Brevet FR2237681A1 — publié le 19750214

Dans les brevets français antérieurs N 1.515.865- , 1.531.552 et 72.41433 de la Demanderesse, on a décrit des dispositifs indiistrlels Glelectro-flottation ctest-å-dire de separation par flottation des particules de solide (ou éventuellement de liquide non miscibles en suspension dans un liquide, les bulles qui assurent par flottation l'entratnement des particules étant créées par électrolyse, Dans ces dispositifs qui peuvent fonctionner à contrecourant ou en équicourant, les électrodes génératrices de bulles sont situees à l'intérieur de la cuve ou cellule de flottation elle-mêmes Etant donne que, dans les dispositifs d'électro-flottation antérieurs las électrodes -genératrlces de bulles se trouvent à l'intérieur de la cellule de flottation, ces électrodes sont d'un accès difficile, pour les réparations par exemple, et elles exigent des connexions entièrement immergées.Par ailleurs, la décarbonatation des cathodes nécessite une quantité importante d'acide et enfin ensemble des bulles produites est disperse dans la masse liquide à épurer sans qu'il soit possible de sélectionner les bulles selon leur dimension et notamment d'éliminer les grosses bulles qui nvappoétent aucune contribution à la flottation et perturbent au contraire le fonctionnement par leur ascension rapide dans le milieu. La présente invention a pour objet un perfectionnement qui permet d'éliminer ces inconvénients Suivant ce perfectionnement ensemble des anodes et des cathodes produisant les bulles est extérieur à la cuve ou cellule de flottation, les bulles de faible dimension, et ayant par consaquent une faible tendance à la coalescence, étant transportées par un courant de liquide depuis ensemble extérieur des anodes et cathodes jusque dans la cellule. Pour faciliter l'exposé qui suit, on utilisera l'expression 7'électrode" pour désigner l'ensemble des anodes et des cathodes produisant les bulles, --- Pratiquement, les bulles,produites dans un récipient extérieur à la cellule par une électrode située dans ce récipient, sont extraites par une tuyauterie qui doit comporter le minimum d'accidents de parcours (vanne, etc..) et le moins possible de coudes, ceux-ci étant, en tout état de cause, de grand rayon, La vitesse du liquide dans cette tuyauterie permet, en particulier, de sélectionner les bulles en fonction de leur diamètre. L'expérience montre que la vitesse du courant de liquide doit titre au moins de 10 m/h. Pour une vitesse de 10 m/h, on n'entratne que les bulles ayant un diamètre ne dépassant pas 0,1 mm, et pour une vitesse de 100 m/h, on entratne toutes les bulles dont le diamètre ne dépasse pas 0,2 mm. Les expériences poursuivies par la Demanderesse ont montré qu'on pouvait, malgré cette sélection de bulles fines, introduire dans la cellule de flottation une quantité suffisante de bulles gazeuses pour faire flotter les particules de la suspension à traiter L'invention concerne également des dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé0 Un dispositif permettant d'obtenir d'excellents résultats est constitué par une électrode de grande hauteur et de faible section, placée verticalement, qui permet de réaliser avec un débit modéré de liquide une vitesse descendante suffisante pour assurer la sélection des bulles suivant leur diamètre, à l'intérieur mdme du récipient contenant l'électrode. D'une-façon générale, il est souhaitable que le débit d'alimentation de l'électrode en liquide soit aussi faible que possible car ce débit est assuré, soit par de l'eau pure dont le coût n'est pas négligable, soit par le liquide épuré recyclé, soit encore par l'effluent brut à traiter lui-m#me, ce qui, dans les deux premiers cas, réduit la capacité de traitement de la cellule car ce débit s'ajoute à celui de l'effluent à traiter et dans le troisieme cas comporte un certain risque de colmatage de l'électrode par les matières en suspension, De nombreuses expériences ont montré que l'on a avantage à travailler avec des débits correspondant à 5 à 20 % du débit de l'effluent à traiter, soit dans la pratique un débit de 0,25 à 1 rn3/h. et par mètre carré de cellule. On obtient, dans ces conditions, un fonctionnement satisfaisant de l'électroflottation avec électrode extérieure On donne ci-après un exemple de réalisation d'un dispositif d'électro-flottation dans lequel on met en oeuvre le perfectionnement suivant la présente invention. Dans ce dispositif, la cellule de flottation est identique à celle qui