WO1998057724A1 - Procede et dispositifs de decolmatage de filtres - Google Patents

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WO1998057724A1
WO1998057724A1 PCT/FR1998/001169 FR9801169W WO9857724A1 WO 1998057724 A1 WO1998057724 A1 WO 1998057724A1 FR 9801169 W FR9801169 W FR 9801169W WO 9857724 A1 WO9857724 A1 WO 9857724A1
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gas
enclosure
water
pressure
backwashing
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PCT/FR1998/001169
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English (en)
Inventor
Tuan Nguyen Quang
Jean-Louis Brunet
Original Assignee
Degremont
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
    • B01D35/12—Devices for taking out of action one or more units of multi- unit filters, e.g. for regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D29/01—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D29/66—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
    • B01D29/661—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps by using gas-bumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/88—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices
    • B01D29/92—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices for discharging filtrate
    • B01D29/925—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices for discharging filtrate containing liquid displacement elements or cores

Definitions

  • the present invention relates generally to the filtration on filter elements, of liquids containing suspended matter, in particular activated sludge from waste water.
  • the filter elements of such filters can consist of fabrics, membranes, filter materials, frits, plastics or metal which quickly clog up during filtration by forming on the filter element a cake which consists of particles separated from the on said element.
  • activated sludge for example, such clogging occurs within a few minutes. It is therefore necessary to provide a device for periodically unclogging the filter elements in order to be able to ensure filtration in a practically continuous mode.
  • the present invention proposes to provide improvements to this filter unclogging technique.
  • the present invention proposes to provide a filter washing technique which does not have the drawbacks of the previous solutions mentioned above, the technical problems to be solved by the invention being mainly the following:
  • the filters comprising filtering elements such as fabrics, membranes, sintered plastic or metallic filter materials are periodically unclogged by circulation, under pressure, of a washing liquid against the current of the liquid to be filtered, characterized in that it comprises the successive stages consisting in: a) storing backwashing or unclogging water, consisting of filtered water, in a storage enclosure positioned downstream of the filtering element considering the direction of filtration; b) setting in motion said stored backwash water, by sudden expansion of a determined volume V of a gas at a determined pressure P, said pressurized gas being brought into contact with backwashing water in said storage enclosure and , c) choose the value on the one hand of the pressure P and on the other hand, of the volume V so that the instantaneous flow of backwashing water being established at the start of the expansion ensures that the cake of accumulated particles stall
  • the backwash gas is preferably air.
  • the pressure P and the volume V are chosen so that at the end of expansion, the gas has not driven all of the water contained in said storage enclosure , the gas / liquid backwashing interface not meeting the wall of the filter element.
  • the pressure P and the volume V are chosen so that at the end of the expansion, the gas has driven all the water contained in the storage enclosure, the pressurized gas being driven through the filter element, after passage of the cleaning water.
  • the unclogging pressure P is adjusted as a function of the degree of clogging of the filter elements in order to adapt the backwashing energy to the washing energy requirements.
  • the instantaneous backwashing power is adjusted as required, by adjusting the pressure (P) and the volume (V), as a function of the washing energy requirements, according to the degree of clogging of the filter element. .
  • the invention also relates to a device for implementing the method as defined above, comprising at least one filter element immersed in the liquid to be filtered, through which said liquid passes under the effect of a pressure difference between the two sides of said filter element, the latter retaining the particles in suspension in the liquid to be treated, this device being characterized in that it comprises:
  • decoimaging water storage enclosure in which filtered water is collected, the latter flowing towards recovery means through an outlet valve, this storage enclosure being able to be brought to exhaust through a purge valve,
  • V volume
  • a means for pressurizing the gas contained in said gas storage enclosure a valve being interposed between said means for pressurizing and said gas storage enclosure, this valve being closed when the pressure of the gas in said enclosure gas storage reached a predetermined value (P), a valve dr. storage / gas-storage-water communication then being open to expel the cleaning water by sudden expansion of the volume (V) of gas at pressure (P).
  • Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of a device according to the present invention, wherein the filter element is arranged horizontally.
  • Figures 2a and 2b illustrate two alternative embodiments of the device according to the invention in which the filter element is arranged vertically.
  • FIG. 3 is also a schematic representation of an exemplary embodiment of the device according to the invention using several horizontal filter elements
  • FIG. 4 schematically represents another embodiment of the device according to the invention comprising several vertical filter elements and,
  • FIG. 5 illustrates an alternative embodiment comprising several vertical filter elements arranged in parallel.
  • FIG. 1 schematically represents an embodiment of the device which is the subject of the present invention.
  • the reference element 1 has been designated the filter element which may for example be a filter cloth, this filter element being immersed in the liquid to be treated 2.
  • the filter element is horizontal and it is arranged so that the filtered water is collected in a
  • I O ensuring filtration can be obtained by placing the enclosure 3 under vacuum, for example by pumping or siphoning.
  • the device further comprises an enclosure 7 for storing pressurized gas, this enclosure having a volume V.
  • the enclosure 7 is supplied with pressurized gas 15 by means of pressurizing means 10 which can be produced by example in the form of a compressor or a pressurized gas tank.
  • pressurizing means 10 which can be produced by example in the form of a compressor or a pressurized gas tank.
  • a valve 8 is interposed between the means 10 for pressurizing and the enclosure 7 for storing pressurized gas.
