FR2716186A1 - Procédé de floculation d'effluents et installation pour la mise en Óoeuvre d'un tel procédé. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de floculation d'un effluent chargé en matières en suspension et/ou en micro-organismes, du type consistant à introduire un produit floculant dans ledit effluent à traiter, caractérisé en ce que le produit floculant utilisé est du rejet liquide sodo-aluminique d'origine industrielle contenant, de l'aluminium, de l'aluminate de sodium et de la soude libre et en ce que ledit rejet liquide sodo-aluminique est introduit dans ledit effluent à traiter en association avec un agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet.
Description
Procédé de floculation d'effluents et installation pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.
L'invention concerne le domaine du traitement des effluents et, notamment le domaine du traitement des eaux usees, en vue de leur rejet dans le milieu naturel ou de leur réutilisation, par exemple dans l'industrie.
Plus précisément, l'invention concerne le domaine de la floculation des effluents effectuée dans le cadre de traitements d'épuration pour débarrasser ces effluents des matières indésirables ou toxiques qui y sont présentes.
Les traitements d'épuration des effluents liquides et notamment des effluents aqueux tels que les eaux usées ont essentiellement pour objet d'éliminer de ces effluents les substances indésirables produisant notamment la turbidité et la couleur ainsi que les substances toxiques qu'elles renferment.
Dans les eaux usées, la présence d'une flore bactérienne importante, variée et active, permet la transformation de certains composés en des substances indésirables pouvant être toxiques ou à l'origine, notamment, de nuisances olfactives.
Ces substances peuvent se présenter sous forme de particules en suspension ou bien sous forme d'espèces chimiques solubles, c'est-à-dire tout ou en partie ionisées.
Certaines espèces chimiques toxiques ou indésirables, telles que notamment le phosphore et certains de ses dérivés, peuvent être séparés de l'eau à épurer par formation de composés précipitables par ajout dans cellesci de sels de fer et/ou d'aluminium ou en prévoyant une étape biologique adaptée.
Les particules en suspension de dimensions inférieures à quelques microns ne peuvent être séparées industriellement par simple décantation à moins d'être préalablement agglomérées entre elles.
Ces particules peuvent être d'origine minérale (argile, glaise, silice...) ou, particulièrement dans le cadre des eaux usées, de nature organique et issues d'activités végétales, animales ou humaines (produits de dégradation de matériaux protéiformes, substances humiques, bactéries, algues...).
Quelle que soit la nature de ces particules, leur agglomération sous forme de particules présentant une dimension plus importante est tributaire de l'existence de deux forces antagonistes, à savoir;
- les forces électrostatiques ou forces de Coulomb et,
- les forces attractives de Van der Waals.
- les forces électrostatiques ou forces de Coulomb et,
- les forces attractives de Van der Waals.
Ces deux forces sont responsables de l'existence d'une barrière de potentiel à la périphérie des particules qui tend à les éloigner les unes des autres et à les empêcher de se rencontrer. Cette barrière de potentiel peut être neutralisée par l'introduction de charges ioniques de signe opposé à celui de ces particules dans le milieu dans lequel elles évoluent de façon à permettre la rencontre et la coagulation de celles-ci sous forme d'agrégats primaires. De telles charges ioniques sont portées par un réactif coagulant tel que par exemple, des cations métalliques multivalents comme des sels métalliques de fer ou d'aluminium.
On connaît ainsi dans l'état de la technique différents composés chimiques pouvant être utilisés pour procéder à la coagulation puis, comme il est rappelé ci-après, à la floculation des eaux usées.
Parmi ces composés, on citera le chlorure ferrique, qui est sans doute celui le plus fréquemment utilisé compte-tenu de son faible coût. Toutefois, ce sel de fer doit être utilisé en quantités importantes pour permettre un abattement correct des matières en suspension. A titre d'exemple et en moyenne, il faut ajouter une quantité de chlorure ferrique correspondant à environ 80 milligrammes de fer par litre d'eau usée de qualité moyenne, pour obtenir un abattement de 95% des matières en suspension, tandis qu'un apport équivalent à environ 40 mg/l n'autorise un abattement que d'environ 80%.
Un autre sel fréquemment utilisé est le sulfate d'alumine qui permet d'obtenir un bon abattement des matières en suspension avec des quantités moindres.
D'une façon pratique, la coagulation est effectuée, dans le cadre du traitement des eaux en injectant le réactif coagulant dans des cuves montées en série contenant l'eau traitée. Ces cuves sont généralement pourvues de moyens d'agitation permettant de favoriser la coagulation. A ce stade sont également fréquemment injectés un agent permettant de modifier le pH du milieu de façon à optimiser la coagulation et/ou à permettre le rejet d'un effluent présentant un pH compatible avec le milieu le recevant, et un polyélectrolyte de polarité judicieusement choisie permettant également de favoriser l'opération de coagulation des matières en suspension.