fait l'objet du brevet-72.41433 avec cette différence toutefois que ltélectrode est placée à l'extérieur de la cellule. Ce dispositif est décrit ci-après en référence# aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente l'ensemble de l'installation; la figure 2 est une coupe verticale à plus grande échelle de I1 électrode, dans un plan parallèle à celui de la figure t; la figure 3 est une coupe verticale de l'électrode dans un plan perpendiculaire à celui de la figure 2; la figure 4 est une coupe transversale horizontale de l'électrode suivant la ligne IV-IV de la figure 2 o Sur la figure -i, on voit la cuve de flottation t à l'intérieur de laquelle est logée la cellule verticale de flottation 2 comportant une double paroi 3 et 4.L'effluent à traiter pénètre à l'in térieur de la cellule de flottation 2 par la canalisation 5 qui débouche à la base de la cloison 3. Une pluralité d'orifices 3a est prévue à la partie inférieure de la paroi 3, ces orifices faisant communiquer la cellule 2 avec la chambre comprise entre les parois 3 et 40 L'eau épurée est eliminée à la partie inférieure de la cuve 1 par une canalisation 6, tandis que les particules en suspension entratnées par les bulles forment à la partie supérieure du liquide dans la cuve, les boues 7 qui sont éliminées par un râcleur So Les fines bulles gazeuses nécessaires à la flottation sont introduites à la base de la cellule 2 par une conduite 9 reliée à la partie inférieure du récipient 10 contenant l'électrode qui sera décrite avec plus de détails ci-après Sur la canalisation o évacuant liteau traitée, il est prévu une conduite il de recyclage qui envoie, grâce à une pompe de circulation 12, 1 t eau recyclée à la partie supérieure du récipient 10. Une canalisation 13 piquée sur la conduite 11 entre la pompe et l'électrode, perm#et d'introduire de temps à autre l'acide nécessaire a la décarbonatation des cathodes, Les figures 2 à 4 représentent avec plus de détails l'élec- trode. Celle-ci est constituée avantageusement de grilles et de plaques devant avoir une surface suffisante pour permettre le dégagement gazeux avec une faible consommation électrique. La vitesse descendante du liquide dans l'électrode imposant une section réduite, on est amené # choisir une électrode dont la hauteur; est plus grande que les autres dimensions. Sur les figures 2 et 3, on voit que les cathodes et anodes sont des plaques et grilles verticales allongées, telles que 15, qui sont maintenues parallèlement dans un récipient prismatique en matière plastique, de section carrée #par exemple, ces électrodes étant maintenues en position par des rainures 16 pratiquées dans deux parois opposées 17a et 17b du récipient 10. On remarque également que les plaques et grilles constituant les électrodes font saillie à la partie supérieure du récipient 10, ce qui permet de placer en dehors du liquide et de rendre par conséquent facilement accessibles les barres de connexion et d'amenée de courant, telles que 18 et 19. Sur l'une des parois (par exemple 17b) du récipient 10 est soudée une boite 20 également en matière plastique communiquant avec l#a canalisation Il par un orifice 21. D'autre part, des orifices ou une fente 22, prévus dans la paroi 17b à l'intérieur de la boite 20, permettent de laisser pénétrer à la partie supérieure de l'électrode le liquide amené par la conduite llo Pour fixer les idées, on peut indiquer que pour une cellule de flottation d'une surface horizontale de 0,25 m2, l'électrode est constituée avantageusement de grilles anodes, par exemple en titane, et de plaques cathodes en acier inoxydable, espacées de 3 mm et ayant unehauteur de 1 m pour une largeur de 4,5 cm.La section horizontale intérieure du récipient,30 tenant l'électrode de est de 4 x 4 cm, Le fait que les électrodes font saillie à la partie supérieure du récipient 10 permet d'effectuer les connexions de cathodes et d'anodes en dehors du liquide, et aussihdtéviter de souder ces connexions qui sont seulement boulonnées. Ceci est particulièrement intéressant lorsque l'on utilise des anodes en titane qui sont difficiles à souder. Cette disposition permet une économie importante dans la construction de l'électrode. Une telle électrode a fonctionné avec différents débits d'alimentation de 100 à 3QO 1/h., soit en eau épurée, soit en effluent brut. La quantité de gaz entraînée sous forme de bulles très fines représente entre 1 et 4 l/h. selon les débits d'alimentation en liquide. L'ensemble a été testé avec