Dispositif de filtration pour liquides.
La présente invention se rapporte à un dispositif de filtration pour liquides.
La filtration des liquides s'opère en gé fieral au moyen de filtres à sable, ouverts ou
fermés, fonctionnant soit par gravité, soit OllS pression. Le lavage de la couche filtrante es réalise au moyen soit du liquide purifie envoyé sous pression à contrecourant, soit de ce dernier avec de l'air com- primé. Dans ce dernier cas, on peut traiter la musse filtrante successivement avec les deux rl nides.
Les appareils et procédés de filtrage con @@us prÚsentent divers inconvÚnients qui "ont :
Une arrivée du liquide troublant la masRe filtrante par des remous et détruisant sa surface horizontale.
1))- Un cheminement inégal du liquide à filtrer dans la masse filtrante, ce qui provoque l'apparition de vitesses d'éeoulement souvent très différentes en des points parfois très voisins l'un de l'autre de la masse fil traite. L'effet de rétention de la masse filtrante vis-Ó-vis des particules en suspension dans le liquide à filtrer est alors beaucoup moins marqué et cet effet est mal utilisé.
c) L'existence d'aspérités sur la surface -apportant la.
masse filtrante.
d) L'existence dans la masse filtrante, pré-des parois, du récipient, d'un espace dé- pourvu d'effet filtrant.
e) L'usage de pièces métalliques dan, s le fond des appareils.
f) Ix'inégale répartition de l'air et du liquide de lavage comprimés, sous le fond, au moment de l'élimination des matières en , suspension retenues par la. masse filtrante.
g) L'emploi dans certains dispositifs
d'une même canalisation pour l'air et le liquide de lavage comprimés.
h) L'emploi d'une quantité de liquide de lavage relativement importante par suite du faible débit des dispositifsd'évacuationde ce liquide.
Ces divers inconvénients conduisent à l'obtention d'un liquide parfois imparfaitement filtré et à l'encrassement exagéré de la masse filtrante. Il en résulte aussi une iné- galité de la répartition des matières en suspension retenues par la masse filtrante, ce qui rend difficile l'élimination de ces ma tières en suspension de la masse filtrante et provoque une consommation exagérée du liquide de lavage.
La présente invention vise à éviter ces inconvÚnients et elle a pour objet un dispositif de filtration pour liquides, caractérisé en ce e qu'il comporte une cuve dans laquelle est disposée une dalle en matière poreuse, dont la face supérieure est plane et lisse et sur laquelle repose une masse filtrante granuleuse, tandis que sa face inférieure présente des al véoles sans communication directe entre eux, cette dalle étant supportée par un plancher étanche qui clôt lesdits alvéoles et qui est traversé, d'une part, part, des conduits conduits d'éeou- lement d'eau débouchant dans les alvéoles et, d'autre part, par des conduits auxiliaires dont l'extrémité supérieure débouche dans des cavites pratiquées dans la face inférieure de la dalle qui constitue le plafond des alvéoles.
ces conduits auxiliaires servant à l'amenée de gaz dans les cavités susdites, pendant le nettoyage du dispositif.
Le dessin annexé représente, schématique- ment et à titre d'exemple, une forme d'exé- cution du dispositif selon l'invention.
Fig. 1 est une vue en coupe verticale du dispositif.
Fig. 2, 3 et 4 sont des vues de détail, la dernière à échelle agrandie.
Le dispositif représenté comprend une cuve 1 présentant, à peu près à mi-hauteur, une dalle 2 en matière poreuse, de préférence en béton poreux, dont la face supérieure 3 est plane et lisse. Cette dalle est constituée par un assemblage d'éléments 4 juxtaposés. La fig. 2 représente la vue par-dessous d'un de ces éléments. Chacun des éléments 4 présente, sur sa face inférieure, un alvéole 5 et, dans le fond de cet alvéole, une série de cavités'6 disposées comme on le voit sur les fig. 2 et 4. La, partie marginale de la face inférieure des éléments 4 que l'on a désignée par 7, repose sur un plancher étanche qui est constitué par des dalles 8 en béton imperméable, juxtaposées comme le montre le dessin.
Des moyens d'étanchéité sont prévus dans la partie 7 de la face inférieure de la dalle, de manière qu'aucune communication directe n'existe entre les différents alvéoles.