Dans une dernière cuve, la rencontre des agrégats primaires formés est favorisée, de façon à permettre la floculation des matières en suspension. En fait, les agrégats primaires formés pendant la coagulation s'agglomèrent aussi avec des flocs d'hydroxyde de métal du réactif coagulant utilisé hydrolysé et également avec les éventuelles espèces chimiques précipitables formées et, notamment les phosphates de fer, d'aluminium ou de calcium. Le tout forme un amas qui emprisonne aussi, au cours de sa croissance, des molécules d'eau par pontage, et des particules de dimensions parfois subcolloïdales, telles que notamment les bactéries, les microalgues, les virus ou encore certaines macromolécules de type protéinique ou polysaccharidique.
Dans cette dernière cuve, l'agitation mécanique est plus ménagée que dans les cuves la précédant mais suffisante pour limiter le grossissement des flocs. En pratique, un polyélectrolyte de préférence anionique peut également être ajouté à l'eau traitée pour faciliter la floculation et accroître la vitesse de celleci.
L'eau floculée peut ensuite être évacuée vers un décanteur permettant d'éliminer les flocs formés.
La coagulation-floculation, que l'on désignera ci-après par le terme unique de floculation présente également l'avantage d'autoriser une certaine hygiénisation des eaux traitées en permettant l'élimination comme décrit ci-dessus des micn > organismes qu'elles contiennent, dont certains peuvent être pathogènes.
La floculation peut aussi être avantageusement utilisée pour abattre la pollution phosphorée d'un effluent.
Le phosphore est un composé dont la nuisance résulte du fait qu'il est omniprésent dans les eaux d'origine domestique ou industrielle arrivant dans les stations d'épuration, du fait des ses très nombreux domaines d'utilisation.
Parmi ceux-ci, on peut citer le domaine agricole dans lequel les engrais phosphatés sont utilisés de façon incontournable pour accroître les rendements de culture, notamment sous la forme de molécules polyphosphatées.
Les composés phosphorés sont également très utilisés dans l'industrie des détergents en tant qu'additifs, dans les traitements anticorrosion, dans les procédés d'ignifugation ainsi que dans le domaine agro-alimentaires...
Ces composés phosphorés présents dans les eaux résiduelles industrielles et domestiques peuvent se présenter sous différentes formes : acide phosphorique, phosphates (eaux provenant des usines de fabrication d'engrais, eaux de purge des chaudières), polyphosphates et notamment hexamétaphosphates (eaux provenant des circuits de refroidissement)...
Afin de prévenir l'enrichissement des cours d'eau en phosphore, qui avec l'azote constitue le principale nutriment des algues et micro{)rganismes vivant dans ces cours d'eau, et conséquemment l'eutrophisation du milieu, les Communautés Européennes ont émis une Directive imposant des taux minima d'abattement de la concentration de ces composés dans les eaux rejetées dans le milieu naturel. Ainsi, en ce qui concerne le phosphore l'abattement de l'effluent doit être d'au moins 80%.
Pour cette raison, de gros efforts ont été effectués au cours des dernières années pour accroître l'efficacité des traitements biologiques de traitement des eaux usées, par exemple en prévoyant une zone anaérobie dans une unité de boues activées nitrifiante/dénitrifiante. L'expérience a cependant montré que la seule technique fiable et véritablement efficace pour abattre la teneur en phosphore d'un effluent consistait en la précipitation physico-chimique au moyen de sels minéraux.
L'objectif de la présente invention est de proposer un nouveau procédé de floculation d'effluents, et notamment d'une eau usée, pouvant notamment être mis en oeuvre dans une installation de traitement d'un tel effluent visant entre autre à abattre la teneur en phosphore de celleì.
Un autre objectif de l'invention est de décrire un tel procédé présentant un coût de mise en oeuvre bien inférieur au coût habituel des procédés de floculation impliquant des réactifs plus ou moins coûteux.
Un autre objectif de l'invention est aussi de fournir une voie de valorisation intéressante d'un rejet liquide industriel jusqu'ici inutilisé.
Encore un autre objectif de l'invention est de permettre de conférer un caractère de relative innocuité à un tel rejet liquide.
Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite sont atteints grâce à l'invention qui concerne un procédé de floculation d'un effluent chargé notamment en matières en suspension et/ou en micro-organismes, du type consistant à introduire un produit floculant dans ledit effluent à traiter, caractérisé en ce que le produit floculant utilisé est du rejet liquide sodo-aluminique d'origine industrielle contenant, de l'aluminium, de l'aluminate de sodium et de la soude libre et en ce que ledit rejet liquide sodo-aluminique est introduit dans ledit effluent à traiter en association avec un agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet.
De nombreux procédés industriels utilisant de l'aluminium aboutissent à la formation d'un tel rejet sodo-aluminique. Parmi ces différents procédés, on peut notamment citer les procédés de traitement de surface (anodisation, passivation), de tournage, de fraisage, d'étau-limage des structures en aluminium ou en alliage incluant de l'aluminium... Par exemple, dans le cadre des procédés d'anodisation de pièces en aluminium, les éléments métalliques sont décapés dans des bains d'acide sulfurique très concentrés avant d'être rincés à l'eau puis trempés dans un bain de soude pure avant d'être de nouveau rincés. Ces derniers bains de rinçage sont réutilisés et se chargent peu à peu en soude, en aluminium et en aluminate de sodium. Lorsqu'ils contiennent des quantités excessives de ces composés ils ne peuvent plus être valablement utilisés comme bains de rinçage et sont rejetés sous forme de rejet liquide sodo-aluminique.
