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"Procédé et appareil pour la clarification de liquides troubles".
Cette invention se rapporte d'une manière générale à la clarification de liquides troubles et en particulier à des appareils et à des modes opératoires améliorés permet- tant d'utiliser à plein le volume et la surface du réservuir de clarification en vue d'augmenter la capacité de clari-
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fication que les réservoirs d'une forme semblable per- mettent normalement d'atteindre.
Le rendement de la clarification est défavorablement affecté par le fait qu'il s'établit à l'intérieur du réser- voir de clarification des courants d'écuoulement positifs qui agissent pour transporter rapidement (court-circuiter) une portion notable du liquide trouble entrant et l'évacuer directement en ne lui permettant pas de séjourner dans l'appareil pendant le temps nécessaire pour séparer les éléments solides eu suspension.
Les tentatives antérieures faites pour résoudre ce problème ont porté sur l'utilisation de réservoirs plus grands pour s'assurer que les liquides troubles, même lors- qu'ils sont entraînés dans des courants en court-circuit sont retenus suffisamment longtemps dans l'appareil pour permettre la sédimentation des matières solides dans celui- ci. Le résultat inévitable de cette manière de faire se . traduit pas une perte de rendement de l'appareil de clari- fication, perte due au séjour prolongé d'une grande partie du liquide trouble d'alimentation au-delà du temps requis pour sa propre clarification.
Il est connu depuis longtemps que la distribution convenable du liquide affluant à la périphérie du réservoir de clarification, associée à la décharge finale de l'effluent clarifié, réalisée à la partie centrale du réservoir, constitue une amélioration. Une des raisons les plus impor- tantes Justifiant ce résultat est que dans une telle dis- position, le liquide trouble entrant est distribué sur la plus grande surface du réservoir, à savoir à sa périphérie, que son énergie d'écoulement est plus complètement dissipée et que lu danger de voir s'établir des courants d'écoulement ositifs est réduit au minimum.
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Une grande variété de dispositifs ont été proposés pour profiter de cette observation. Certains dispositifs utilisent des jupes ou des chicanes disposées autour de la périphérie, jupes et chicanes derrière lesquelles le li- quide trouble est dirigé et sous lesquelles il s'écoule dans la principale aire de sédimentation du réservoir.
D'autres dispositifs utilisent des bras de rotation pour transporter le liquide trouble vers l'aire périphérique du fond du réservcir. Bien que de tels dispositifs connus aient trouvé quelques faveur et qu'ils se soient avérés u- tiles dans certaines situations, ils ne donnent pas encore entière satisfaction du point de vue des applications com- merciales qu'on pourrait en faire sur une grande échelle.
Il en est ainsi parce que les courants d'entrée introduits par des ouvertures ou orifices situés à des endroits fixes, sont intrinsèquement de nature à favoirser l'établissement de courants d'écoulement positifs entrt le point d'entrée et le point d'évacuation tous deux fixes, se qui contribue à faire circuler en court-circuit le liquide double d'alimentation.
Les dispositifs d'alimentation mobiles proposés térieurement déchargeant le liquide trouble d'alimentatie entrant sur le fond périphérique, du réservoir, ont égale- ment prouvé qu'ils étaient inefficaces parce qu'ils agitent et dérangent constamment la boue légère, flocculcnte déjà déposée. Il s'ensuit ue de tels dispositifs gênent la clarification plutôt qu'ils ne la favorisent.
Ceci est regrettable parce que l'intro@uction du liquide trouble, tous près de la surface inférieure périphérique du réservoir est certainement le manière la plus logique d'assurer au fluide le plus long trajet possible et de le faire simul- tanément séjourner dans l'appareil pendant le temps le plus
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long entre l'introduction du liquide trouble et l'évacua- tion éventuelle de l'effluent. Toutefois l'agitation de la boue déjà déposée comme aussi le fait que les courants in- troduits par l'utilisation de tels dispositifs sont rela- tivement forts à'proximité de la boue déposée, ont rendu ce type de dispositifs inapplicable, excepté dans des situations où il se présente des boues relativement lourdes.
C'est pourquoi le premier but de la présente invention est de fournir une appareil de clarification dans lequel le liquide trouble est introduit à la périphérie du réser- voir de telle manière que l'énergie d'écoulement des courants d'alimentation soit continuellement dissipée dans un large volume de liquide au repos et que des courants d'écoulement positifs, suivant un chemin déterminé, ne puissent être ni établis, ni maintenus de-manière à éviter complètement d'agiter la boue préalablement déposée,
En résumé l'invention roule autour de l'idée d'intro- duire le liquide trouble par des ouvertures d'entrée se déplaçant d'une manière continue en étant submergées tout ' prés des parois périphériques du réservoir, à une profondeur située bien au-dessus de la boue préalablement déposée.
