Brevet FR2173166A1 — publié le 19731005

La présente invention concerne un nouveau procédé pour séparer de l'eau résiduelle des matières solides ou dissoutes. Ce procédé peut entre utilisé , de préférence , pour purifier les eaux usées provenant d'industries mettant en oeuvre des fibres de lignocellulose , notamment les industries du papier et carton. Ces industries débitent de grandes quantités d'eau résiduelle contenant des matières fibreuses finement divisées , des résidus de matières de charge comme le kaolin, et des matières dissoutes telles que des hémi-celluloses et des produits de décomposition de la lignine On connatt plusieurs méthodes pour la floculation de divers polluants provenant de telles eaux usées , par exemple l'addition de sulfate d'aluminium avec ou sans l'adjonction de poly.électrolytes synthétiques , ou de polymères d'origine naturelle tels que les colles animales .Dans le brevet des Etats Unis 3.141.816 il est décrit une méthode pour la récupération d'eau claire en utilisant un polymère d'oxyde d'éthylène comme floculant On sait aussi , d'après le brevet suédois 223.094 floculer les polluants existant dans l'eau résiduelle à l'aide d'une résine à base de phénol-formaldéhyde . Cette méthode s'est montrée d'un intérêt particulier dans l'industrie du carton- fibre où la masse floculée peut être réutilisée dans le processus de fabrication , de sorte que la résine phénolique ainsi utilisée comme floculant a aussi la fonction d'un agent de liaison dans le carton-fibre . Le procédé selon le brevet précité est mis en oeuvre en ajoutant une résine de phénol-formaldéhyde à l'eau usée dans des conditions alcalines , la résine phénolique étant sous une forme soluble dans l'eau .Le pH est alors abaissé , par exemple à l'aide d'une solution de sulfate d'aluminium , jusqu'à ce que la résine phénolique devienne insoluble à l'eau , ce qui produit sa précipitation en entrainant d'autres matières dispersées dans le précipité . Les flocons ainsi formés peuvent autre séparés de diverses manières connues , par exemple par sédimentation ou flottation . Pour accélérer l'opération de sédimentation ou de flottation, on ajoute habituellement des poly-électrolytes tels que les polyacrylamides , polyacrylates , polyéthylèneimines , etc .. ou l'amidon cathionique amenant les flocons à s'agglomérer toutefois, l'efficacité de cette méthode est très variable . Cela dépend du fait que les substances organiques dissoutes ou en suspension dans l'eau résiduelle ne sont constantes ni en quantité ni en qualité .Des variations dans la concentration , ainsi que l'état de charge des ions métalliques dans l'eau , par exemple des ions d'aluminium ou de sodium , affectent aussi les résultats obtenus . Enfin , l'agglomération semble dépendre de la température de l'eau Les polyélectrolytes synthétiques content cher et il arrive souvent qu'ils ne soient pas aussi efficaces L'amidon cathionique est difficile à manipuler , parce qu'on doit préparer journellement une solution de ce produit . Les propriétés d'une telle solution ne se conservent que pendant 24 heures . Au-delà de ce temps , l'effet d'agglomération diminue Suivant le procédé de la présente invention , les difficultés mentionnées ci-dessus sont éliminées .Le systè- me est simplifié , l'efficacité de l'opération est améliorée , les frais d'installation ainsi que les dépenses en produits chimiques sont réduits Dans l'application de la présente invention on a constaté avec surprise que l'agglomération des flocons est remarquablement améliorée si l'on emploie une solution aqueuse d'un polyéther de poids moléculaire élevé avec la résine phénolique Le procédé selon l'invention peut entre utilisé dans tous les systèmes d'eau résiduelle où la résine phénolique est employée comme floculant . Le procédé selon l'invention est appliqué de préférence aux eaux résiduelles contenant des fibres de cellulose .Le polyéther agglomère , pour ainsi dire instantanément , les flocons existants en de gros agrégats bien liés , qui sont particulièrement aptes à la flottation , bien que , si on le désire , ils puissent aussi autre sédimentés La rapide agglomération signifie que