Les rejets liquides sodo-aluminiques des industries présentent le double inconvénient de n'offrir actuellement aucune voie de valorisation et de présenter de surcroît un caractère fortement alcalin les rendant difficile à manipuler et même dangereux. ns doivent donc être neutralisés et dilués avant d'être rejetés.
L'invention offre donc une voie de valorisation particulièrement intéressante d'un tel rejet liquide, puisqu'elle propose non seulement une utilisation de ce produit mais aussi sa transformation en un produit beaucoup moins alcalin. On soulignera le caractère écologique de l'invention qui permet donc de conférer un caractère d'innocuité à un déchet industriel tout en le valorisant.
De plus, un tel rejet présente aussi l'avantage de contenir moins de métaux lourds que les réactifs floculants habituellement utilisés, tels que le sulfate d'alumine ou le chlorure ferrique qui proviennent généralement également de l'industrie.
Selon une variante de l'invention, ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet liquide sodo-aluminique comprend un acide minéral ou un mélange d'acides minéraux.
Selon une autre variante de l'invention, ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet liquide sodo-aluminique comprend un ou plusieurs sels métalliques en solution acide.
Dans ce dernier cas, ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet liquide sodo-aluminique peut être choisi dans le groupe constitué par le chlorure ferrique et le sulfate d'alumine ou être constitué avantageusement par du chlorure d'aluminium. Outre le fait qu'il présente un coût relativement peu élevé,le chlorure d'aluminium présente également l'avantage de ne provoquer aucune précipitation du rejet liquide sodoaluminique lorsqu'il est ajouté, comme il sera explicité plus en détails ci-après, directement à ce rejet.
Préférentiellement, ledit chlorure d'aluminium est introduit en association avec ledit rejet liquide sodo-aluminique à raison de 5% à 25% de la concentration en aluminate de sodium dudit rejet.
Egalement selon une variante de l'invention, ledit rejet liquide sodo-aluminique peut être utilisé en association avec un polyélectrolyte.
Préférentiellement, ledit rejet liquide sodaluminique contient entre 45 et 100 g/I d'aluminium, entre 40 et 200 g/l de soude libre et entre 35 et 200 g/l de soude sous forme d'aluminate.
Selon une première variante, ledit rejet liquide sodo-aluminique est introduit directement dans ledit effluent à traiter, ledit agent permettant d'abaisser le pH étant introduit également directement dans ledit effluent après que l'introduction dudit rejet dans l'effluent ait été effectuée.
Selon une deuxième variante, ledit rejet liquide sodo-aluminique et ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet sont injectés simultanément directement dans ledit effluent à traiter.
Selon une troisième variante ledit rejet liquide sodo-aluminique est introduit directement dans ledit effluent à traiter, ledit agent permettant d'abaisser le pH étant introduit également directement dans ledit effluent avant que l'introduction dudit rejet dans l'effluent ait été effectuée.
Enfin selon une quatrième variante, le procédé consiste dans un premier temps à réaliser un réactif floculant en additionnant ledit rejet liquide avec ledit agent permettant d'abaisser le pH de celuiì, ledit réactif étant susceptible d'être stocké et, dans un second temps, à réaliser la floculation dudit effluent par introduction dudit réactif dans celuiì.
Egalement préférentiellement, ladite introduction dudit rejet liquide sodoaluminique est effectuée sous agitation rapide
Selon une variante intéressante de l'invention, le procédé comprend par ailleurs une étape consistant à réguler la quantité dudit rejet liquide sodo-aluminique introduit dans ledit effluent en fonction du pH dudit rejet et/ou de sa densité.
Selon une variante intéressante de l'invention, le procédé comprend par ailleurs une étape consistant à réguler la quantité dudit rejet liquide sodo-aluminique introduit dans ledit effluent en fonction du pH dudit rejet et/ou de sa densité.
Avantageusement, le procédé selon l'invention comprend aussi une étape consistant à réguler la quantité dudit rejet liquide sodo-aluminique introduit dans ledit effluent en fonction de la qualité de l'effluent à traiter.
Préférentiellement, ladite étape consistant à réguler la quantité dudit rejet liquide sodo-aluminique introduit dans ledit effluent en fonction de la qualité de l'effluent à traiter consiste à mesurer en continu au moins un paramètre physique ou chimique de l'effluent à traiter.
Egalement préférentiellement, ledit paramètre est choisi dans le groupe constitué par le pH, la turbidité, la densité optique sous UV 254 nm et la teneur en phosphore.
Selon un aspect intéressant de l'invention, le procédé consiste à amener ledit rejet liquide sodo-aluminique et ledit agent permettant d'abaisser le pH de oeluici dans le fond d'un réacteur de floculation contenant ledit effluent, l'effluent traité étant évacué dudit réacteur par surverse.
Selon une variante, ledit rejet sodo-aluminique et ledit agent permettant d'abaisser le pH sont amenés dans ledit réacteur par une canalisation unique.