  • This pressurized gas which is preferably air, can be introduced into the enclosure 3 via a pipe 12.
  • the latter communicates with the pressurized gas storage enclosure 7 through a valve 9 and a purge valve 6 is also provided for exhausting the gas as will be described below.
  • the invention consists in backwashing the filter element 1 using filtered water, the latter coming from the chamber or enclosure 3 (here qualified as an enclosure or backwashing or unclogging water storage chamber 30, the backwashing water being set in motion by expansion of a defined quantity (Volume V) of a gas under pressure, coming from the storage enclosure of gas 7, initially at a defined pressure (P), this gas being placed in communication with the enclosure 3 for storing the washing water.
  • a defined quantity (Volume V) of a gas under pressure coming from the storage enclosure of gas 7, initially at a defined pressure (P), this gas being placed in communication with the enclosure 3 for storing the washing water.
  • the storage chamber 3 is filled with filtered water, the valve 4 for leaving the filtrate is open and the backwash gas purge valve 6 is closed.
  • the gas storage enclosure 7 is filled with gas at atmospheric pressure, the gas outlet valve 9 being closed.
  • This enclosure 7 has a volume V.
  • the pressure gas inlet valve 8 is then opened and pressurized gas is introduced into this enclosure by means 10 such as a compressor or compressed gas tank.
  • the valve 8 is closed when the pressure prevailing in the enclosure 7 has reached the predetermined value P.
  • This pressure value can be controlled by using, for example, a pressure sensor 11 which controls the closing of the valve 8.
  • the outlet valve 4 of the filtrate is then closed.
  • the valve 9 is then opened and the gas contained in the storage enclosure 7 is released by expelling before it the filtered water contained in the pipe 12 and in the chamber 3.
  • the values of pressure P and volume V can be chosen so that at the end of expansion, the gas has not driven all of the water contained in the storage enclosure 3, interface final gas-liquid 13 not meeting the wall of the filter element 1.
  • the values on the one hand, of the volume V and on the other hand of the pressure P are chosen so that the volume of the expanded gas or less than the cumulative volumes of the enclosure 7 for storing pressurized gas, of the enclosure 3 of 5 for cleaning the cleaning water and of the connections between these enclosures.
  • the values on the one hand of the volume V and on the other hand of the pressure P are chosen so that the volume of the expanded gas is greater than the cumulative volumes of the enclosure 7 for storing the gas under pressure, in enclosure 3 for storing cleaning water and connections between these two enclosures.
  • this variant implies a judicious choice of the filter element 1 in particular as regards its mechanical strength.
  • the pressure P is defined so as to provide by gas expansion sufficient energy for unclogging the filter element 1.
  • P can be chosen between 1 and 10 ⁇ 10 4 Pa, from 25 preferably between 2 to 6.10 4 Pa.
  • the pressure P and therefore the volume V are also chosen so that the instantaneous flow rate established at the start of the expansion is high enough to produce an optimal effect on the particle cake.
  • this instantaneous flow rate can be between 20 and 100 liters / s. m 2 .
  • valve 9 After unclogging, the valve 9 is closed, the purge valve 6 is open so as to allow the gas contained in the chamber 3 to escape, this gas being replaced by filtered water coming from the liquid 2 after passage over the filtering element 1.
  • the valve 4 is then open, the means for taking up filtered water 5 are put back into action and thus, the filtration is put back into service .
  • the backwashing operation must be repeated periodically.
  • a clogging detector for the filter element 1 this detector operating for example by measuring the pressure drop across said filter element and triggering the backwashing cycle when the clogging value of the filter element 1 qu 'it detects exceeds a predetermined threshold.
  • the purge valve 6 can be opened according to a progressive opening procedure in order to avoid jerks of the water flow during the flushing of the gas under pressure, and therefore the risks of rapid clogging of the filtering element 1 during such jolts;
  • the purge valve 6 can be opened before the end of the complete expansion of the gas, which makes it possible to avoid a “lag” of depressurization;
  • valve 9 can be closed before the complete expansion of the gas: in this case, the decoimimation is obtained by a partial expansion of a volume V of gas at the initial pressure P, the expansion then being interrupted by the closing of the valve 9.
  • the filter element 1 for example a filter cloth
  • FIGS. 2a and 2b are characterized by filter elements 1 '
  • the method of unclogging the vertical filter elements 1 ′ is identical to that described above with regard to FIG. 1.
  • Each filter element has its own chamber or enclosure for storing cleaning water, respectively 3a and 3b, these chambers 3a and 3b being connected to the same device for producing backwash gas identical to the device described above with reference in Figure 1 and which therefore includes the elements designated
  • each unclogging water storage chamber or enclosure 3a, 3b must have its own isolation valve 9a and 9b respectively and its purge valve 6a and 6b respectively.
  • each enclosure 3a, 3b has its own means for taking up filtered water: pumps 5a, 5b and outlet valves 4a, 4b.
  • the operating mode for unclogging the filter elements 1 a, 1 b is identical to that described above with reference to FIG. 1, each filter element 1 a, 1 b being washed individually, successively.
  • two filter elements are provided, such as for example filter cloths a 'and b', comprising a common chamber 3 for storing the filtered water.
  • This common storage enclosure 3 is connected to a common gas production means
  • the vertical filter elements a 'and b' also include a common storage chamber 3 but interposed between the filter elements a 'and b', equal distribution means 25 of water 19a and 19b respectively which can be produced for example in the form of a diaphragm.