Dans une réalisation préférée de l'invention, le li- quide trouble est introduit par des bras creux en rotation, aboutissant à des ouvertures submergées, tout près de la paroi du réservoir et à une hauteur moyenne. De plus chaque bras creux peut avoir deux sorties d'alimentation disposées de manière à être dirigées dans des directions diamétrale- ment opposées, parallèles aux parois du réservoir, ce qui n'engendre que des écoulements à contre-courant qui se neutralisent immédiatement, Ainsi, puisque les bras et les . orifices d'alimentation associés se meuvent continuellement dans le volume relativement grand, proche (Le la paroi du
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réservoir, l'énergie du liquide trouble Affluât est com- plèterment dissipée.
De plus la création de courants d'écou- lement fixes est évitée parce qu'il n'y a plus de pointa fixes entre lesquels les courants peuvent s'établir. En plaçant les orifices d'entrée à mi-profondeur, c'est-à-dire en les immergeant, bien au-dessus de la boue déposée, l'agi- tation indésirable de la boue est évité . On peut encore réaliser une amélioration supplémentaire en dirigeant le liquide trouble pratiquement parellèlement aux parois et au fond du réservoir.
On peut donc dire que le procédé sur lequel l'inven- tion est fondamentalement basée consiste à introduire le liquide d'alimentation par des ouvertures submergées se déplaçant d'une manière continue, situées bien au-dessu du fond du réservoir et proches de la périphérie de celui- ci
L'appareil de base de l'invention comprend un clari- ficateur avec des bras en rotation situas tout près du fond du réservoir, bras par lesquels le liquide d'alimentation est introduit dans l'appareil et qui, prés des extrémités extérieures proches de la paroi du réservoir, ont des ori- , fices d'alimentation disposés de manière à diriger le li- quide trouble entre le sommet et le fend du réservoir,
ces bras étant montes de manière à pouvoir tourner au-dessus du fond du réservoir, taudis que les ouvertures d'alimentation se déplacent continuellement dans le liquide contenu dans le réservoir.
Pour que l'invention soit plus facileent comprise et puisse être appliquée, il est utile de se référer à la' descriptiun et aux dessins qui l'accompagnent, ceux-ci étant seulement à considérer cornue un exemple non limitatif de l'invention dont le champ d'application est défini par @
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les revendications qui y font suite, plutôt que par une quelconque description qui les précède.
La figure 1 est une vue en pian de dessus d'un cla- rificateur conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue latérale en coupe du clarifi- cateur de la figure 1, certaines pièces étant montrées en élévation, pour des raisons de clarté.
La figure 3 est une vue isométrique agrandie d'une portion de la distribution du liquide trouble et des bras' à râteaux du clarificateur montré dans les figures 1 et 2.
La figure 4 est une vue agran ie en élévation, par- tiellement en coupe, de la partie centrale du clarificateur des figures 1 et 2.
Si l'on se réfère aux dessins,ceux-ci montrent un ré- servoir de clarification désigné d'une manière générale par ..1.0- et construit avec un fond 11 en pente et des parois -latérales verticales 12. 'Le liquide trouble affluant, est fourni au réservoir par une conduite 13, pour être distri- bué d'une manière qui sera décrite ci-après plus en détail, tandis que la boue déposée est rassemblée dans un puisard
14 et évacuée par un conduit convenable 15. Le liquide clarifié ou effluent, déborde dans une auge annulaire 16, centrée et suspendue en-dessous d'un pont 17, à son tour supporté par une colonne centrale 16 et la paroi du réser- voir. L'affluent venant de l'auge 16 est évacué du réser- voir'par une conduite convenable 19.
Sur le pont 17, il est monté un mécanisme de commande
21, relié fonctionnellement à son tour à un tube de force en rotation ou colonne de commande 22. Les bras creux 23 sont attachs à la colonne de commande et peuvent tourner avec elle. Ils remplissent la double fonction de transporter le liquide trouble d'alimentation à la périphérie du réser-
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voir et de racler la boue déposée pour l'évacuer.
Le ratissage est accompli au moyen de lames 24, es- 'pacées des râteaux, lames fixées à la partie inférieure des bras 23 et placées de manière à racler d'une manière con- tinue les matières solides à l'intérieur vers le centre du réservoir lorsque les bras tournent.