Selon une autre variante, ledit rejet sodo-aluminique et ledit agent permettant d'abaisser le pH sont amenés dans ledit réacteur de floculation par deux canalisations différentes.
Avantageusement, ledit rejet sodo-aluminique comprend moins de 101 mg/mol Al de plomb, moins de 10-1 mg/mol Al de cadmium, moins de 10-1 mg/mol Al de chrome, moins de 10-1 mg/mol Al de cuivre, moins de 10-1 mg/mol Al de nickel, moins de 101 mg/mol Al de mercure et moins de 1 mg/mol Al de zinc.
L'invention concerne également un réactif floculant pour la mise en oeuvre d'un tel procédé caractérisé en ce qu'il est constitué d'un mélange dudit rejet liquide sodoaluminique et dudit agent permettant d'abaisser le pH de celuiì.
Préférentiellement, ledit agent permettant d'abaisser le pH est du chlorure d'aluminium.
Avantageusement, ledit rejet sodo-aluminique contient entre 45 et 100 g/l d'aluminium, entre 40 et 200 g/l de soude libre et entre 35 et 200 g/l de soude sous forme d' aluminate.
L'invention concerne aussi, un dispositif pour la fabrication en cuve d'un tel réactif caractérisé en ce qu'il comprend une cuve pourvue d'au moins une canalisation d'amenée dudit rejet liquide sodo-aluminique et dudit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet liquide sodaluminique et de moyens d'agitation du mélange formé par ledit rejet et ledit agent, ladite canalisation débouchant au niveau du fond de ladite cuve et ledit réactif étant évacué par surverse de celle-ci.
L'invention concerne aussi un dispositif pour la fabrication en ligne d'un tel réactif caractérisé en ce qu'il comprend une canalisation d'évacuation dudit rejet liquide sodo-aluminique et des moyens de piquage dudit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet sur ladite canalisation d'évacuation.
Préférentiellement, ladite canalisation d'évacuation est pourvue de moyens permettant de favoriser le mélange dudit rejet avec ledit agent
Avantageusement, lesdits moyens permettant de favoriser le mélange dudit rejet avec ledit agent sont choisis dans le groupe constitué par les mélangeurs statiques et les mélangeurs dynamiques.
Avantageusement, lesdits moyens permettant de favoriser le mélange dudit rejet avec ledit agent sont choisis dans le groupe constitué par les mélangeurs statiques et les mélangeurs dynamiques.
L'invention concerne également des installations de traitement notamment pour la déphosphatation des eaux usées incluant au moins une unité de décantation et au moins une unité de traitement biologique, caractérisées en ce qu'elles comprennent également au moins un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.
Selon un variante de l'invention, l'installation est caractérisée en ce que l'injection dudit rejet sodo-aluminique en association avec ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet est effectuée en amont dudit décanteur dans le cadre d'une clarification physico-chimique desdites eaux précédant un traitement biologique.
Selon une deuxième variante de l'invention, l'installation est caractérisée en ce que l'injection dudit rejet sodo-aluminique en association avec ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet est effectuée juste en amont de ladite unité d'un filtre biologique renfermant un matériau granulaire servant de support à une biomasse de façon à procéder à une précipitation au sein dudit matériau granulaire.
Selon une troisième variante de l'invention, I'installation est caractérisée en ce que l'injection dudit rejet sodo-aluminique en association avec ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet est effectuée en aval de ladite unité de traitement biologique et en amont d'un décanteur dans le cadre d'un traitement tertiaire.
L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre de différents modes de réalisation de celle en référence aux dessins dans lesquels:
- la figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif de fabrication d'un réactif floculant selon l'invention;
- la figure 2 représente un second mode de réalisation d'un dispositif de fabrication d'un réactif floculant selon l'invention;
- la figure 3 représente un premier mode de réalisation d'une installation de déphosphatation des eaux permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
- la figure 4 représente un deuxième mode de réalisation d'une installation de déphosphatation des eaux permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
- la figure 5 représente un troisième mode de réalisation d'une installation de déphosphatation des eaux permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
- la figure 6 représente un diagramme traduisant l'influence d'un mélange de rejet liquide sodo-aluminique et de chlorure d'aluminium sur l'abattement des matières en suspension d'une eau traitée;
- la figure 7 représente un diagramme traduisant l'influence du même mélange de rejet liquide sodo-aluminique et de chlorure d'aluminium sur l'abattement du phosphore d'une eau traitée;
- la figure 8 représente un diagramme traduisant l'influence de l'injection de rejet liquide sodo-aluminique et d'acide sulfurique sur l'abattement des matières en suspension d'une eau traitée;
- la figure 9 représente un diagramme traduisant l'influence de l'injection de rejet liquide sodo-aluminique et d'acide sulfurique sur l'abattement du phosphore d'une eau traitée.