  • This variant is also identical to the embodiment illustrated in Figure 4 and its mode of operation is the same.
  • the backwashing energy can vary as required, by adjusting the value of the unclogging pressure P as a function of the washing energy requirements, according to the degree of clogging of the filter elements, within the limit of the volume. of the backwash water storage chamber 3 if the volume of the pressurized gas storage enclosure 7 is fixed.
  • the simultaneous power and flow rate of backwashing can be made variable as a function of requirements by adjusting the pressure P and the volume of unclogging volume to the washing energy requirements, according to the degree of clogging of the elements.
  • filters for example a double pressure can be provided in a half enclosure 7. More generally, according to a variant of the invention, the enclosure 7 for gas storage can be divided into n isolable sub-enclosures, in which one can apply a pressure between P and nP depending on the number of sub-enclosures used.
  • the means 10 such as a compressor, or a pressurized gas tank, to obtain backwash gas under pressure P operating much longer than the time of washes, its power is much lower than the instantaneous pressure of the washes. This results in a significant reduction in the costs of electrical equipment;

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Abstract

Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives consistant à: a) stocker de l'eau de rétrolavage ou de décolmatage, constituée par de l'eau filtrée, dans une enceinte de stockage (3) positionnée en aval de l'élément filtrant (1) en considérant le sens de la filtration; b) mettre en mouvement ladite eau de rétrolavage stockée, par détente brutale d'un volume V déterminé d'un gaz à une pression P déterminée, ledit gaz sous pression, stocké dans une enceinte (7) étant mis au contact de l'eau de rétrolavage dans ladite enceinte de stockage (3) et, c) choisir la valeur d'une part de la pression P et d'autre part, du volume V de manière que le débit instantané d'eau de rétrolavage s'établissant en début de la détente assure un décrochage du gâteau de particules accumulées sur la paroi amont de l'élément filtrant (1), ces particules étant remises en suspension dans le liquide à filtrer (2).

Description

Procédé et dispositifs de décolmatage de filtres
La présente invention concerne d'une manière générale la filtration sur des éléments filtrants, de liquides contenant des matières en suspension, notamment des boues activées d'eaux résiduaires.
Les éléments filtrants de tels filtres peuvent être constitués par des toiles, des membranes, des matériaux filtrants, frittes, plastiques ou métalliques qui se colmatent rapidement lors de la filtration en formant sur l'élément filtrant un gâteau qui est constitué des particules séparées de l'eau sur ledit élément. Dans certains cas sévères, boues activées par exemple, un tel colmatage se produit en quelques minutes. Il est donc nécessaire de prévoir un dispositif de décolmatage périodique des éléments filtrants afin de pouvoir assurer une filtration selon un mode pratiquement continu. La présente invention se propose d'apporter des perfectionnements à cette technique de décolmatage des filtres.
A l'heure actuelle, les solutions connues de décolmatage sont les suivantes :
- rétrolavage à l'eau in situ c'est-à-dire par passage au travers de l'élément filtrant d'un flux d'eau propre circulant à contre courant du liquide à filtrer (EP- A-0 581 740) ;
- rétrolavage à l'eau sur l'élément filtrant dénoyé en utilisant un jet sous pression";
- lavage mécanique (par exemple à l'aide de brosses) pouvant être combiné avec une technique de lavage par jet sous pression ;
- rétrolavage à l'air, avec éventuellement un effet de pulsation. Ces techniques classiques présentent un certain nombre d'inconvénients et de limites pouvant être résumés de la façon suivante :
- Rétrolavage à l'eau in situ : consommation d'eau importante, nécessité de forts débits instantanés donc de pompes et de tuyauteries importantes, par conséquent coûteuses, la limitation des volumes d'eau utilisés passe parfois par la mise en place de vannes d'isolement ultrarapides donc coûteuses. - Rétrolavage à l'eau sur élément filtrant dénoyé (lavage par jets) :
- nécessité de dénoyer l'élément filtrant ce qui oblige à prévoir des pompes et/ou des vannes ou des dispositifs mécaniques, voire de rendre mobile cet élément filtrant (par exemple tambour filtrant, filtre sous vide, etc..) ;
- Lavage mécanique (brosses) combiné ou non avec lavage par jets : équipements mécaniques importants, encombrement global élevé (par exemple technique des filtres à tambour rotatif.
- Rétrolavage à l'air (avec effet du pulsation ou non) : difficultés de répartition de l'air :
- sur des éléments filtrants (par exemple des toiles) immergés de grande taille (la différence de hauteur entre le point le plus haut et le point le plus bas de l'élément filtrant à laver doit être bien inférieure à la perte de charge de l'air au travers de cet élément, compte-tenu des effets de l'écart de densité entre l'eau et l'air) ;
- entre éléments filtrants disposés en parallèle, à des profondeurs différentes (effets de l'écart de densité entre l'eau et l'air).
La présente invention se propose d'apporter une technique de lavage de filtre ne comportant pas les inconvénients des solutions antérieures rappelées ci- dessus, les problèmes techniques à résoudre par l'invention étant principalement les suivants :
- supprimer tout dispositif mécanique ;
- effectuer le lavage avec une consommation faible de liquide de lavage ; - réduire l'encombrement des conduites de fluide de lavage ;
- réduire la puissance nécessaire au lavage.
