Brevet FR2175000A1 — publié le 19731019

La présente invention a pour objet un procéde d'épuration des eaux usées d'origine industrielle, domestique, agricole ou autre, de même que des eaux naturelles polluées. Elle a essentiellement pour but d'accélérer le déroulement de l'épuration de ces eaux. Il est en effet bien connu que la restauration des eaux usées dans les stations d'épuration biologique repose sur un grand nombre de réactions qui ne se déroulent que lentement. Il s'en suit que le rapport entre l'extension de ces installations et leur capacité de traitement est très défavorable; un procédé efficace pour accélérer les réactions d'épuration fait toujours défaut. Le pouvoir d'auto - épuration des eaux naturelles est également très limité, parce que la dégradation des produits étrangers de nature organique ou inorganique déversés dans les cours d'eau, les lacs et la mer ne se déroule que lentement. Suivant la présente invention, des eaux usées et des eaux naturelles polluées peuvent être épurées de façon accélérée, en y plongeant une ou plusieurs anodes provoquant un dégagement d'oxygène. L'oxygène à l'état naissant, produit par l'électrolyse à l'anode plongée directement dans l'eau à traiter, est particulièrement actif et est de ce fait capable d'engendrer et d'accélérer les réactions chimiques de dégradation des produits étrangers. L'effet du traitement préconisé sur les produits étrangers contenus dans les eaux à traiter est triple 1) Une oxydation anodique directe. Par oxydation à l'anode, l'azote par exemple passe de la liaison du type ammoniaque ou amine à celle du type nitrate, ceci en présence de traces de cuivre et que la solution soit alcaline, neutre ou faiblement acide, c'est-à-dire telle qu'elle se présente, dans les eaux usées. Il en est de même pour de nombreux autres composes fréquemment rencontrés dans les eaux résiduaires, par exemple les sulfures. Les produits oxydés résul tant de ces réactions restent soit à ce stade final de l'oxydation, soit re présentent une importante réserve d'oxygène capable d'engendrer, d'accèlérer et d'entretenir l'action ultérieure des microorganismes. 2) Une oxydation par l'oxygène naissant: Cet oxygène hautement actif donne lieu à des réactions chimiques que l'oxygène moleculaire normal, introduit par aéra tion des eaux, ne saurait provoquer. Ces réactions chimiques mènent soit direc tement aux produits oxydes souhaités, soit à des produits intermédiaires plus simples ou labiles (par exemple par rupture de chaînes ou de noyaux organiques) qui facilitent grandement l'attaque des microorganismes, soit encore à des produits peroxydés extrêmement actifs, susceptibles d'engendrer d'autres réac tions. 3) Une activation de l'action minéralisante des microorganismes par la produc tion de l'oxygène actif et finement réparti. Le rendement de cette production est très élevé, étant donne que cet oxygène se dissout instantanément ou se répartit en bulles extrêmement fines qui restent en suspension. De cette ma nière l'action des microorganismes est hautement activée, accélérée et amé liorée et donne lieu a des produits entièrement minéralisés en un temps beau coup plus bref que celui que nécessitent les procédés classiques. En résumé, l'action conjuguée de ces trois effets permet a) Une oxydation de produits non dégradables normalement par les microorganismes. b) Un rendement élevé par unité d'oxygène produit (Prat. 100%). c) Une nette accélération des réactions de dégradation, donc une augmentation de la capacité des stations d'épuration. d) Des charges plus concentrées que ne maîtriserait une action purement biologique, les réactions chimiques directes facilitant l'attaque des microorganismes. Il y a donc une combinaison des effets biologiques et électrolytiques. Dans la pratique une ou plusieurs anodes, dont les surfaces sont le siège des réactions esquissées ci-dessus et du dégagement d'oxygène naissant, sont pi on gées dans le milieu à traiter. Si ce milieu n'est pas lui-même en mouvement, comme c'est le cas pour les cours d'eau, on crée artificiellement par des moyens connus un courant ou une turbulence. L'efficacité du traitement étant datant plus grande que la surface de l'anode est étendue, celle-ci pourra être constituée par exemple d'un treillis métallique. Comme des traces de cuivre activent catalytiquement certaines réactions, le métal de base pour la confection des anodes sera avantageusement du cuivre auquel on pourra allier d'autres composants à action catalytique. A la cathode il y a dégagement d'hydrogène, qui, de par son action réductrice, pourrait compromettre les résultats du procédé. Il convient donc de placer la cathode de façon à ce qu'il n'y ait pas ou peu de contact entre celle-ci et le liquide a traiter, par exemple en faisant usage d'une paroi poreuse. L'hydrogène ainsi produit en quantités proportionnelles à la production d'oxygène et à la consommation d'électricité, peut être récupéré-pour être utilisé pour une quelconque application connue. La tension et l'intensité du courant continu utilisé, ainsi que la surface de l'anode sont choisies en fonction de l'ampleur de l'oxydation désirée, ainsi que du volume et de la conductivité des liquides à traiter. La durée du traitement électrolytique sera adaptée à la demande de l'eau traitée et en fonction de l'usage spécifique (oxydation directe, indirecte ou activation des microorganismes). Le procédé préconisé peut être employé directement dans des stations d'épuration et de traitement des eaux usées d'origine industrielle, domestique, agricole ou autre, et a pour effet d'en augmenter considérablement le rendement. Une amélioration équivalente de l'efficacité d'installations déjà existantes peut être réalisée en soumettant le flux d'eau à ce traitement en amont ou en aval des ditès installations. En outre le procédé préconisé peut tout aussi avantageusement être utilisé pour l'assainissement des cours d'eau, lacs et étangs organiquement pollués. Une autre application fort utile consiste à augmenter en cas de besoin le taux en oxygène d'eaux naturelles par exemple de cours d'eau, peu pollués par débit normal, mais dont la population piscicole risque de périr par manque d'oxygène en période d'eaux anormalement basses et chaudes, ou de certains lacs hypereutrophisés dans lesquels l'oxygène se fait rare en fin d'été à la suite de la décomposition d'énormes masses d'algues, ou encore d'étangs gelés en surface dans lesquels les poissons en hibernation risquent de périr asphyxiés. Dans les petits cours d'eau dont la polution a des origines agricoles ou domestiques on peut grâce à quelques anodes bien placées, qui favorisent l'auto dépuration, remplacer avantageusement une station d'épuration coûteuse et souvent mal surveillée. Pour ces applications en milieu naturelcette méthode présente l'avantage évident de ne nécessiter qu'une source d'électricité, mais très peu de main d'oeuvre, qui n'est nécessaire que pour la mise en place. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation repré- sentes, elle est susceptible de nombreuses autres variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé d'épuration des eaux usées et des eaux naturelles polluées, caractérisé en ce que l'on plonge dans ces eaux une ou plusieurs anodes provoquant un dégagement d'oxygène. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les eaux à traiter sont maintenues en mouvement par des moyens connus. 3.- Procédé suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anode à la forme de treillis métallique. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que comme les anodes sont à base de cuivre auquel sont éventuellement alliés d'autres composants à action catalytique. 5.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cathode est confinée dans le milieu à traiter pour garantir un échappement contrôlable de l'hydrogène produit. 6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'hydrogène dégagé à la cathode est recueilli en vue d'une réutilisation. 7.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre dans une station d'épuration-et de traitement d'eaux usées. 8.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre pour le traitement du flux d'eau en amont ou en aval d'installations d'épurations existantes. 9.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est appliqué à des eaux naturelles pas ou peu polluées pour en augmenter le taux d'oxygène.