Des moyens d'étanchéité 9 sont prévus entre les différents éléments 8 du plancher étanche et entre ces éléments 8 et les parois latérales de la cuve 1. Il est également prévu des moyens d'étanchéité 10 entre un épaulement 11 de la cuve supportant les éléments 8 et ces derniers.
On a représenté à la fig. 3 la vue en plan de l'un des éléments 8 du plancher supportant la dalle 2. Chacune des dalles est traversée par une série de conduits auxiliaires 12, en matière non métallique, ouverts à leurs deux extrémités et remplis de béton poreux 13. La partie supérieure de chacun des conduits auxiliaires 12 débouche à proximité im médiate de la dalle poreuse à l'intérieur de l'une des. cavités 6. La partie inférieure de ces conduits plonge dans la partie inférieure de la cuve (fig. 1).
Enfin, une série de conduits 14 traversent, chacun des éléments 8. L'extrémité supérieure de ces conduits débouche à fleur de la face supérieure des éléments 8, tandis que leur extrémité inférieure s'ouvre dans la ré , ion inférieure, de la cuve 1.
Les conduits auxiliaires 12, ainsi que les cavités 6 dans lesquelles ils s'engagent, sont répartis de façon régulière, comme le montrent les fig. 2 et 3.
Une masse filtrante 15, constituée par du sable, repose sur la face supérieure de la dalle 2.
Des canaux 16 débouchent-dans la région supérieure de la cuve 1, tandis qu'un conduit 17 s'ouvre dans le fond'de celle-ci.
Le fonctionnement du dispositif repré- senté est le suivant :
a) Phase de filtration.
Le liquide à filtrer, chargé de matières en suspension, est déversé sur la masse 15 par un dispositif non représenté qui en assure une répartition aussi uniforme que possible en évitant la formation de remous. Le liquide traverse d'abord la masse filtrante 15 qui re tient les matières en suspension, puis il passe ensuite, une fois complètement débarrassé de ces matières, à travers la dalle supérieure poreuse 2 qui ne doit exercer aucun effet de rétention. L'écoulement à travers cette dalle poreuse s'opère d'une façon pratiquement égale à travers toute sa surface, même à. proximité des parois de la cuve. Le liquide ayant ainsi traversé la dalle se rassemble sur le faux fond que constituent les éléments 8 du plancher supportant cette dalle.
De là, il s'écoule dans la chambre collectrice 18, constituée par la région inférieure de la cuve, en passant par les conduit- : 14 et par l'ultérieur des conduits auxiliaires 12, c'est-Ó-dire en lt, @versant la masse poreuse 13 qui les remplit, la plus grande partie du liquida s'écou- htnt. toutefois, par les conduits 14. De lÓ, le l'quule filtre s'échappe par la canalisation 17.
b) Phase (le rÚgÚnÚration.
Lorsque le dispositif a fonctionne pen- dant une certaine durÚe, il est nécessaire de débarrasser} a masse filtrante 15 des matières qui Útaient en suspension dans le liquide Ó filtrer et qu'elle a retenues. Pour procÚder : @ cette rÚgÚnÚration de la masse 15, on ferme la a canalisation 17 d'évacuation du liquide pu- rifiÚ et le liquide recouvrant la masse filtrante est ÚvacuÚ.
On fait arriver de l'air comprimé dans la chambre collectrice 18. Cet air s'accumule sous le faux-fond 8 et, au moment o¯ il atteint la base des conduits auxi
liaires 12, cet air trouve une issue Ó travers
h niasse poreuse 13 remplissant ces conduits.
@@ passe donc Ó travers ces conduits et .-.'échappe a leur partie supérieure, sous forme d'une multitude de filets venant dÚboucher dans les cavitÚs des alvÚoles 5. De là, cet air continue son trajet ascendant en une multi @ude de filets Ó travers la dalle poreuse 2, 'il quitte en provoquant un brassage à tra- vers la masse filtrante 15. Pendant cette par i @ de l'opÚration de rÚgÚnÚration et la sati- vante, dans laquelle on envoie simultanément un courant d'air et d'eau sous le faux-fond, le eLtn de l'eau reste invariablement fixé à la hauteur de la masse poreuse 13.