- la figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif de fabrication d'un réactif floculant selon l'invention;
- la figure 2 représente un second mode de réalisation d'un dispositif de fabrication d'un réactif floculant selon l'invention;
- la figure 3 représente un premier mode de réalisation d'une installation de déphosphatation des eaux permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
- la figure 4 représente un deuxième mode de réalisation d'une installation de déphosphatation des eaux permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
- la figure 5 représente un troisième mode de réalisation d'une installation de déphosphatation des eaux permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
- la figure 6 représente un diagramme traduisant l'influence d'un mélange de rejet liquide sodo-aluminique et de chlorure d'aluminium sur l'abattement des matières en suspension d'une eau traitée;
- la figure 7 représente un diagramme traduisant l'influence du même mélange de rejet liquide sodo-aluminique et de chlorure d'aluminium sur l'abattement du phosphore d'une eau traitée;
- la figure 8 représente un diagramme traduisant l'influence de l'injection de rejet liquide sodo-aluminique et d'acide sulfurique sur l'abattement des matières en suspension d'une eau traitée;
- la figure 9 représente un diagramme traduisant l'influence de l'injection de rejet liquide sodo-aluminique et d'acide sulfurique sur l'abattement du phosphore d'une eau traitée.
En référence à la figure 1, un premier mode de réalisation d'un dispositif pour la fabrication d'un réactif floculant sodo-aluminique est représenté.
Ce dispositif est constitué par une cuve 1 pourvue d'une surverse 2 au niveau de l'un de ses bords supérieurs et destinée à permettre le mélange intime d'un rejet liquide sodo-aluminique et de chlorure d'aluminium.
Dans le cadre du présent exemple, le rejet liquide sodo-aluminique utilisé provient d'une usine d'anodisation de structures en aluminium et présente en moyenne la composition suivante:
aluminium: 57 g" environ,
aluminate de sodium: 97 g/I environ,
soude libre : 82 g/I environ,
zinc : 0,2 mg/mol Al
plomb: < 10 -2 mg/mol Al,
cadmium : < 10-2 mg/mol Al,
nickel: < 10-2 mg/mol Al,
mercure: < 10 - 5 mg/mol A1.
aluminium: 57 g" environ,
aluminate de sodium: 97 g/I environ,
soude libre : 82 g/I environ,
zinc : 0,2 mg/mol Al
plomb: < 10 -2 mg/mol Al,
cadmium : < 10-2 mg/mol Al,
nickel: < 10-2 mg/mol Al,
mercure: < 10 - 5 mg/mol A1.
Ce rejet ne contient ni chrome, ni cuivre. Comme déjà précisé, on notera l'intérêt particulier d'un tel rejet industriel pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention consistant dans le fait qu'il ne contient que très peu de métaux lourds. En comparaison, le tableau I suivant montre les teneurs considérablement plus élevées en métaux lourds de trois réactifs floculants classiquement utilisés (sulfate ferreux, chlorure de fer et chlorure d'aluminium). Compte-tenu du caractère indésirable, notamment du fait de leur toxicité, de ces composés, le procédé selon l'invention présente un intérêt écologique accru.
<tb>
Métaux <SEP> lourds <SEP> FeSO4x7H20(mg/ <SEP> Fe <SEP> Cl3 <SEP> (mg/mol <SEP> Fe) <SEP> Al <SEP> Cl3 <SEP> (mg/mol <SEP> Al) <SEP>
<tb> <SEP> mol <SEP> Fe)
<tb> Plomb <SEP> < <SEP> 22 <SEP> 29 <SEP> < 9
<tb> Cadmium <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> < <SEP> 0,9
<tb> Chrome <SEP> 3,6 <SEP> 55 <SEP> < <SEP> 18
<tb> Cuivre <SEP> 0,6 <SEP> 18
<tb> Nickel <SEP> 28,2 <SEP> 26 <SEP> < <SEP> 18
<tb> Zinc <SEP> 7,2 <SEP> 45
<tb> Mercure <SEP> < <SEP> 0,56 <SEP> < <SEP> 0,56 <SEP> < <SEP> 0,18
<tb>
Tableau I
Le rejet liquide sodo-aluminique présente un pH très basique proche de 14.
<tb> <SEP> mol <SEP> Fe)
<tb> Plomb <SEP> < <SEP> 22 <SEP> 29 <SEP> < 9
<tb> Cadmium <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> < <SEP> 0,9
<tb> Chrome <SEP> 3,6 <SEP> 55 <SEP> < <SEP> 18
<tb> Cuivre <SEP> 0,6 <SEP> 18
<tb> Nickel <SEP> 28,2 <SEP> 26 <SEP> < <SEP> 18
<tb> Zinc <SEP> 7,2 <SEP> 45
<tb> Mercure <SEP> < <SEP> 0,56 <SEP> < <SEP> 0,56 <SEP> < <SEP> 0,18
<tb>
Tableau I
Le rejet liquide sodo-aluminique présente un pH très basique proche de 14.
Le dispositif décrit à la figure 1 comprend par ailleurs un agitateur à pales 3 et deux canalisations 4 et 5. L'une de ces canalisations 4 est reliée à un réservoir 6 de rejet liquide sodo-aluminique ayant la composition ci-dessus mentionnée tandis que l'autre canalisation S est reliée à un réservoir 7 de chlorure d'aluminium destiné à abaisser le pH du rejet jusqu'à 1 1 environ. Les canalisation 4 et 5 sont pourvues de moyens de pompage et de dosage 4a et 6a du rejet et du chlorure d'aluminium. Le chlorure d'aluminium est ajouté à raison de 5% à 25% de la concentration en aluminate de sodium dudit rejet.
