Brevet FR2006168A1 — publié le 19691219

De nombreuses eaux naturelles, qui doivent être préparées pour être débitées par des fontaines ou pour former des plans d'eau destines à fournir de l'eau potable ou de l'eau d'usage, contiennent fréquemment non seulement du fer en dissolution et d'autres impuretés indésirables, mais également du manganèse sous forme dissoute. Selon le traitement appliqué à ces eaux par des procédés connus (E. Schilling. "Mangan in der Waseerchemie", ouvrage annuel "Vom Wasser" volume XXVIII, (1961) pages 188 à 207), on peut par exemple réduire partiellemant la teneur des eaux en fer non désiré, et (ou) réduire largement le manganèse par filtrage consécutif desoxyhydrates précités sur du sable, du gravier ou d'autres agents de filtrage, et ce par oxydation au moyen de l'oxygène de l'air ou du chlore (voir A3. Griffin "Significance and removal of manganèse in water supplies", Journal amétic. Water Works Assoc. 52 (1960) 10, 1326 à 34). On ne réussit cependant pas à éliminer totalement notamment le manganèse. D'autre part, pour débarrasser les eaux du manganèse, il est également connu de filtrer ces eaux sur des matériaux alcalins tels que le "Magno", la dolomite traitée, etc..., ou d'élever préalablement le pH par une addition de solutions alcalines, pour séparer ensuite les hydrates ou oxyhydrates plus ou moins bien précipités en les filtrant mécaniquement sur du sable ou du gravier (voir à ce sujet H. Borner "Die ntsàuerung, 3nteisenung, 3ntmanganung von Trink- und Betriebwasser", tasser und Boden, tiov. 1958, 356 à 360).Il en résulte le plus souvent une élévation indésirable du pli. De plus, l'addition de solutions basiques impose l'utilisation de produits chimiques appro- priés, qui doivent être dosés au moyen d'appareils complémentai- res. Cette manière de procéder présente fréquemment un inconvé- nient en ce sens que seule une partie du fer, notamment du manganèse, est précipitée sous la forme de composés insolubles, de sorte que les eaux filtrées sur du gravier, du sable ou des matériaux alcalins ne sont fréquemment pas totalement débarras- sées de ces impuretés. Il est également connu et usuel de traiter Ireau contenant du manganèse, d'abord par barbotage d'ozone préparé en par tant de l'air ou de l'oxygène (P. Schenk "Die Wasseraufbe- reitungsanlage des Wasserverks Düsseldorf a Staad't, G-C 103 (1962) H. 30. S. 791 à 798), (W.Hopf, "Versuche mit Aktivkohls zur Aufbereitung des Düsseldorfer Trinkwassers" GWF 101 (1960) H. 14, S. 330 à 336). Dans ce cas, le manganèse, généralement dissous dans l'eau sous une forme bivalente est oxydé jusqu'au permanganate, c'sst-a-dire jusqu'au degré heptavalent et filtré consécutivement, de préférence sur des filtres dits à deux couches ou sur deux filtres en série remplis de charbon actif, le manganèse pouvant être ainsi précipité intégralement ou éliminé de l'eau à traiter, et ce par réduction du permanganate en oxyhydrate.Le premier filtre (c'est-à-dire la première couche) est alors essentiellement destine à la précipitation et à l'éli- mination du manganèse, tandis que la couche suivante, c'est-à- dire la deuxième couche, élimine par adsorption les constituants odorants et gustatifs généralement contenus dans les eaux traitées en surface ou par filtrage sur les rives. Alors que ltoxydation du manganèse par l'oxygène de l'air, notamment par pulvérisation ou ruissellement de l'eau ou par barbotage de 11 oxygène de l'air dans l'eau, ne suffit pas à oxyder le manganèse jusqu'à l'oxyhydrate, o'est-à-dire jusqu'à la forme se prêtant a la précipitation et à l'élimination, 13 traitardent de l'eau par l'ozone, engendrant de bons effets d'élimi- nation du manganèse, notamment dans le cas de teneurs relativement fortes en manganèse dissous, impose l'utilisation non seulement d'un appareillage encombrant, mais également d'une quantite d'ozone relativement importante.Il est fréquemment nécessaire d'introduire dans l'eau jusqu'à 2,G g et plus de O3/m3, ce qui