L'air ne peut donc s'Úchapper que par la masse poreuse 13 et jamais par les conduits 14.
La masse filtrante violemment remuÚe par l'aur sortant des diffÚrents conduits auxiliai -res 12 sÚpare des impuretÚs qu'elle avait extraites du liquide. Ensuite, on envoie dans h a mbre collectrice 18 du liquide prÚala
N'-ment purifié, sous pression, et. provenant d'un récipient spécial non représenté. Ce liquide s'Úchappe vers le haut Ó travers les dtt s 14 (qui s'Útendent plus bas que l'extrÚmitÚ infÚrieure des conduits auxiliaires 12t. débouche dans les alvéoles 5 et, conti- nuant son trajet ascendant, traverse la dalle poreuse 2.
Pendant ce temps, l'air continue à passer à travers les conduits auxiliaires 12 et à travers la dalle 2, sans être gêné d'au- cune façon.
Cette action simultanée de l'air et du liquide a pour effet d'entraîner vers le haut de la cuve les matières que la masse 15 avait retenues, alors que cette masse, constituée par une matière plus dense, reste dans la partie inférieure de l'espace surmontant la. dalle 2. Cette masse filtrante n'en continue pas moins pour cela à être remuee sans arrêt.
Lorsque le liquide de lavage chargé de matières en suspension atteint un certain niveau, on arrête l'arrivÚe d'air, on attend quelque peu, afin de laisser se déposer les grains de la masse filtrante, puis on ouvre les conduits d'évacuation 16. Ces derniers faisant siphon aspirent le liquide de lavage chargé de toutes les matières en suspension qui ont été extraites de la masse filtrante 15, à l'ex clusion des grains de cette dernière qui ne peuvent être entraînés si haut par le liquide de lavage à cause de leur densité trop grande.
Pendant toute cette opération, le liquide de lavage continue à arriver de bas en haut. On arrête l'opération lorsque le liquide de lavage est parfaitement limpide.
Le lavage peut être immédiatement répété si la. masse filtrante n'est pas complète- ment débarrassée de ses impuretés. Lorsque la phase de régénération est terminée, la masse filtrante reprend automatiquement sa position et présente immédiatement une surface horizontale. On peut alors remettre aussitôt le dispositif en travail.
Si les opérations de filtration sont bien conduites et si la masse filtrante qui doit être parfaitement adaptée au but poursuivi, est correctement et complètement nettoyée après chaque phase de filtration, il n'y a aucun risque d'encrassement de la dalle poreuse. Sa porosité ne doit pas varier, même après des années de service.
L'ensemble des manoeuvres de filtration et d'élimination des matières en suspension peut être rendu entièrement automatique.
Pour que la dalle 2 en béton poreux présente le degré'dû porosité désiré, on aura avantage à procéder comme suit pour sa fabrication :
On prendra du gravillon parfaitement ca libré ayant passé, par exemple, au tamis de 4 mm (mailles carrées), mais refusé par le tamis de 2 mm. Ce gravillon qui doit être aussi homogène que possible au point de vue de sa constitution chimique, sera lavé et sé ché complètement..
Pour préparer le béton poreux, on milan- gera intimement 250 à 300 parties de ce gravillon sec avec un lait de ciment parfaitement homogène obtenu en mélangeant 40 à 50 parties d'un ciment spécial à haute résistance mécanique avec 20 à 30 parties d'eau.
Après un brassage prolongé, on coule dans des moules appropriés, complètement fermés pour éviter une évaporation trop rapide ; on tasse le béton à la truelle, on laisse reposer et l'on peut décoffrer après trois jours.
En ce qui concerne la masse filtrante 15, elle peut être constituée par toute matière granuleuse d'une dureté suffisante pour eviter une usure exagérée lors de l'opération de régénération. La granulométrie de ce matériel doit être parfaite, les écarts maxima du diamètre des grains ne devant pas dépasser 15 % en plus ou en moins du diamètre'choisi. Se- lon le but que l'on se propose (prefiltration ou filtration fine) qui est conditionné par la vitesse de filtration la plus convenable, on choisira un matériel dont le diamètre sera compris entre 0, 5 mm au minimum et 1, 2 mm au maximum.