distance H entre deux dispositifs successif# est~ de pr~férence~ compri8e entre 1 ~ois et 5 ~ois la distance L, soit . - ( ~ CH '~5 ~ ).
Penda~t le fonctionnement de l'appareil, les boues ~lissent suivant la direction a) sur la plaque in~érieure 4a du compartiment con~idéré. he liquide provenant des boues décantées dan~ la partie ~n~érieure de l'appareil monte (selon le mouvement - indiqué en b). Le liquide ainsi traité, dont l'écoulement eæt modifié par les déflecteurs~ vient en contact avec les boues glissant sur la plaque et il se produit ainsi un mouvement tour-,. j billonnaire provoquant une décantation des boues au niveau des déilecteurs. L'eau reprend ensuite son mouvement ascen~ionnel ver~
le haut et une partie des boues-se depose sur la ~ace supérieure du dé~lecteur. Ces boues gli~sent à leur tour sur ce dé~lecteur et viennent en contact avec l'eau arrivant de la partie inférieure de l'appareil. Sur la Pig. 5, on a matériali#é schématiquement par de petites flèches le8 courants tourbillonnaires provoqués par les dérlecteur~.
Il se produit donc à plusieurs ~tages~ en fait au niveau de chaque déflecteur une double reoiroulation des boues~
ce qui ~avorise la ~looul~tion et permet d'obtenir une boue de ., .
~ meilleure qualit~, ~'ef~icacité du procédé permet suivant 1'inven-..
tion se trouve dono aoorue~ oe procéd~ permetta~t~ on le rappelle, suivant les ca3~ soit d'opérer ~ans modi~ier la vitesse ascen-1 sio~nelle moyenne du liquide à tr3iter, avec un lit de boues de ; ~orte concentration en matières en suspension et donc d'obtenir - une qualité d'eau trait~e #up~rieure~ soit d'augmenter sensible-ment la Yitesse ascensionnelle du liquide à traiter, avec . .
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obtention dlune qualité d~eau ~ui~-.ente, soit de combinex ces deux possibilit~s~

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Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Procédé de traitement par décantation d'eaux usées contenant des matières en suspension, par décantation à lit de boue pulsé, dans lequel on introduit le liquide à la partie in-férieure d'un lit de boue qui est ainsi régulièrement pulsé, on fait circuler le liquide avec une certaine vitesse ascension-nelle à travers ledit lit de boue, puis on retire du liquide une partie des matières agglomérées, ledit liquide traversant ensui-te une zone de sédimentation, située au-dessus du lit de boue, où il est clarifié, procédé caractérisé:
en ce que l'on fait circuler de bas en haut ledit liquide à travers le lit de boue selon une direction inclinée par rapport à l'horizontale et à la verticale en forçant ledit liquide à monter à travers un ensemble de déflecteurs situés dans le lit de boue sur environ toute sa hauteur, provoquant ainsi le dépôt de la boue;
et en ce que le liquide monte et les boues se déposent selon des courants préférentiels inclinés parallèles mais de sens opposé, ce qui augmente la vitesse de déposition des boues.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'on confère auxdits courants préférentiels pour le liquide et les boues un caractère tourbillonnaire, provoquant ainsi une décantation et une recirculation des boues au voisina-ge de ces courants tourbillonnaires et par voie de conséquence, une amélioration de la floculation.

3. Un dispositif pour le traitement par décantation d'eaux usées contenant des matières en suspension, qui comprend un réservoir ayant dans sa partie inférieure un lit de boue pul-sé formant une zone de déposition des boues, une zone de sédimen-tation située directement au-dessus et en communication avec le-dit lit de boue pour clarifier ledit liquide, un moyen d'intro-duction du liquide capable de recevoir, à des instants prédéter-minés, ledit liquide à partir d'une source intermittente et d'in-troduire ledit liquide dans la partie inférieure dudit réservoir, des moyens pour faire passer ledit liquide desdits moyens d'in-troduction vers la partie inférieure du lit de boue pulsant ain-si ledit lit de boue, des moyens pour faire monter ledit liquide à travers ledit lit de boue à une vitesse déterminée, permettant ainsi le dépôt et le retirage d'une partie desdites matières en suspension, et pour ensuite faire passer ledit liquide à tra-vers la zone de sédimentation pour le clarifier, caractérisé en ce que:
- le dispositif comprend des déflecteurs positionnés dans ledit lit de boue sur environ toute sa hauteur, et situés au-dessus dudit moyen d'introduction du liquide, destinés à faire circuler le liquide à travers ledit lit de boue de bas en haut, selon des courants préférentiels inclinés par rapport à l'hori-zontale et à faire déposer la boue dans ledit lit de boue;
- lesdits déflecteurs ont des surfaces inclinées par rapport à l'horizontale pour faire monter ledit liquide et ag-glomérer ladite boue selon des courants parallèles mais de di-rections inclinées, ce qui augmente la vitesse de disposition des boues.

4. Un dispositif selon la revendication 3 dans le-quel lesdits déflecteurs comprennent plusieurs tubes parallèles inclinés selon un angle de 45 à 70° par rapport à l'horizontale.

5. Un dispositif selon la revendication 4 dans lequel lesdits tubes ont une longueur inférieure ou égale à la hauteur du lit de boue.

6. Un dispositif selon la revendication 4, caracté-risé en ce que les tubes comprennent des moyens pour conférer auxdits courants de liquide un caractère tourbillonnaire.

7. Un dispositif selon la revendication 6 dans lequel lesdits moyens pour conférer le caractère tourbillonnaire, comprennent des plaques déflectrices reliées auxdits tubes.

8. Un appareil selon la revendication 7 dans lequel lesdites plaques déflectrices sont inclinées par rapport à l'ho-rizontale d'un angle de 20 à 70°.

9. Un dispositif selon la revendication 7 dans lequel la distance entre deux plaques déflectrices adjacentes est com-prise entre 1 à 5 fois la distance entre deux tubes adjacents.

10. Un dispositif selon la revendication 7, dans le-quel la longueur desdites plaques déflectrices est inférieure aux 2/3 de la distance entre deux tubes adjacents.

11. Un dispositif selon la revendication 3 dans le-quel les déflecteurs comprennent plusieurs plaques parallèles inclinées par rapport à l'horizontale d'un angle de 45 à 70°.

12. Un dispositif selon la revendication 11 dans le-quel lesdites plaques ont une longueur inférieure ou égale à la hauteur du lit de boue.

13. Un dispositif selon la revendication 11, carac-térisé en ce que les plaques comprennent des moyens pour confé-rer auxdits courants de liquide un caractère tourbillonnaire.

14. Un dispositif selon la revendication 13, dans lequel lesdits moyens pour conférer le courant tourbillonnaire comprennent des plaques déflectrices reliées auxdites plaques parallèles.

15. Un dispositif selon la revendication 14 dans lesquelles lesdites plaques déflectrices sont inclinées par rap-port à l'horizontale d'un angle de 20 à 70°.

16. Un dispositif selon la revendication 14, dans lequel la distance entre deux plaques déflectrices adjacentes est comprise entre 1 à 5 fois la distance entre deux plaques parallè-les des déflecteurs.

17. Un dispositif selon la revendication 14 dans lequel la longueur desdites plaques déflectrices est inférieure aux 2/3 de la distance entre 2 plaques paralllèles.

18. Un dispositif selon la revendication 11, dans lequel lesdites plaques parallèles sont des plaques parfaitement planes.

19. Un dispositif selon la revendication 11 dans lequel lesdites plaques parallèles sont des plaques ondulées.