La distribution du liquide trouble se fait au moyen d'une construction particulière du bras qui comprend une portion centrale creuse 26, figure 4, une portion terminale sous la forme d'une section 27 évasée vers le haut ou en forme d'U s'étendant à partir du bras lui-même et se terminant dans des ouvertures 28, submergées, opposées l'une par rapport à l'autre, espacées bien au-dessus du fond du réser- voir et disposées pour diriger les courants produits, horizontalement et parallèlement aux parois du réservoir (par exemple perpendiculairement à l'axe des bras).
Le liquide trouble entre par un conduit 13 d'où il passe dans la portion au pied de la colonne centrale 18 et
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de là vers l'extàrie>xn à travers les orifices dan!3 1¯'e8 pace 31 entre le tube de force 22 et la colonne centrale 18 pour s'écouler extérieurement par les intérieurs creux do des bras 23 et finalement se décharger par les ouvertures 28 adjacentes à la paroi du réservoir.
Ainsi qu'il est d'usage dans une telle construction, le tube de force 22 est pourvu d'un joint concentrique désigné d'une manière générale par 35, adjacent au fond de la colonne centrale 18. Celui-ci peut également servir d'appui fixe de la manière bien connue.
En ce référant particulièrement aue figures 1 et 3, on notera que bien que le liquide trouble d'alimentation soit introduit sous la forme d'un courant parallèle au ré- servoir, le volume de liquide situé au-dessus, en-dessous
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et à l'intérieur des ouvertures d'entrée 28 est si grand que l'énergie d'entrée est immédiatement dissipée. Attendu que les orifices sont situés à mi-profondeur, la hauteur d'eau est considérablement plus basse que si les ouvertures étaient au fond et ceci réduit la force à l'entrée. De plus le mouvement continuel des bras a pour résultat de changer constamment les positions à l'entrée avec l'avantage, an- térieurement noté, d'éliminer les courants d'écoulement positifs en court-circuit.
Dans une exécution préférée de l'invention, le liquide trouble d'alimentation sort de chaque bras sous la forme de courants opposés, ce qui est une cause subséquente de dissipation d'énergie.
Le résultat global se traduit par une utilisation pratiquement complète du volume tout entier du réservoir, le liquide trouble entrant dans l'appareil, séjournant d'une manière uniforme depuis le moment où il entre dans le ré- servoir jusqu'à celui où il atteint finalement le déversoir,, Attendu qu'il n'y a plus de courants d'écoulement positifs dans le réservoir, il n'y a plus besoin d'une capacité de réservoir en excès pour les loger. En conséquence, le ré- servoir de clarification, pour un débit donné, peut être proportionnellement réduit.
En d'autres termes l'efficacité du clarificateur est augmentée puisqu'un réservoir existant peut traiter un débit plus grand conduisant à un effluent parfaitement clarifié où dans une installation nouvelle on peut utiliser un appareillage réduit pour traiter un débit donné.
Des considérations qui précèdent, il ressort que la présente invention fournit les voies et moyens pour clari- fier économiquement les liquides troubles, le rendement du réservoir de clarification étant fortement augmenté par
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l'élimination des court-circuits à travers le fluide et en dissipant pratiquement toute l'énergie du liquide trouble à l'entrée par la distribution de ce liquide d'alimentation à mi-profondeur, tout près de la paroi du réservoir, par des ouvertures se déplaçant constamment par rapport aux parois et au fond du réservoir.
REVENDICATIONS.
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1) Procédé our l'introduction du liquide à traiter dans un appareil de clarification, comprenant un réservoir de sédimentation avec sortie des boues au centre, par le fond du réservoir, dont le niveau de liquide est déterminé par une sortie du liquide à la partie centrale du réservoir, caractérisé par le fait que le liquide à traiter est intro- duit par des ouvertures mobiles dans la zone du plus grand volume du liquide (dans un réservoir rond près de la péri- phérie) à une profondeur intermédiaire bien au-dessus des boues déposées, mais également bien au-dessous du niveau supérieur du liquide.
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"Method and apparatus for clarifying turbid liquids".
This invention relates generally to the clarification of cloudy liquids and in particular to improved apparatus and procedures for utilizing the full volume and surface area of the clarifying reservoir to increase the volume and surface area of the clarification reservoir. clarity capacity
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fication that reservoirs of a similar shape normally allow.
The efficiency of the clarification is adversely affected by the establishment within the clarification tank of positive flow currents which act to rapidly transport (bypass) a significant portion of the entering cloudy liquid. and evacuate it directly by not allowing it to remain in the apparatus for the time necessary to separate the solid elements in suspension.