est coûteux, car il est également nécessaire de tenir compte des pertes inévitables d'ozone. Pour l'oxydation du manganèse bivalent par l'ozone, notamment lorsque l'eau à traiter présente des teneurs relativement importantes en manganèse, par exemple de 2 à 4 mg. de Mn/1, la conversion en permanganate impose l'utilisation d'une quantité d'ozone de 4,36 à 8,72 mg de O/î, mais pratiquement beau- coup plus si on tient compte des pertes d'ozone. les dépenses résultant de l'élimination du manganèse sont alors proportionnellement élevées. Or, on a été surpris de constater quton oltient une excellente élimination du manganèse en faisant d'abord barboter de l'air dans l'eau à épurer, et en faisant consécutivement pas ser celle-ci sur un charbon actif contenant déjà des composés du manganèse catalytiquement actife. Ce cherbon actif, contenant déjà des composés du manganèse ontalytiquement actifs, peut etre notamment utilise sous la forme d d'un charbon actif chargez d'oxy- hydrate de manganèse.Les charbons actifs chargés d'oxyhydrate du manganèse peuvent être utilisés dans le procédé selon l'invention, et dennent d'excellents résultats sous la forme de charbons actifs ayant précédemment servi au filtrage d'une eau ozonisée et contenant du manganèse. Il est surprenant qu'un charbon actif, ne pouvant plus servir à l'élimination du manganèse dans un procédé de traitement par l'ozone, convienne encore parfaitement à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.Ceci est également valable pour un charbon actif ayant servi au 111 traie d'une eau chlorée contenant du manganèse Il est cependant également possible de préparer un charbon actif convenant à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et ce par imprégna- tion du charbon actif de départ avec du permanganate ou d'autres composés du manganèse se prêtant à la prOcipitation sur le charbon. Dans le proodé selon l'invention, on fait d'abord barboter de l'air dans l'eau à débarrasser du manganèse, et on la fait consécutivement passer sur le charbon actif contenant des composés du manganèse catalytiqusment actifs, notamment des oxy- hydrates de manganèse.Ce traitement permet d'éliminer d'une manière surprenante la majeure partie du manganèse et, dans de nombreux cas, pratiquement la totalité du manganèses Pour le barbotage de l'air dans l'eau à débarrasser du manganèse, la saturation de l'eau avec de l'oxygène ne s'impose généralement pas Il suffit le plus souvent de traiter l'eau par barbotage jusqu'à ce que sa teneur en oetygene soit un peu supérieure à 8 mg/l. Après le barbotage, l'eau ne contient pas encore de manganèse en flocons. Il n'est pas possible d'éliminer le manganèse avec du charbon actif pur, c'est-à-dire avec un charbon actif ne conte nant aucun compos catalytiquement actif. Le charbon actif utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et contenant des composés de manganèse catalytiquement actifs, doit être décolmaté lorsque la résistance du ou des filtres devient trop forte. Après ce décolmatage, le pouvoir d'élimination du manganèse par le charbon ne se modifie pas. De cette manière, le charbon actif peut etra utilisé dans le procédé selon l'invention pendant de nombreux mois sans aucune réduction de ses propriétés. D'une façon générale, le procédé selon l'invention permet d'éliminer une proportion supérieure à 95%, et généralement même 100% du manganèse contenu dans l'eau, et ce par simple barbotage d'air et filtrage consécutif sur un charbon actif contenant des composés de manganèse catalytiquement actifs. Si l'eau contient encore des traces de manganèse après l'élimination de celui-ci, et si ces traces doivent être éliminées à leur tour, elles peuvent l'être de préférence par traitement avec une faible @uantité d'ozone, et filtrage consécutif de l'eau ozonisée sur du charbon actif frais.Etant donné que la majeure partie du manganèse initialement contenu dans l'eau a été éliminée par barbotage d'air et filtrage sur un charbon