Ce problème est résolu par l'invention en premier lieu par un procédé de rétrolavage de filtres pour liquide contenant des matières en suspension, notamment pour boues activées d'eaux résiduaires selon lequel les filtres, comportant des éléments filtrants tels que des toiles, membranes, matériaux filtrants frittes plastiques ou métalliques, sont décolmatés périodiquement par circulation, sous pression, d'un liquide de lavage à contre-courant du liquide à filtrer, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives consistant à : a) stocker de l'eau de rétrolavage ou de décolmatage, constituée par de l'eau filtrée, dans une enceinte de stockage positionnée en aval de l'élément filtrant en considérant le sens de la filtration ; b) mettre en mouvement ladite eau de rétrolavage stockée, par détente brutale d'un volume V déterminé d'un gaz à une pression P déterminée, ledit gaz sous pression étant mis au contact de l'eau de rétrolavage dans ladite enceinte de stockage et, c) choisir la valeur d'une part de la pression P et d'autre part, du volume V de manière que le débit instantané d'eau de rétrolavage s'établissant en début de la détente assure un décrochage du gâteau de particules accumulées sur la paroi amont de l'élément filtrant, ces particules étant remises en suspension dans le liquide à filtrer.
Selon l'invention, le gaz de rétrolavage est de préférence de l'air.
Selon un mode de mise en oeuvre de ce procédé, la pression P et le volume V sont choisis de manière qu'à la fin de la détente, le gaz n'ait pas chassé la totalité de l'eau contenue dans ladite enceinte de stockage, l'interface gaz/liquide de rétrolavage final ne rencontrant pas la paroi de l'élément filtrant.
Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la pression P et le volume V sont choisis de telle sorte qu'à la fin de la détente, le gaz ait chassé la totalité de l'eau contenue dans l'enceinte de stockage, le gaz sous pression étant chassé au-travers de l'élément filtrant, après passage de l'eau de décolmatage.
Selon l'invention, on règle la pression P de décolmatage en fonction du degré de colmatage des éléments filtrants afin d'adapter l'énergie de rétrolavage aux besoins en énergie de lavage.
Selon l'invention la puissance instantanée de rétrolavage est réglée en fonction des besoins, par réglage de la pression (P) et du volume (V), en fonction des besoins en énergie de lavage, selon le degré de colmatage de l'élément filtrant.
L'invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus, comprenant au moins un élément filtrant immergé dans le liquide à filtrer, au travers duquel passe ledit liquide sous l'effet d'une différence de pression entre les deux côtés dudit élément filtrant, ce dernier retenant les particules en suspension dans 'a liquide à traiter, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- une enceinte de stockage d'eau de décoimatage, dans laquelle est recueillie de l'eau filtrée, cette dernière s'écoulant vers des moyens de reprise au travers d'une vanne de sortie , cette enceinte de stockage pouvant être mise à l'échappement au travers d'une vanne de purge,
- une enceinte de stockage de gaz présentant un volume (V), en communication avec ladite enceinte de stockage d'eau de décolmatage au travers d'une vanne et,
- un moyen de mise sous pression du gaz contenu dans ladite enceinte de stockage de gaz, une vanne étant interposée entre ledit moyen de mise sous pression et ladite enceinte de stockage de gaz, cette vanne étant fermée lorsque la pression du gaz dans ladite enceinte de stockage de gaz atteint une valeur (P) prédéterminée, une vanne dr. communication stockage/gaz- stockage-eau étant alors ouverte pour chasser l'eau de décolmatage par détente brutale du volume (V) de gaz à la pression (P).
D'autres caractéristiques de ce dispositif sont précisées dans les revendications secondaires annexées à la présente description.
On décrira maintenant à titre d'exemples non limitatifs, divers modes de réalisation du dispositif objet de la présente invention. Au cours de cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 est une représentation schématique d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif conforme à la présente invention, dans lequel l'élément filtrant est disposé horizontalement.
Les figures 2a et 2b illustrent deux variantes de réalisation du dispositif selon l'invention dans lesquels l'élément filtrant est disposé verticalement.
La figure 3 est également une représentation schématique d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention mettant en oeuvre plusieurs éléments filtrants horizontaux ;
La figure 4 représente de façon schématique un autre exemple de réalisation du dispositif selon l'invention comportant plusieurs éléments filtrants verticaux et,
La figure 5 illustre une variante de réalisation comportant plusieurs éléments filtrants verticaux disposés en parallèle.
On se réfère en premier lieu à la figure 1 qui représente de façon schématique un exemple de réalisation du dispositif objet de la présente invention. Sur cette figure, on a désigné par la référence 1 l'élément filtrant qui peut être par exemple une toile filtrante, cet élément filtrant étant immergé dans le liquide à traiter 2. Dans cet exemple de réalisation, l'élément filtrant est horizontal et il est disposé de manière que l'eau filtrée soit recueillie dans une
5 enceinte ou chambre 3. Sous l'effet de la différence de pression entre les deux côtés de l'élément filtrant 1 , le liquide à filtrer 2 traverse l'élément filtrant 1 lequel retient les particules en suspension. L'eau filtrée recueillie dans la chambre 3 s'écoule par la conduite 15 vers des moyens de reprise telle qu'une pompe 5 au travers d'une vanne de sortie 4. La différence de pression
I O assurant la filtration peut être obtenue par une mise en dépression de l'enceinte 3 par exemple par pompage ou siphonage.