Previous attempts to solve this problem have focused on the use of larger reservoirs to ensure that turbid liquids, even when entrained in short-circuited currents, are retained long enough in the apparatus. to allow sedimentation of solids therein. The inevitable result of this way of doing things is. This does not reflect a loss of efficiency of the clarification apparatus, a loss due to the prolonged stay of a large part of the turbid feeding liquid beyond the time required for its own clarification.
It has long been known that the proper distribution of the liquid flowing to the periphery of the clarification tank, associated with the final discharge of the clarified effluent, carried out at the central part of the tank, constitutes an improvement. One of the most important reasons justifying this result is that in such an arrangement the entering cloudy liquid is distributed over the largest surface of the tank, namely at its periphery, as its flow energy is more completely dissipated. and that the danger of positive flow currents being established is minimized.
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A wide variety of devices have been proposed to take advantage of this observation. Some devices use skirts or baffles arranged around the periphery, skirts and baffles behind which the cloudy liquid is directed and under which it flows into the main sedimentation area of the reservoir.
Other devices use rotating arms to transport cloudy liquid to the peripheral area of the bottom of the reservoir. Although such known devices have found some favor and have proved useful in certain situations, they do not yet give complete satisfaction from the point of view of the commercial applications which could be made on a large scale. .
This is so because the inlet currents introduced through openings or orifices located at fixed locations are inherently of a nature to favor the establishment of positive flow currents between the entry point and the discharge point. both fixed, which helps to short-circuit the double supply liquid.
Previously proposed mobile feeders discharging cloudy feed liquid entering the peripheral bottom of the tank have also proven ineffective because they constantly agitate and disturb the light, flocculent sludge already deposited. It follows that such devices interfere with clarification rather than promote it.
This is unfortunate because the introduction of the cloudy liquid close to the peripheral lower surface of the reservoir is certainly the most logical way to ensure the fluid has the longest possible path and at the same time have it stay in the tank. 'appliance for the longest
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long between the introduction of the cloudy liquid and the eventual evacuation of the effluent. However the agitation of the mud already deposited as also the fact that the currents introduced by the use of such devices are relatively strong near the deposited mud, made this type of device inapplicable, except in situations where relatively heavy sludge occurs.
Therefore, the first object of the present invention is to provide a clarification apparatus in which the cloudy liquid is introduced to the periphery of the tank in such a way that the flow energy of the feed streams is continuously dissipated. in a large volume of liquid at rest and that positive flow currents, following a determined path, cannot be established or maintained so as to completely avoid stirring the previously deposited sludge,
In summary, the invention revolves around the idea of introducing the cloudy liquid through inlet openings moving in a continuous manner being submerged very close to the peripheral walls of the tank, to a depth situated well at the bottom. above the previously deposited mud.
In a preferred embodiment of the invention, the cloudy liquid is introduced by rotating hollow arms, resulting in submerged openings, very close to the wall of the reservoir and at an average height. In addition, each hollow arm can have two supply outlets arranged so as to be directed in diametrically opposite directions, parallel to the walls of the reservoir, which only generates countercurrent flows which immediately neutralize each other. , since the arms and. Associated feed ports continuously move in the relatively large, near volume (The wall of the
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tank, the energy of the turbid liquid Affluat is completely dissipated.
In addition, the creation of fixed flow currents is avoided because there are no longer any fixed points between which the currents can be established. By placing the inlets at mid-depth, that is, submerging them, well above the deposited sludge, unwanted mud agitation is avoided. A further improvement can still be achieved by directing the cloudy liquid substantially parallel to the walls and bottom of the tank.
It can therefore be said that the process on which the invention is fundamentally based consists in introducing the feed liquid through submerged openings moving in a continuous manner, situated well above the bottom of the tank and close to the bottom. periphery of it
The basic apparatus of the invention comprises a clarifier with rotating arms located very close to the bottom of the tank, through which the feed liquid is introduced into the apparatus and which, near the outer ends close to the tank. the wall of the reservoir, have feed openings arranged so as to direct the cloudy liquid between the top and the split of the reservoir,
these arms being mounted so as to be able to rotate above the bottom of the tank, slums that the supply openings move continuously in the liquid contained in the tank.
In order for the invention to be more easily understood and to be able to be applied, it is useful to refer to the description and to the accompanying drawings, these being only to be considered as a non-limiting example of the invention of which the scope is defined by @
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the claims which follow therein, rather than by any description preceding them.
