Brevet FR2004892A1 — publié le 19691205

l'invention est relative à un procédé de suppression de l'acidité et d'augmentation de la dureté d'une eau très douce, présentant une dureté carbonatée qui soit inférieure à 3,572 degrés hydrotimétriques (français). On sait que, pour protéger les réseaux de tuyauteries, on est obligé de supprimer l'acide carbonique en excès contenu dans l'eau, jusqu'à ce que l'on atteigne l'équilibre entre la chaux et l'acide carbonique. Cela peut se faire, d'une manière connue, par aération de l'eau, ou par addition d'eau de chaux sous la forme d'un hydrate de chaux, par filtration à travers une matière filtrante dolomitique, par filtration sur du marbre, opération dans laquelle il faut, pour obtenir une couche de carbonate de calcium pour la protection contre la rouille qu'il y ait une du reté carbonatée d'au moins 3,5 ou 4,5 degrés hydrotimétriques (voir Mutschmann und Stimmelsmayr, Taschenbuch der Wasserversorgung, rrankh, éditeur, Stuttgart, 1965).Par conséquent, lorsque l'eau est très douce, il faut, non seulement éliminer l'acide carbonique libre en excès, mais aussi attribuer une importance particulière à une augmentation de la dureté de l'eau. Cela s'obtient automatiquement lors de la fixation chimique de l'acide carbonique libre en excès au moyen de chaux, ou bien lors de la filtration de l'eau à travers une matière filtrante dolomitique ou à travers du marbre, opération au cours de laquelle, dans le cas où l'acide carbonique libre naturellement contenu dans l'eau ne suffit pas pour obtenir la dureté carbonatée minimale désirée, il faut encore introduire une quantité supplémentaire d'acide carbonique dans 11 eau, ce qui entraîne des frais relativement élevés. T'importance, du point de vue économique, des moyens à mettre en oeuvre pour les procédés connus précités, ressort des calculs indiqués ci-après dans lesquels on s'est basé sur une eau très douce de 0,893 degré hydrotimétrique de dureté carbonatée, et présentant une teneur en acide carbonique en excédent de 5 mg/l, qu'il faut porter à une dureté carbonatée de 5,358 degrés hydrotimétriques pour pouvoir former la couche de carbonate de calcium protectrice contre la rouille. 10 - Durcissement par addition d'hydrate de chaux contenant 85 , de Ca(OH)2. Comme, pour fixer chimiquement 1 g/m3 d'acide carbonique libre, il faut environ 1 g d'hydrate de chaux, opération par laquelle on augmente la dureté carbonatée de l'eau de 0,112 degré hydrotimétrique, il faut, pour porter la dureté carbonatée de 0,893 à 5,358 degrés hydrotimétriques, environ 40 g/m3 d'hydrate de chaux. La condition à remplir en l'espèce consiste en ce que l'eau contienne environ 40 mg/l d'acide carbonique libre. Mais comme il n'y a à l'origine que 5 mg/l d'acide carbonique libre, il faut en ajouter environ 35 g/m3. I1 s'ensuit le calcul suivant : Prix de l'acide carboniaue : 35 g à F 0,868/kg ... F 0,034 Prix de l'hydrate de chaux : 40 g à P 8,68/kg .... P 0.35 Par m3 d'eau ... F 0,38 20 - Durcissement par filtration sur une matière filtrante dolomitique. Pour fixer chimiquement 1 g/m d'acide carbonique libre il faut énviron 1,3 g de matière filtrante dolomitique. Dans cette opération, la dureté carbonatée de l'eau augmente d'environ 0,179 degré hydrotimétrique dont seulement Ô,i07 degré hydrotimétrique, environ, de la dureté doit entre, il est vrai, attribué au carbonate de calcium. Mais comme seule la dureté produite par le carbonate de calcium compte au point de vue de la formation de la couche de protection contre la rouille en carbonate de calcium, il faut, dans le présent exemple, pour porter la dureté due au carbonate de chaux de 0,893 à 5,558 degrés hydrotimétriques, environ 54 g/m3 de matière filtrante dolomitique, quantité pour laquelle il faut qu'on dispose de 41,5 mg/l d'acide carbonique libre, c'est-à-dire qu'il faut ajouter à l'eau encore 36,5 g/m3 d'acide carbonique. Le calcul donne le résultat suivant Prix de l'acide carbonique : 36,5 g à Et 0,868/kg P F 0,032 Prix de la dolomie calcinée à moitié : 54 g à F 0,41/kg m3 d'eau .F 0.021 Par m d'eau ...... F 0,053 30 - Durcissement par filtration a' travers du marbre. D'après Mutschmann et Stimmelmayr et des mesures faites dans le cadre de la présente invention, il faut, pour fixer chimiquement 1 g/m3 d'acide carbonique libre environ 2,3 g de marbre par mètre cRbe d'eau, opération au cours de laquelle on augmente la dureté carbonatée de 0,227 degré hydrotimétrique. I1 faut ainsi, pour l'augmentation qui fait passer la dureté de l'eau er carbonate de cal@@@m de 0,893 à 5,35P degrés hydrotimétriques, environ 45 g de marbre, a la condition que dans l'eau soient contenus 20 g/m) dGa-ide carbonique libre. Comme il y a déjà da# l'eau 5 g/m3 d'acide carboll que libre, il faut encore ajouter 15 g/m3 d'acide carbonique. te calcul donne Prix de l'acide carbonique : 15 g à F 0,868/kg ~.. F 0,013 Prix du marbre : 45 g à P 0,045/kg ... F 0.002 Par m3 d'eau ........ P 0,015 Dans la comparaison des dépenses de traitement de ces trois procédés connus, le dernier procédé se présente comme le plus favorable en ce qui concerne le résultat économique. I1 a toutefois l'inconvénient que, T;ur ce procédé, il faut des filtres d'une taille rnadmissible quand on assure uniquement avec du marbre l'augmentation de la dureté et la suppression de l'acidité jusqu'à l'obtention de l'équilibre entre la chaux et l'acide carbonique.Dans l'exemple donné ci-dessus, la quantité de marbre à mettre en oeuvre est, d'après Mutsohmann et Stimmelmayr, de 0,8 m de marbre par mètre cube et par heure de débit d'eau. Ce procédé connu a dor l'inconvénient qu'il faut des filtres très grands, en particulier lorsque le débit d'eau est relativement grand, ces grands filtres ayant pour conséquence de donner lieu à un grand encombrement et ainsi à des frais élevés. T'invention a pour but de parvenir à un procédé économique donnant lieu à de faibles dépenses de traitement, et qui rende inutile l'utilisation, nécessaire jusqu'à présent, de grands filtres. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait qu'on commence par filtrer l'eau douce, dont il s'agit d'augmenter la dureté, à travers du marbre, en prévoyant une charge spécifique élevée, -'a la suite de quoi on y ajoute une proportion d'eau de chaux qiii. correspond à la quantité restante d'acide carbonique libre. te procédé selon l'invention consiste en une combinaison de deux procédés de suppression de l'acidité, à savoir une filtration à travers du marbre et une addition de chaux, procédé dans lequel on maintient les frais de traitement aune valeur réduite au minimum. Te caractère économique du procédé selon l'invention ressort de l'exemple suivant. 40 - Durclssement par f l+,ration à travers du marbre et par addition de chaux. Quand on est en présence de 26 mg/l d'acide carbonique en excès, dont 21 mg/l ont été acuités, on fixe chimiquement 14 mg/l à l'aide du marbre et 12 mg/l à l'aide d'hydrate de chaux. I1 en résulte une uOmmentation de la dureté carbonatée au moyen du marbre de 3,179 degrés hydrotimétriques et au moyen de la chaux de 1,339 degré hydrotimétrique te calcul est le suivant Prix de l'acide carbonique : 21 g à F 0,868/kg ... F 0,018 Prix du marbre : : 32 g à F 0,045/kg ... F 0,001 Prix de l'hydrate de chaux : 12 g à P 0,08#8/kg .. F 0.001 Par m3 d'eau ........F 0,020 Dans ces conditions on a trouvé que, lorsqu'on procède au durcissement avec du marbre sous la forme de calcaire jurassique (grosseur des grains de 1,5 à 2,5 mm), on peut adopter des filtres sensiblement plus petits si l'on renonce à une fixation chimique complète de l'acide carbonique libre par le marbre jusqu'à l'obtention de l'équilibre entre la chaux et l'acide carbonique, et si l'on fixe après coup par addition de chaux, après la filtration à travers du marbre, la part qui subsiste encore dans l'eau. tes eaux dont on disposait pour les essais présentaient des duretés carbonatées de 0,893 à 1,965 degré hydrotimétrique pour des teneurs en acide carbonique de SO à 35 mg/l. A cet égard, on a trouvé que dans le cas d'un débit d'eau de 4 à 6 m3/h, il suffit de faire usage d'une quantité de marbre de 1 m3, pour fixer chimiquement de 15 à 20 mg/l d'acide carbonique libre, auquel cas il subsiste encore dans l'eau 12 à 15 mg/l d'acide carbonique libre qu'on peut fixer chimiquement à l'aide de chaux. La vitesse de filtration a été, dans les essais, de 7 à 10 m/h. Alors que, d'après Mutschmann et Stimmelmayr, les quantités de marbre à mettre en oeuvre avec des eaux présentant la composition ci-dessus indiquée, lorsqu'on veut fixer chimiquement en totalité l'acide carbonique libre en excès, sont de 1,2 à 1,4 par mètre cube et par heure de débit d'eau, on a trouvé que, dans le procédé selon l'invention, il suffit déjà de quantités de marbre de 0,17 a 0,25 m3 pour fixer chimiquement environ 50 % de l'acide carbonique libre contenu dans l'eau. Comme l'acide carbonique libre restant fait l'objet. d'imè fixation chimique par addition de chaux, les filtres deviennent, avec le procédé selon l'invention, plus petits dans une proportion d'au moins 80 % que dans le procédé connu de durcissement par filtration à travers du marbre. REVENT)T CATI ON Procédé de suppression de l'acidité et de durcissement d'une eau très douce présentant une dureté carbonatée inférieure à 3,572 degrés hydrotimétriques, caractérisé par le fait qu'on commence par filtrer, à travers du marbre, l'eau douce à durcir, en faisant usage d'une charge spécifique élevée, à la suite de quoi on y ajoute une proportion d'eau de chaux qui correspond à l'acide carbonique libre restant.