Le dispositif comporte en outre une enceinte 7 de stockage de gaz sous pression, cette enceinte présentant un volume V. L'enceinte 7 est alimentée 15 en gaz sous pression par l'intermédiaire d'un moyen 10 de mise sous pression pouvant être réalisé par exemple sous la forme d'un compresseur ou d'un réservoir de gaz sous pression. Une vanne 8 est interposée entre le moyen 10 de mise sous pression et l'enceinte 7 de stockage de gaz sous pression.
20
Ce gaz sous pression, qui est de préférence de l'air, peut être introduit dans l'enceinte 3 par l'intermédiaire d'une conduite 12. Celle-ci communique avec l'enceinte de stockage de gaz sous pression 7 au travers d'une vanne 9 et l'on prévoit en outre une vanne de purge 6 pour la mise à l'échappement du 25 gaz comme on le décrira ci-après.
Ainsi qu'on l'a spécifié ci-dessus, l'invention consiste à effectuer un rétrolavage de l'élément filtrant 1 en utilisant de l'eau filtrée, celle-ci provenant de la chambre ou enceinte 3 (qualifiée ici d'enceinte ou chambre 30 de stockage d'eau de rétrolavage ou de décolmatage), l'eau de rétrolavage étant mise en mouvement par détente d'une quantité définie (Volume V) d'un gaz sous pression, provenant de l'enceinte de stockage de gaz 7, initialement à une pression définie (P), ce gaz étant mis en communication avec l'enceinte 3 de stockage de l'eau de lavage.
Le fonctionnement de ce dispositif est donc le suivant :
Après un certain temps de filtration, une quantité importante de particules est accumulée sur la paroi amont (dans le sens de la fitration) de l'élément filtrant 1 , créant ainsi une augmentation de la perte de charge au-travers de l'ensemble « élément filtrant + dépôts ». Il convient alors de procéder à un rétrolavage afin de décoller le gâteau de particules.
A l'instant initial du rétrolavage, la chambre de stockage 3 est remplie d'eau filtrée, la vanne 4 de sortie du filtrat est ouverte et la vanne 6 de purge de gaz de rétrolavage est fermée.
L'enceinte 7 de stockage de gaz est remplie de gaz à la pression atmosphérique, la vanne 9 de sortie de gaz étant fermée. Cette enceinte 7 présente un volume V.
La vanne 8 d'admission de gaz sous pression est alors ouverte et du gaz sous pression est introduit dans cette enceinte par l'intermédiaire du moyen 10 tel que compresseur ou réservoir de gaz comprimé. La vanne 8 est fermée lorsque la pression régnant dans l'enceinte 7 a atteint la valeur prédéterminée P. Cette valeur de pression peut être contrôlée en utilisant par exemple un capteur de pression 11 qui commande la fermeture de la vanne 8.
La vanne de sortie 4 du filtrat est alors fermée. La vanne 9 est ensuite ouverte et le gaz contenu dans l'enceinte de stockage 7 se détent en chassant devant lui l'eau filtrée contenue dans la conduite 12 et dans la chambre 3. Lorsque le gaz est détendu, il occupe une partie de cette chambre de stockage d'eau filtrée 3. Les valeurs de la pression P et du volume V peuvent être choisies de manière qu'à la fin de la détente, le gaz n'ait pas chassé la totalité de l'eau contenue dans l'enceinte de stockage 3, l'interface gaz-liquide final 13 ne rencontrant pas la paroi de l'élément filtrant 1. Dans ce cas, les valeurs d'une part, du volume V et d'autre part de la pression P sont choisies de manière que le volume du gaz détendu soit inférieur aux volumes cumulés de l'enceinte 7 de stockage de gaz sous pression, de l'enceinte 3 de 5 stockage de l'eau de décolmatage et des liaisons entre ces enceintes.
En variante, on peut choisir la pression P et le volume V de manière à forcer le gaz au travers de l'élément filtrant 1 , après passage de l'eau de décolmatage, afin d'assurer un nettoyage complémentaire de l'élément
I O filtrant. Dans ce cas, les valeurs d'une part du volume V, d'autre part de la pression P sont choisies de manière que le volume du gaz détendu soit supérieur aux volumes cumulés de l'enceinte 7 de stockage du gaz sous pression, dans l'enceinte 3 de stockage de l'eau de décolmatage et des liaisons entre ces deux enceintes.
15 Bien entendu, cette variante implique un choix judicieux de l'élément filtrant 1 notamment en ce qui concerne sa résistance mécanique.
Dans tous les cas, sous l'effet de la chasse d'eau, le gâteau de particules accumulées sur le côté amont de l'élément filtrant 1 est détaché de ce dernier 20 et remis en suspension dans l'eau à filtrer 2.
Selon la présente invention, la pression P est définie de manière à fournir par détente de gaz une énergie suffisante pour le décolmatage de l'élément filtrant 1. A titre d'exemple, P peut être choisi entre 1 et 10.104 Pa, de 25 préférence entre 2 à 6.104 Pa.
La pression P et donc le volume V sont également choisis de façon que le débit instantané s'établissant au début de la détente soit suffisamment élevé pour produire un effet optimal sur le gâteau de particules. A titre d'exemple, 30 ce débit instantané peut être compris entre 20 et 100 litres/s. m2 .