u# effluent contenant des fibres de papeterie et a donné d'excellents résul- tats, identiques à ceux obtenus avec les dispositifs dans lesquels l'électrode se trouve à l'intérieur de la cuve de flottation. Quoique dans exemple précédent on ait décrit un dispositif dans Lequel l'électrode est verticale, l'eau dtalimenta ton circulant de haut en bas, il est possible de faire circuler 5 eau de bas en haut, ce qui entraîne une plus grande quantité de gaz mais également des bulles de plus grande dImension. On peut également placer l'électrode oblique, ou meme horizontale, mais dans tous les cas la dimension des électrodes dans le sens du courant de liquide doit etre supérieure aux autres dimensions. L'invention permet non seulement, ainsi qu'on l'a dit, d'accéder facilement aux électrodes sans avoir à vider la cuve ou la cellule de flottation, mais encore présente un avantage orque le liquide à traiter est particulièrement corrosif vis-a- vis des électrodes car on ne court aucun risque de mélange de ce liquide avec celui qui baigne les électrodes. Un autre avantage du perfectionnement selon l'invention réside dans-le rait que l'on peut obtenir une rapide décarbonatation des cathodes par injection de temps à autre par la conduite 13 d'une faible quantité d'acide pour dissoudre les carbonates. #La quantité diacide introduite doit ttre dosée de façon qu'après mélange avec le liquide baignant les électrodes, le pH soit in rieur à 3. Dans ces conditions, la décarbonatation n'exige que quelques minutes0 REVENDICATIONS 1) Perfectionnement aux procédés d'électro-flottation pour la séparation des particules ae solide - ou éventuellement de liquide non miscible - en suspension dans un liquide, caractérisé en ce que l'ensemble des anodes et des cathodes produisant les bulles est extérieur à la cuve ou cellule de flottation, les billes de faible dimension et qui ont par conséquent une faible tendance à la coalescence, étant transportées par un courant de liquide depuis l'ensemble extérieur des anodes et cathodes jusque dans la cuve ou cellule, 3 ) Per;;cticanement suivant la revendication 1, caractérisé en ce aue le courant de liquide traverse de haut en bas, sensiblè- ment verticalement, l'ensemble des anodes et cathodes, 3) Perfectionnement suivant las revendications I ou 2, caractérisé en ce que l'on sélectionne le diamètre des bulles en agissant sur la vitesse du courant de liquide, 4) Perfectionnement suivant l'une quelconque des revendica tions 1 à 3, caractérisé en ce que la vitesse du courant de liquide est égale ou supérieure a 10 m./h. 5) Perfectionnement suivant l'une quelconque des revendicarions précédentes, caractérisé en ce que le débit du courant de liquide correspond à environ 5 à 20 % du débit de l'ef fluent à 4~r aiter. o Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble d'anodes et e cathodes de grande hauteur et de faible largeur plac dans un récipient en conunication avec la partie inférieure de la cellule de flottation et dans lequel le courant de liquide #ransportant les bulles est mis en circulation par une pompe, 7) DisposItif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le récipient contenant l'ensemble d'anodes et de cathodes est vertical et communique par sa partie inférieure avec la cuve de flottation. 8) Dispositif suivant les revendications 6 et 7, car#actérisé en ce que les plaques et grilles constituant les électrodes font saillie à la partie supérieure du récipient, 9) Dispositif suivant lune quelconque des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que le liquide devant passer dans le récipient contenant les électrodes est prélevé sur une canalisation évacuant liteau traitée dans la cellule de flottation. 10) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la décarbonatation des cathodes est obtenue par injection d'acide dans la canalisation introduisant le liquide dans le récipient contenant l'ensemble des électrodes. ^ Dispositif suivant l t une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la cuve de flottation comprend une enceinte verticale alimentée latéralement en liquide à épurer et communiquant par sa partie inférieure avec le récipient contenant les électrodes, cette enceinte communiquant également par des orifi#ces prévus dans sa paroi latérale, entre l'arrivée du liquide à épurer et l'arrivée des bulles, avec une enceinte extérieure -délimitée par une paroi enveloppant la première enceinte et dont la hauteur est supérieure à celle de la première enceinte