la matière solide contenue dans l'eau résiduelle se sépare en un temps très court de l'eau et peut entre enlevée , laissant une claire solution d'eau .Comme le temps global pour séparer les solides de l'eau est très court, il en résulte avantageusement que l'équipement de séparation peut entre relativement petit , et par suite bon marché Le résultat positif surprenant s'explique peut-ttre par le fait que le polyéther forme un complexe avec la résine phénolique , ce qui a pour effet une augmentation rapide de la grosseur de l'aggloméré .Les liens du complexe sont relativement forts , ce qui fait que l'aggloméré formé peut titre exposé à une charge mécanique considérable sans titre décomposé De plus , les flocons sont obtenus et malgré l'action mécanique sont rapidement reformés , phénomène qu'il est souvent difficile d'obtenir avec la floculation habituelle à l'aide de sulfate d'aluminium et de polyélectrolytes synthétiques Les polyéthers utilisés suivant l'invention sont du type non ioniques, solubles dans l'eau , c'est à dire non électrolytiques , ou des éthers de polyalcoylidène ( oxydes de polyalcoylidène ) ayant un poids moléculaire supérieur à 50.000 . La channe d'alcoylidène des polyéthers contient des groupes d'alcoyle inférieurs , de préférence des groupes d'éthylène ou un mélange de groupes d'éthylène et propylène .Le résultat le meilleur est obtenu avec des polyéthers ayant un poids moléculaire dépassant 100.000 . La limite supérieure n'est pas critique . De bons résultats ont été obtenus avec des polyéthers ayant un poids moléculaire de 10 millions Le polyéther est de préférence ajouté à l'eau résiduelle à traiter sous forme d'une solution aqueuse très diluée , après que la floculation a commencé . Des dosages convenables dépassent normalement environ 0,1 - 20 ppm , basés sur l'eau résiduelle . Bien entendu , d'autres quantités peuvent titre utilisées , ce qui dépend de la quantité de polluants contenus dans l'eau résiduelle , mais la proportion ci-dessus est souvent celle que l'on préfère pour des raisons économiques et pratiques. La limite supérieure n'est pas critique , mais est choisie pour des raisons économiques Dans le procédé suivant la présente invention, on ajoute à l'eau résiduelle une résine de phénol-formaldéhyde , et quand des flocons se forment entre la résine de phénol-formaldéhyde et les polluants , on ajoute une solution aqueuse du polyéther à poids moléculaire élevé . Les agglomérats formés sont ensuite séparés suivant les méthodes connues dans le traitement technique de l'eau , par exemple par centrifugation , sédimenta tion, flottation ou filtrage La résine de phénol-formaldéhyde peut être ajoutée suivant les diverses manières connues , ce qui dépend des propriétés de l'eau et de la résine ; cette opération ne constitue pas la particularité principale de la présente invention .Par exemple , dans la fabrication de fibre de cellulose liée contenant des matières telles que papier , papier-carton papier-fibre ,etc.. 1 eau résiduelle est généralement acide , et l'addition de résine de phénol-formaldéhyde provoque la précipitation de la résine , ce qui fait que les polluants se mettent en flocons . Dans l'eau résiduelle alcaline ou neutre , telle que l'eau provenant de scieries et contenant des déchets d'écorce , l'acidification peut devenir nécessaire pour obtenir la précipitation de la résine de phénol-formaldéhyde La résine phénolique utilisée conformément à l'invention est de préférence une résine soluble dans l'eau qui se précipite à un pH bas .La quantité de résine ajoutée n'est pas critique et peut varier dans une large mesure ; elle doit entre déterminée en tenant compte de la quantité de polluants contenus dans l'eau à traiter . La quantité de résine phénolique doit normalement dépasser environ 0,03 kg , de préférence 0,1 kg de résine sèche pour I m3 d'eau résiduelle . La limite supérieure n'est pas critique , mais est choisie pour des raisons économiques il est possible aussi d'utiliser une résine de phénolformaldéhyde ayant une tolérance d'eau limitée , et qui précipite quand elle entre en contact avec l'eau usée L'ordre d'addition de résine de