Après décolmatage, la vanne 9 est fermée, la vanne de purge 6 est ouverte de manière à laisser s'échapper le gaz contenu dans la chambre 3, ce gaz étant remplacé par de l'eau filtrée provenant du liquide 2 après passage sur l'élément filtrant 1. La vanne 4 est alors ouverte, les moyens de reprise d'eau filtrée 5 sont remis en action et ainsi, la filtration est remise en service.
L'opération de rétrolavage doit être répétée périodiquement. Selon l'invention, on peut prévoir par exemple une minuterie pour déclencher périodiquement l'opération de rétrolavage. On peut également prévoir un détecteur de colmatage de l'élément filtrant 1 , ce détecteur fonctionnant par exemple par mesure de la perte de charge au travers dudit élément filtrant et déclenchant le cycle de rétrolavage lorsque la valeur de colmatage de l'élément filtrant 1 qu'il détecte dépasse un seuil prédéterminé.
On peut envisager d'autres variantes de l'invention, et notamment des variantes en ce qui concerne son mode de mise en oeuvre. Ainsi, par exemple :
- la vanne de purge 6 peut être ouverte selon une procédure d'ouverture progressive afin d'éviter des à-coups du débit d'eau lors de la chasse du gaz sous pression, et donc des risques de colmatage rapide de l'élément filtrant 1 lors de tels à-coups ;
- la vanne de purge 6 peut être ouverte avant la fin de la détente complète du gaz ce qui permet d'éviter une « traîne » de dépressurisation ;
- la vanne 9 peut être fermée avant la détente complète du gaz : dans ce cas, le décoimatage est obtenu par une détente partielle d'un volume V de gaz à la pression P initiale, la détente étant alors interrompue par la fermeture de la vanne 9.
On peut également, selon la présente invention, envisager un certain nombre de variantes de réalisation et à titre d'exemples non limitatifs, on en décrira ci-après quelques unes en référence aux figures 2a à 5. Dans l'exemple de réalisation décrit en regard de la figure 1 , l'élément filtrant 1 , par exemple une toile filtrante, est horizontal. On peut envisager d'autres dispositions notamment inclinées ou verticales. Les modes de réalisation illustrés par les figures 2a et 2b se caractérisent par des éléments filtrants 1 '
5 disposés verticalement. On retrouve sur ces figures 2a et 2b les autres éléments du dispositif selon l'invention (désignés par les mêmes références que sur la figure 1 ) permettant d'assurer le décolmatage des éléments filtrants verticaux 1 '. Dans ce cas, on peut prévoir selon l'invention des moyens destinés à empêcher que le gaz assurant la chasse de l'eau de ι o rétrolavage ne parvienne pas jusqu'à l'élément filtrant 1 ou 1 '. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 2a, ces moyens sont réalisés sous la forme d'un prolongement inférieur 16 à l'extrémité duquel est positionné l'élément filtrant vertical 1 ', ce prolongement 16 définissant un seuil immergé comme on le voit clairement sur cette figure 2a. Dans la variante illustrée par la figure
15 2b, ces mêmes moyens sont réalisés sous la forme d'une cloison siphoïde 17.
Dans les variantes selon les figures 2a et 2b, le mode de décolmatage des éléments filtrants verticaux 1 ' est identique à celui décrit ci-dessus en regard de la figure 1.
20
On se réfère maintenant à la figure 3.
Dans cet exemple de réalisation, on met en parallèle plusieurs éléments filtrants et dans le mode de réalisation représenté, deux éléments filtrants
25 horizontaux 1 a et 1 b sont mis en parallèle. Chaque élément filtrant dispose de sa propre chambre ou enceinte de stockage de l'eau de décolmatage, respectivement 3a et 3b, ces chambres 3a et 3b étant reliées à un même dispositif de production de gaz de rétrolavage identique au dispositif décrit ci- dessus en référence à la figure 1 et qui comporte donc les éléments désignés
30 par les références 7.8, 1 1.10. Cependant dans ce cas, chaque chambre ou enceinte de stockage d'eau de décolmatage 3a, 3b doit comporter sa propre vanne d'isolement respectivement 9a et 9b et sa vanne de purge respectivement 6a et 6b. De même, chaque enceinte 3a, 3b comporte ses propres moyens de reprise de l'eau filtrée : pompes 5a, 5b et vannes de sortie 4a, 4b. Le mode de fonctionnement pour le décolmatage des éléments filtrants 1 a, 1 b est identique à celui décrit ci-dessus en référence à la figure 1 , chaque élément filtrant 1a, 1 b étant lavé isolément, successivement.
5
Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 4, on prévoit deux éléments filtrants, tels que par exemples des toiles filtrantes l 'a et l 'b, comportant une chambre 3 commune pour le stockage de l'eau filtrée. Cette enceinte commune de stockage 3 est reliée à un moyen commun de production de gaz
I O de rétrolavage sous pression qui est identique à celui décrit ci-dessus en référence notamment à la figure 1 et l'on retrouve sur cette figure 4 les éléments constitutifs de ce moyen qui ont été désignés par les mêmes références que sur la figure 1. Dans cet exemple de réalisation, on prévoit en outre des moyens destinés à empêcher que le gaz de rétrolavage détendu
15 atteigne les éléments filtrants l 'a, l 'b. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 4, ces moyens sont réalisés sous la forme de cloisons internes telles que 18.