Les deux canalisations 4 et 5 sont installées de façon à déboucher au niveau du fond de la cuve 1 en une zone éloignée de la surverse 2, de façon à favoriser le mélange du rejet et du chlorure d'aluminium.
On notera que l'on pourra choisir d'introduire ces deux composés concomitamment dans la cuve 1 ou l'un après l'autre. On notera également qu'une telle installation ne pourra être équipée que d'une seule canalisation connectée aux deux réservoirs 6 et 7 autorisant l'introduction des composés dans la cuve l'un après l'autre ou en même temps.
La figure 2 montre un second mode de réalisation d'un dispositif de fabrication d'un tel réactif sodo-aluminique, permettant une fabrication "en ligne" d'un tel réactif à partir du rejet liquide sodo-aluminique s'écoulant dans une canalisation d'évacuation 9.
Une telle canalisation 9 peut, par exemple, provenir de la cuve de stockage d'un véhicule ayant servi à transporter ledit rejet sodo-aluminique. Le dispositif représenté comprend une canne d'injection 10 permettant d'amener le chlorure d'aluminium dans le rejet liquide dont l'ouverture 9a est dirigée vers l'amont de la canalisation 9 et un mélangeur statique 11 permettant de favoriser le mélange des deux composés du réactif.
Lors de la préparation du réactif, il a été constaté de façon surprenante que l'addition de chlorure d'aluminium directement dans le rejet liquide sodo-aluminique n'entrainait aucune précipitation, contrairement à certains autres agents permettant d'abaisser le pH. C'est la raison pour laquelle le chlorure d'aluminium est l'agent préféré pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Le réactif floculant réalisé par l'un ou l'autre des dispositifs précédemment décrits peut être mis en oeuvre notamment dans le cadre d'installations de déphosphatation des eaux usées telles que celles décrites aux figures 3 à 5.
L'installation représentée à la figure 3 inclut essentiellement un floculateur 20 suivi d'une unité de décantation primaire 21 à lames inclinées et d'un filtre biologique 22.
Le floculateur 20 est constitué de deux cuves 23, 24 équipées chacune d'agitateurs à pâles.
Le réactif sodo-aluminique, constitué de rejet sodo-aluminique et de chlorure d'aluminium est introduit au niveau de la partie inférieure de la première cuve 23 par une canalisation 26.
L'eau à traiter est introduite dans le première cuve 23 par une canalisation 25 au niveau de laquelle elle est intimement mélangée avec le réactif, transite par surverse dans la seconde cuve 24 d'où elle est évacuée par surverse vers l'unité de décantation primaire 21. Un réactif floculant, tel qu'un polymère anionique peut être introduit en 27 au niveau de la seconde cuve 24 du floculateur, de façon à accélérer la floculation de l'eau traitée.
L'eau provenant du décanteur est ensuite acheminée vers l'unité de traitement biologique 22.
Une telle installation permet de réaliser une clarification avant traitement biologique de l'eau traitée et d'effectuer une excellente déphosphatation de oelleci.
L'installation représentée à la figure 4 possède les mêmes éléments que celle représenté à la figure 3 précédemment décrite.Toutefois, le floculateur 20 est prévu en aval d'un décanteur primaire 21 et en amont d'un filtre biologique 22 renfermant un matériau granulaire.
Une telle installation permet de réaliser une coprécipitation au sein dudit matériau granulaire.
L'installation représentée à la figure 6 présente un décanteur primaire 21 situé en amont d'un unité de traitement biologique 22 et une unité de floculation 20 prévue en amont d'un second décanteur 21a également à lamelles inclinées. Le réacteur de floculation 20 permet, dans ce mode de réalisation, un traitement tertiaire de l'eau provenant de l'étape biologique et la post-précipitation notamment du phosphore contenu dans celleì.
Les figures 6 à 9 permettent de démontrer l'efficacité du procédé selon l'invention sur l'abattement de la teneur en matières en suspension et en phosphore d'eaux traitées, par rapport aux procédés classiques mettant en oeuvre d'autres réactifs de floculation.
Les tests de floculation ont été menés selon un protocole d'essai identique pour tous les réactifs floculants dans un floculateur de laboratoire du commerce présentant six cuves de section carrée. Chaque cuve du floculateur est pourvue d'un agitateur, les six agitateurs présentant une vitesse identique pouvant être modifiée. Chaque cuve est par ailleurs muni d'un siphon permettant de récupérer l'eau traitée dans chaque cuve.
Trois des réactifs (rejet liquide sodo-aluminique + chlorure d'aluminium, chlorure ferrique, sulfate d'alumine) ont été préparés à l'avance dans des capsules pour être versés à l'instant ch dans le floculateur) . Au temps T + 5 mn et 50 s, un polymère floculant a été ajouté aux mélanges et au temps T + 6 mn, l'agitation des mélanges a été réglée à 80 tours par minute et maintenue pendant 6 minutes. Au temps T + 12 mn, l'agitation a été stoppée, les agitateurs retirés des cuves et les mélanges ont été autorisés à décanter pendant 10 mn.