phénol-formaldéhyde et du polyéther n'est souvent pas critique .Le polyéther peut aussi astre ajouté avant la précipitation de la résine de phénol-formaldéhyde Les exemples qui suivent illustrent l'inven- tion , mais ne sont pas destinés à en limiter l'étendue Exemple 1 - Essais de flottation Â - Un litre d'eau résiduelle sous forme d'eau blanche provenant d'une fabrique de carton-fibre a été mis dans un cylindre de mesure gradué . L'eau blanche présentait une teneur en solides d'environ 1 % , et la solution était trouble Pendant l'agitation on a ajouté 2 ml d'une solution aqueuse de résine de phénol-formaldéhyde ( Casco 1594, Suède) ayant une teneur en solides de 31 % . On a ajouté ensuite 100 ml d'eau saturée d'air et 5 ml d'une solution aqueuse d'oxyde de polyéthylène ( poids moléculaire 300.000 ) ayant une teneur en solides de 0,1 % .Quand l'agitation a cessé , les flocons agglomérés ont commencé à s'élever vers la surface de l'eau , en laissant de l'eau claire dans le fond de la colonne d'eau La hauteur de la région d'eau claire a été mesurée à différentes reprises après l'arrtt de l'agitation . La hauteur est donnée au tableau I en pourcentage de la hauteur totale de la colonne d'eau B - Pour comparaison , le meme procédé que décrit à l'exemple 1 Â a été répété en omettant l'addition d'oxyde de polyéthylène . Le résultat est donné au tableau I C - Pour comparaison , le meme procédé que décrit à l'exemple 1 A a été répété en omettant l'addition de la résine phénolique .Le résultat est donné au tableau I Tableau I % d'eau claire après Exemple 1 min . 5 min . | 30 min. 1 À 50 90 I B O O x) 7C O O O x) sédimentation Exemple 2 - Essais de sédimentation A - Un litre d'eau résiduelle sous forme d'eau blanche provenant d'une fabrique de carton-fibre a été mis dans un cylindre de mesure gradué . L'eau blanche avait une teneur en solides d'environ 1 % et la solution était trouble .Pendant l'agitation , on a ajouté 2 ml de solution aqueuse de la même résine phénolique que celle de l'exemple 1 , et 5 ml d'une solution aqueuse d'oxyde de polyéthylène ( poids moléculaire 5.000.000) ayant une teneur en solides de 0,1 % . Quand l'agitation a cessé, les flocons agglomérés ont commencé à se déposer , laissant de l'eau claire au sommet de la colonne d'eau La hauteur de la région d'eau claire a été mesurée à différentes reprises après la cessation de l'agita- tion . La hauteur est donnée au pourcentage de la hauteur totale de la colonne d'eau au tableau Il B - Pour comparaison , le meme procédé que décrit à l'exemple 2 A a été répété , en omettant l'addition d'oxyde de polyéthylène . Le résultat est donné au tableau Il C - Pour comparaison , le meme procédé que décrit à l'exemple 2 A a été répété en omettant l'addition de la résine phénolique . Le résultat est donné au tableau Il TABLEAU Il % d'eau claire après Exemple 1 min. 5 min. 30 min. 2 A 25 60 2 B 5 35 65 2C 0 O 0 Comme on peut le voir d'après les tableaux I et Il , la combinaison d'un polyéther et d'une résine phénolique donne de bien meilleurs résultats dans l'agglomération des polluants que les composés pris individuellement . Comme le montrent les exemples 1C et 2C , l'emploi du polyéther seul comme floculant ne donne aucune agglomération en 30 minutes REVENDICATIONS 1 . Procédé de purification d'eau résiduelle par le traitement de cette eau avec une résine de phénol-formaldéhyde pour la formation de flocons contenant les polluants et la résine , et la séparation de ces flocons , caractérisé en ce que le traitement se fait en présence d'un polyéther soluble dans liteau et de poids moléculaire élevé 2 . Procédé suivant revendication 1 , dans lequel le polyéther a un poids moléculaire supérieur à 50.000 3 . Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2 , dans lequel le polyéther est un oxyde de polyéthylène ayant un poids mol écu- laire supérieur à 100.000 et allant jusqu'à 10.000.000 4 . Procédé suivant l'une quelconque deirevendications précédentes dans lequel l'eau résiduelle contient des fibres de cellulose 5 . Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 s4 dans lequel la quantité de polyéther dépasse 0,01 ppm par rapport à l'eau