Le mode de fonctionnement de cette variante de l'invention est bien entendu 20 identique à celui décrit ci-dessus en référence à la figure 1 .
Dans la variante illustrée par la figure 5, les éléments filtrants verticaux l 'a et l 'b comportent également une chambre de stockage commune 3 mais l'on interpose entre les éléments filtrants l 'a et l 'b, des moyens d'équirépartition 25 d'eau respectivement 19a et 19b pouvant être réalisés par exemple sous la forme de diaphragme. Cette variante est par ailleurs identique à l'exemple de réalisation illustré par la figure 4 et son mode de fonctionnement est le même.
On peut bien entendu et sans sortir du cadre de la présente invention, 30 envisager d'autres variantes de réalisation par exemple une combinaison des modes de réalisation illustrés par les figures 4 et 5. Selon la présente invention, l'énergie de rétrolavage peut varier en fonction des besoins, en réglant la valeur de la pression P de décolmatage en fonction des besoins en énergie de lavage, selon le degré de colmatage des éléments filtrants, dans la limite du volume de la chambre 3 de stockage de l'eau de rétrolavage si le volume de l'enceinte 7 de stockage du gaz sous pression est fixe.
Toujours selon la présente invention, la puissance, et le débit, simultanés de rétrolavage peuvent être rendus variables en fonction des besoins par ajustement de la pression P et du volume V de décolmatage aux besoins en énergie de lavage, selon le degré de colmatage des éléments filtrants : par exemple on peut prévoir une pression double dans une demi enceinte 7. Plus généralement, selon une variante de l'invention, l'enceinte 7 de stockage de gaz peut être partagée en n sous-enceintes isolables, dans lesquelles on peut appliquer une pression comprise entre P et nP selon le nombre de sous enceintes utilisées.
Parmi les avantages apportés par la présente invention, on peut citer notamment les suivants :
- faible consommation en eau filtrée pour réaliser les opérations de décoimatage ;
- maîtrise de l'équi-répartition sur des systèmes industriels à chambres multiples ;
- ajustement de la pression P et du volume V de décolmatage aux besoins en énergie de rétrolavage ;
- absence de dispositif mécanique ;
- conduites de fluides de rétrolavages réduites en encombrement (le gaz se transporte, à pertes de charge données, à des vitesses plus de 10 fois supérieures à ce que l'on peut obtenir en eau : pour un même débit d'eau de rétrolavage « rendu élément de filtration », les conduites seront donc d'un diamètre 3 à 5 fois inférieur) ;
- puissance électrique réduite (pour une même énergie fournie aux éléments filtrants), le moyen 10 , tel qu'un compresseur , ou un réservoir de gaz sous pression, pour obtenir du gaz de rétrolavage sous pression P fonctionnant beaucoup plus longtemps que le temps des lavages, sa puissance est très inférieure à la pression instantanée des lavages. Ceci se traduit par une réduction importante des coûts d'équipements électriques ;
- compacité et facilité d'implantation.
Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et/ou représentés mais qu'elle en englobe toutes les variantes qui entrent dans le cadre de la portée des revendications annexées

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de rétrolavage de filtres pour liquide contenant des matières en suspension, notamment pour boues activées d'eaux résiduaires selon lequel les filtres, comportant des éléments filtrants tels que des toiles, membranes, matériaux filtrants frittes plastiques ou métalliques, sont décolmatés périodiquement par circulation sous pression d'un liquide de lavage à contre-courant du liquide à filtrer, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives consistant à :
a) stocker de l'eau de rétrolavage ou de décolmatage, constituée par de l'eau filtrée, dans une enceinte de stockage positionnée en aval de l'élément filtrant en considérant le sens de la filtration ; b) mettre en mouvement ladite eau de rétrolavage stockée, par détente brutale d'un volume V déterminé d'un gaz à une pression P déterminée, ledit gaz sous pression étant mis au contact de l'eau de rétrolavage dans ladite enceinte de stockage et, c) choisir la valeur d'une part de la pression P et d'autre part, du volume V de manière que le débit instantané d'eau de rétrolavage s'établissant en début de la détente assure un décrochage du gâteau de particules accumulées sur la paroi amont de l'élément filtrant, ces particules étant remises en suspension dans le liquide à filtrer.
2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pression P et le volume V sont choisis de manière qu'à la fin de la détente, le gaz n'ait pas chassé la totalité de l'eau contenue dans ladite enceinte de stockage, l'interface gaz/liquide de rétrolavage final ne rencontrant pas la paroi de l'élément filtrant.
3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pression P et le volume V sont choisis de telle sorte qu'à la fin de la détente, le gaz ait chassé la totalité de l'eau contenue dans l'enceinte de stockage, le gaz sous pression étant chassé au-travers de l'élément filtrant, après passage de l'eau de décolmatage. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le gaz de rétrolavage est de l'air.
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on règle la pression P de décolmatage en fonction du degré de colmatage des éléments filtrants afin d'adapter l'énergie de rétrolavage aux besoins en énergie de lavage.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on règle la puissance instantanée de rétrolavage en fonction des besoins, par réglage de la pression (P) et du volume (V), en fonction des besoins en énergie de lavage, selon le degré de colmatage de l'élément filtrant.