L'eau l'issue de cette période de décantation a ensuite été prélevée au niveau des siphons de chaque cuve en vue de déterminer les teneurs en matières en suspension et en phosphore.
Les essais ont été répétés pour différentes concentrations de réactifs.
Les résultats sont donnés dans les figures 6 à 9.
La figure 6 montre clairement que le réactif constitué par un mélange de rejet sodo-aluminique et de chlorure d'aluminium (courbe 1) permet un abattement plus important des matières en suspension que le chlorure ferrique (courbe 2), quelle que soit la dose équivalente de fer ou d'aluminium du réactif (courbe 3).
De plus le réactif selon l'invention présente une efficacité également supérieure au sulfate d'alumine à basse concentration et une efficacité comparable à ce composé à haute concentration.
En ce qui concerne l'abattement de la teneur en phosphore (voir figure 7), on constate également une efficacité du réactif (rejet + AlC13) (courbe 1') bien supérieure à celle du chlorure ferrique (courbe 2') et une efficacité de ce réactif supérieur à celle du sulfate d'alumine à basse concentration équivalente en aluminium (courbe 3').
Des résultats identiques sont obtenus pour le produit floculant constitué de rejet liquide sodo-aluminique en association avec de l'acide sulfurique (voir courbes 4, 5, 6 fig. 8et4', 5',6' fig. 9).
D'une façon générale, on a donc constaté que le rejet liquide sodo-aluminique en association avec l'agent permettant d'abaisser son pH présentait une bonne activité floculante, même à faible dose.. I1 permet ainsi d'accroître le caractère écologique du procédé dans la mesure ou il aboutit à la formation de flocs moins chargés en aluminium que ceux obtenus dans le cadre de procédés de floculation de l'état de la technique impliquant des réactifs aluminés.
Les exemples de mise en oeuvre de l'invention ici décrits n'ont pas pour objet de réduire la portée de l'invention. En particulier, on notera que d'autres rejets sodoaluminiques que ceux présentant la composition citée pourront être utilisés. I1 pourra également être envisagé d'associer le rejet sodo-aluminique et l'agent permettant d'abaisser son pH selon d'autres procédés et d'autres moyens que ceux décrits. I1 pourra être aussi envisagé d'introduire le rejet sodo-aluminique en d'autres points de filières de traitements des effluent que ceux cités.
Claims (31)
1. Procédé de floculation d'un effluent chargé notamment en matières en suspension et/ou en micro-organismes, du type consistant à introduire un produit floculant dans ledit effluent à traiter, caractérisé en ce que le produit floculant utilisé est du rejet liquide sodoaluminique d'origine industrielle contenant, de l'aluminium, de l'aluminate de sodium et de la soude libre et en ce que ledit rejet liquide sodo-aluminique est introduit dans ledit effluent à traiter en association avec un agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet liquide sodo-aluminique comprend un acide minéral ou un mélange d'acides minéraux.
3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet liquide sodo-aluminique comprend un ou plusieurs sels métalliques en solution acide.
4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet liquide sodo-aluminique est choisi dans le groupe constitué par le chlorure ferrique et le sulfate d'alumine.
5. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet liquide sodo-aluminique est constitué par du chlorure d'aluminium.
6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit chlorure d'aluminium est introduit en association avec ledit rejet liquide sodo-aluminique à raison de 5% à 25% de la concentration en aluminate de sodium dudit rejet.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ledit rejet liquide sodo-aluminique est utilisé en association avec un polyélectrolyte.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ledit rejet liquide sodo-aluminique contient entre 45 et 100 g" d'aluminium, entre 40 et 200 g/l de soude libre et entre 35 et 200 g" de soude sous forme d'aluminate.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ledit rejet liquide sodo-aluminique est introduit directement dans ledit effluent à traiter, ledit agent permettant d'abaisser le pH étant introduit également directement dans ledit effluent après que l'introduction dudit rejet dans l'effluent ait été effectuée.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ledit rejet liquide sodo-aluminique et ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet sont injectés simultanément directement dans ledit effluent à traiter.
1 1. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ledit rejet liquide sodo-aluminique est introduit directement dans ledit effluent à traiter, ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet sodo-aluminique étant introduit également directement dans ledit effluent avant que l'introduction dudit rejet dans l'effluent ait été effectuée.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il consiste dans un premier temps à réaliser un réactif floculant en additionnant ledit rejet liquide avec ledit agent permettant d'abaisser le pH de celui-ci, ledit réactif étant susceptible d'être stocké et, dans un second temps, à réaliser la floculation dudit effluent par introduction dudit réactif dans celui-ci.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que ladite introduction dudit rejet liquide sodo-aluminique est effectuée sous agitation rapide.
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à réguler la quantité dudit rejet liquide sodo-aluminique introduit dans ledit effluent en fonction du pH dudit rejet et/ou de sa densité.