Figure 1 is a plan view from above of a clarifier according to the invention.
Figure 2 is a cross-sectional side view of the clarifier of Figure 1 with some parts shown in elevation for clarity.
Figure 3 is an enlarged isometric view of a portion of the cloudy liquid distribution and clarifier rake arms shown in Figures 1 and 2.
Figure 4 is an enlarged elevational view, partly in section, of the central portion of the clarifier of Figures 1 and 2.
Referring to the drawings, these show a clarification tank generally referred to as ..1.0- and constructed with a sloping bottom 11 and vertical sidewalls 12. The cloudy liquid flowing, is supplied to the tank by a pipe 13, to be distributed in a manner which will be described in more detail below, while the deposited sludge is collected in a sump
14 and discharged through a suitable conduit 15. The clarified liquid or effluent, overflows into an annular trough 16, centered and suspended below a bridge 17, in turn supported by a central column 16 and the wall of the tank. . The tributary from the trough 16 is discharged from the reservoir through a suitable pipe 19.
On deck 17, a control mechanism is mounted
21, operatively connected in turn to a rotating pressure tube or control column 22. The hollow arms 23 are attached to the control column and can rotate with it. They perform the dual function of transporting the turbid feeding liquid to the periphery of the reservoir.
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see and scrape the deposited mud to evacuate it.
The raking is accomplished by means of blades 24, spaced from the rakes, blades attached to the lower part of the arms 23 and positioned so as to continuously scrape the solids within towards the center of the rake. tank when the arms are rotating.
The distribution of the cloudy liquid takes place by means of a particular construction of the arm which comprises a hollow central portion 26, figure 4, an end portion in the form of a section 27 flared upwards or U-shaped. extending from the arm itself and terminating in openings 28, submerged, opposed to each other, spaced well above the bottom of the tank and arranged to direct the currents produced, horizontally and parallel to the walls of the tank (for example perpendicular to the axis of the arms).
The cloudy liquid enters through a conduit 13 from where it passes into the portion at the foot of the central column 18 and
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from there to the outside> xn through the orifices dan! 3 1¯'e8 space 31 between the pressure tube 22 and the central column 18 to flow outwards through the hollow interiors do of the arms 23 and finally discharge through the openings 28 adjacent to the wall of the tank.
As is customary in such a construction, the pressure tube 22 is provided with a concentric seal, generally designated 35, adjacent to the bottom of the central column 18. This may also serve as a. fixed support in the well-known manner.
With particular reference to Figures 1 and 3, it will be appreciated that although the turbid feeding liquid is introduced as a stream parallel to the tank, the volume of liquid located above, below
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and inside the inlet openings 28 is so large that the input energy is immediately dissipated. Since the orifices are located at mid-depth, the water height is considerably lower than if the openings were at the bottom and this reduces the force at the inlet. In addition, the continuous movement of the arms results in constantly changing the positions at the inlet with the previously noted advantage of eliminating the positive short-circuited flow currents.
In a preferred embodiment of the invention, the turbid supplying liquid exits from each arm in the form of opposing streams which is a subsequent cause of energy dissipation.
The overall result is practically complete utilization of the entire volume of the reservoir, the cloudy liquid entering the apparatus, remaining uniformly from the time it enters the reservoir until it reaches. finally the weir ,, Whereas there are no more positive flow currents in the reservoir, there is no longer a need for excess reservoir capacity to accommodate them. Consequently, the clarification tank, for a given flow rate, can be proportionally reduced.
In other words, the efficiency of the clarifier is increased since an existing tank can treat a larger flow rate leading to a perfectly clarified effluent or in a new installation, reduced equipment can be used to treat a given flow rate.
From the foregoing considerations, it appears that the present invention provides the ways and means for economically clarifying turbid liquids, the efficiency of the clarification tank being greatly increased by
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eliminating short circuits through the fluid and dissipating practically all the energy of the turbid liquid at the inlet by distributing this feed liquid at mid-depth, very close to the wall of the tank, by means of openings constantly moving relative to the walls and bottom of the tank.
CLAIMS.
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1) Method for introducing the liquid to be treated into a clarification apparatus, comprising a sedimentation tank with sludge outlet at the center, through the bottom of the tank, the liquid level of which is determined by an outlet of the liquid at the central part of the tank, characterized by the fact that the liquid to be treated is introduced through movable openings in the area of the greatest volume of the liquid (in a round tank near the periphery) at an intermediate depth well above sludge, but also well below the upper level of the liquid.
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