7 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comprenant au moins un élément filtrant (1) immergé dans le liquide à filtrer (2) , au travers duquel passe ledit liquide sous l'effet d'une différence de pression entre les deux côtés dudit élément filtrant, ce dernier retenant les particules en suspension dans le liquide à traiter, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- une enceinte (3) de stockage d'eau de décolmatage, dans laquelle est recueillie de l'eau filtrée, cette dernière s'écoulant vers des moyens de reprise (5) au travers d'une vanne de sortie (4), ladite enceinte (3) de stockage étant mise à l'échappement au travers d'une vanne de purge (6) ; - une enceinte (7) de stockage de gaz présentant un volume (V), en communication avec ladite enceinte (3) de stockage d'eau de décolmatage au travers d'une vanne (9) et,
- un moyen (10) de mise sous pression du gaz contenu dans ladite enceinte (7) de stockage de gaz, une vanne (8) étant interposée entre ledit moyen (10) de mise sous pression et ladite enceinte (7) de stockage de gaz, cette vanne (8) étant fermée lorsque la pression du gaz dans ladite enceinte de stockage de gaz atteint une valeur (P) prédéterminée, une vanne (9) de communication stockagergaz - stockage-eau étant alors ouverte pour chasser l'eau de décolmatage par détente brutale du volume (V) de gaz à la pression (P).
8 - Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un capteur de pression (11) commandant la fermeture de ladite vanne (8) lorsque la pression régnant dans l'enceinte (7) de stockage de gaz a atteint la valeur P.
9 - Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce que les valeurs, d'une part du volume (V), d'autre part de la pression (P) sont choisies de manière que le volume du gaz détendu soit inférieur aux volumes cumulés de ladite enceinte (7) de stockage de gaz, de ladite enceinte (3) de stockage d'eau de décolmatage et des liaisons entre lesdites enceintes (7 et 3).
10 - Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce que les valeurs, d'une part du volume (V), d'autre part de la pression (P) sont choisies de manière que le volume du gaz détendu soit supérieur aux volumes cumulés de ladite enceinte (7) de stockage de gaz, de ladite enceinte (3) de stockage d'eau de décoimatage et des liaisons entre lesdites enceintes. (7 et 3).
11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisé en ce que le ou les éléments filtrants (1 , 1a, 1 b) sont horizontaux.
12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisé en ce que le ou les éléments filtrants (1 ', Va, Vb) sont verticaux.
13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisé en ce que le ou les éléments filtrants sont inclinés.
14 - Dispositif selon l'une des revendications 12 ou ^ 3 caractérisé en ce que l'enceinte (3) de stockage d'eau de rétrolavage est conçue de façon que le gaz assurant la chasse de l'eau de rétrolavage ne parvienne pas jusqu'à l'élément filtrant (V) . 15 - Dispositif selon la revendication 14 caractérisé en ce que l'enceinte (3) de stockage d'eau de rétrolavage est pourvue d'un prolongement inférieur (16) à l'extrémité duquel est positionné le ou lesdits éléments filtrants (V) , ce prolongement définissant un seuil immergé.
16 - Dispositif selon la revendication 14 caractérisé en ce que l'enceinte (3) de stockage d'eau de rétrolavage est munie d'une cloison siphoïde (17) , positionnée derrière le ou les éléments filtrants (V).
17 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 16 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs éléments filtrants (1 a, 1 b) disposés en parallèle, le dispositif de rétrolavage étant commun auxdits éléments filtrants chacun desdits éléments filtrants (1 a, 1 b) étant muni de son enceinte (3a, 3b respectivement) de stockage d'eau de rétrolavage, lesdites enceintes étant reliées à un moyen commun de production de gaz de rétrolavage sous pression (7, 8, 10) et muni de vannes d'isolement propres (9a, 9b respectivement).
18 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 17 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs éléments filtrants (Va, Vb) disposés en parallèle, lesdits éléments filtrants comportant une enceinte commune (3) de stockage de liquide de rétrolavage reliée à un moyen commun (7, 8, 10) de production de gaz de rétrolavage sous pression.
19 - Dispositif selon la revendication 18 caractérisé en ce que I' enceinte (3) de stockage d'eau de rétrolavage comporte des moyens (18) destinés à empêcher que le gaz de rétrolavage détendu atteigne lesdits éléments filtrants (Va, Vb).
20 - Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce que lesdits moyens empêchant que le gaz de rétrolavage détendu atteigne lesdits éléments filtrants sont constitués par des cloisons internes (18). 21 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 20 caractérisé en ce qu'il comporte une minuterie pour déclencher périodiquement l'opération de rétrolavage.
22 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 20 caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de colmatage du ou des éléments filtrants, fonctionnant notamment par mesure de la perte de charge au travers du ou des éléments filtrants, ce détecteur déclenchant le cycle de rétrolavage lorsque la valeur de colmatage des éléments filtrants qu'il détecte dépasse un seuil prédéterminé.
23 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 22 caractérisé en ce que ladite enceinte (7) de stockage des gaz est alimentée à l'aide d'un compresseur.
24 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 22 caractérisé en ce que ladite enceinte (7) de stockage des gaz est alimentée en gaz sous pression par l'intermédiaire d'un réservoir de gaz sous pression.
25 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 24 caractérisé en ce que ladite enceinte (7) de stockage de gaz de décolmatage est partagée en n sous enceintes isolabies dans lesquelles on applique une pression comprise entre P et nP selon le nombre de sous enceintes utilisées.
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