15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14 caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à réguler la quantité dudit rejet liquide sodo-aluminique introduit dans ledit effluent en fonction de la qualité de l'effluent à traiter.
16. Procédé selon la revendication 15 caractérisé en ce que ladite étape consistant à réguler la quantité dudit rejet liquide sodo-aluminique introduit dans ledit effluent en fonction de la qualité de l'effluent à traiter consiste à mesurer en continu au moins un paramètre physique ou chimique de l'effluent à traiter.
17. Procédé selon la revendication 16 caractérisé en ce que ledit paramètre est choisi dans le groupe constitué par le pH, la turbidité, la densité optique sous UV 254 nm et la teneur en phosphore.
18. Procédé selon l'une des revendications 1 à 17 caractérisé en ce qu'il consiste à amener ledit rejet liquide sodo-aluminique et ledit agent permettant d'abaisser le pH de celuiì dans le fond d'un réacteur de floculation contenant ledit effluent, 1'effluent traité étant évacué dudit réacteur par surverse.
19. Procédé selon la revendication 18 caractérisé en ce que ledit rejet sodo-aluminique et ledit agent permettant d'abaisser le pH sont amenés dans ledit réacteur par une canalisation unique.
20. Procédé selon la revendication 18 caractérisé en ce que ledit rejet sodo-aluminique et ledit agent permettant d'abaisser le pH sont amenés dans ledit réacteur de floculation par deux canalisations différentes.
21. Procédé selon l'une des revendiations 1 à 20 caractérisé en ce que ledit rejet sodoaluminique comprend moins de 10-1 mg/mol Al de plomb, moins de 10-1 mg/mol Al de cadmium, moins de 10-1 mg/mol Al de chrome, moins de 10-1 mg/mol Al de cuivre, moins de 10-1 mg/mol Al de nickel, moins de 10-1 mg/mol Al de mercure et moins de 1 mg/mol Al de zinc.
22. Réactif floculant pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 12 à 19 ou 21 caractérisé en ce qu'il est constitué d'un mélange dudit rejet liquide sodoaluminique et dudit agent permettant d'abaisser le pH de celuici.
23. Réactif floculant selon la revendication 22 caractérisé en ce que ledit agent permettant d'abaisser le pH est du chlorure d'aluminium.
24. Réactif floculant selon la revendication 22 ou 23 caractérisé en ce que ledit rejet sodo-aluminique contient entre 45 et 100 g/l d'aluminium, entre 40 et 200 g/l de soude libre et entre 35 et 200 gn de soude sous forme d'aluminate.
25. Dispositif pour la fabrication en cuve du réactif selon l'une des revendications 22 à 24 caractérisé en ce qu'il comprend une cuve (1) pourvue d'au moins une canalisation (4) d'amenée dudit rejet liquide sodo-aluminique et dudit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet liquide sodo-aluminique et de moyens d'agitation du mélange formé par ledit rejet et ledit agent, ladite canalisation débouchant au niveau du fond de ladite cuve (1) et ledit réactif étant évacué par surverse de celle-ci.
26. Dispositif pour la fabrication en ligne du réactif selon l'une des revendications 22 à 24 caractérisé en ce qu'il comprend une canalisation d'évacuation (9) dudit rejet liquide sodo-aluminique et de moyens de piquage (10) dudit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet sur ladite canalisation d'évacuation.
27. Dispositif selon la revendication 26 caractérisé en ce que ladite canalisation d'évacuation (9) est pourvue de moyens (11) permettant de favoriser le mélange duit rejet avec ledit agent.
28. Dispositif selon la revendication 27 caractérisé en ce que lesdits moyens permettant de favoriser le mélange dudit rejet avec ledit agent sont choisis dans le groupe constitué par les mélangeurs statiques et les mélangeurs dynamiques.
29. Installation pour la déphosphatation des eaux usées incluant au moins une unité de décantation (21) et au moins une unité de traitement biologique (22), caractérisée en ce qu'elle comprend également au moins un dispositif (20) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 21.
30. Installation selon la revendication 29 caractérisée en ce que l'injection dudit rejet sodo-aluminique en association avec ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet est effectuée en amont dudit décanteur (21) dans le cadre d'une clarification physicochimique desdites eaux précédant un traitement biologique (22).
31. Installation selon la revendication 29 caractérisée en ce que l'injection dudit rejet sodo-aluminique en association avec ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet est effectuée juste en amont de ladite unité d'un filtre biologique (22) renfermant un matériau granulaire servant de support à une biomasse de façon à procéder à une précipitation au sein dudit matériau granulaire.
32. Installation selon la revendication 29 caractérisée en ce que l'injection dudit rejet sodo-aluminique en association avec ledit agent permettant d'abaisser le pH dudit rejet est effectuée en aval de ladite unité de traitement biologique (22) et en amont d'un décanteur (2 la) dans le cadre d'un traitement tertiaire.
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| EP0383156A1 (fr) * | 1989-02-15 | 1990-08-22 | Nalco Chemical Company | Procédé pour l'élimination de phosphates et de phosphores organiquement liés des eaux résiduaires et d'adduction |
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1994
- 1994-02-16 FR FR9401954A patent/FR2716186B1/fr not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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