actif contenant du manganèse, l'élimination des traces de manganèse éventellement encore contenues duns l'eau peut avoir lieu par addition d'une très faible quantité d'ozone. Le charbon, sur lequel on fait ensuite passer l'eau ozonisée et contenant encore des traces de manganèse, présente d'une manière surprenante un pouvoir de désodorisation supérieur z celui d'un charbon acti utilisé dans les procédés connus jusqu'ici pour l'élimination du manganèse par l'ozone, et ce même après une durée d'usage relativement longue. Même lorsque l'eau à traiter présente une teneur relativement forte en manganèse, le procédé selon l'invention permet de réaliser une économie importante d'ozone, et même de réduire la fréquence de remplacement du charbon actif. Il est dono possible de traiter de plus grandes quantités d'eau brute avec des dépenses plus réduites que jusqu'ici, et d'améliorer considérablement la qualité de l'eau épurée. Exemple Il s'agit de traiter une eau de fontaine pauvre en oxygène et présentant une teneur en manganèse varirjit entre 1 et 3 mg de an/l, d'abord par le procédé d'ozonisation connu jusqu'- ici et ensuite, pour la comparaison, par le proodêselon l'invention. Pour le traitement par le procédé d'ozonisation connu, il est nécessaire d'ajouter à l'eau 3 à 7 g de C3/m3, et de faire passer cette eau consécutivement sur une couche relative- ment grande de charbon actif, de préférence divisée an une couche de filtrage préalable et une couche de filtrage complé dentaire. Le charbon actif de la première couche doit déjà être remplacé ayrs une durée d'usage de 4 mois. Pour le traitement de l'eau de fontaine par le procédé selon l'invention, on fait d'abord barboter de l'air jusqu, ce que sa teneur en oxygène atteigne sensiblement mg de 02/1. On fait ensuite passer l'eau ainsi aéré sur le charbon actif provenant de la couche de filtrage préalable us s, c'est-à-dire ne convenant plus au procédé d'ozonisation. Après le filtrage sur ce charbon actif, la teneur résiduelle de l'eau en manganèse est inférieure à 0,1 mg de Mn/l. la couche de charbon actif est décolmatée d'un cas au suivant, et peut être utilisée endant de nombreux mois sans aucune perte de son pouvoir de retenue. Pour l'élimination de la teneur résiduelle en manganèse, on ajoute à l'eau 0,5 mg de 03/1, et on filtre sur une couche de charbon actif. On obtient ainsi une eau filtrée complètelent débarrassée de manganèse, et âme irréprochable en ce qui concerne l'odeur et le goût. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'élimination du manganèse contenu dans l'eau, par barbotage d'air et filtrage consécutif, caractérisé en ce que liou aérée est filtrée sur un charbon actif contenant des compos s de mangunèse catalytiquement actifs. 2. Prôcédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau aérée est filtrée sur un charbon actif contenant des oxyhydrates de manganèse. 3. Procédé selon les revendications 1 et. 2, carac ris en ce que l'eau aérée est filtrée sur un charbon actif a-ant déjà servi au filtrage d'une eau ozonisée et contenant du manganèse. 4. Procédé selon las revendications 1 et. 2, carac térisé en ce que lteau aérée est filtrée sur un charbon actif ayant déjà servi au filtrage d'uns eau chlorée contenant du manganèse. 5. Procédé selon les revendications 1 et 2, carac t risé en ce que l'eau aérée est filtrée sur un charbon actif imprégné de sels de manganèse ou d'autres composts de manganèse se prêtant à la précipitation sur le charbon. 6. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'eau erée est filtrée sur un charbon actif imprégné de permanganate. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'on f filtre l'eau aérée sur un charbon actif contenant des composés de manganèse catalytique- ment actifs, qu'on traite ensuite complémentairement cette eau avec une quantité relativement faible d'ozone, et qu'on filtre finalement sur un charbon actif d'une manière connue en soi pour l'épuration finale et la désodorisation.