Brevet FR2237843A1 — publié le 19750214

La présente invention concerne un procédé de clarification des eaux usées chlorées et/ou troubles, contenant comme- impuretés des substances organiques et/ou minérales. On sait que la pollution des eaux augmente d'une façon alarmante. Un très grand nombre de procédés et d'appareils ont été développés pour remédier à cette situation. L'épuration ou la clarification des eaux polluées par des produits chimiques ou des résidus chimiques s'avère particulièrement difficile et/ou coûteuse. On sait, par exemple, que la préparation de composés organiques, entre autres des vitamines et surtout de la vitamine 32 entrain le rejet, après filtration, d#'eaux très colorées et/ou troubles dont la clarification n'a pas pu encore complètement être menée à bien. On a maintenant trouvé, de façon inattendue, qu'il est possible de clarifier ces eaux, facilement et économiquement, en envoyant pratiquement au même endroit dans les eaux polluées, une quantité relativement faible d'ozone très finement distribué et une quantité relativement importante d'air très finement distribué. lorsqu'on ne réussit pas dans ces conditions à éliminer totalement la couleur et le trouble, on peut encore, en plus de itozone, ajouter du chlore ou mélanger du chlore avec l'ozone, en quantité telle qu'une partie seulement de l'ozone soit utilisée pour la formation de bioxyde de chlore. Par ce procédé, les substances organiques présentes dans les eaux usées sont totalement oxydées en gaz carbonique et eau. La demande biochimique en oxygène,(en anglais BOD = biochemic#al oxygen demand) et la demande chimique en oxygène (en anglais COD = chemical oxygen demand) de l'eau traitée sont presque nulles. Il peut être souhaitable de diluer les coneentrats d'eaux usées avant le traitement jusqu'à ce -qu'ils correspondent par exemple à une consommation de permanganate de potassium de 130 à 240 mg/l, à une demande totale -en oxygène de 40 à 50 mg/l et à une demande chimique en oxygène de 40 à 110 mg/l. le traitement d'eaux non diluées peut provoquer des incrustations génantes. les eaux usées, diluées le cas échéant, peuvent être traitées de façon discontinue,le traitement étant en général d'autant plus efficace que la colonne d'eau est plus haute. Dans le traitement en continu, les gaz (l'air, l'ozone et le cas échéant le chlore) et les eaux usées circulent à contre-courant. Plus la vitesse du courant gazeux est faible, moins la consommation d'ozone (et le cas échéant de chlore), nécessaire à la décoloration de l'eau, est élevée. L'ozone est normalement introduit sous forme d'air contenant de l'ozone, de 4 à 6 % environ, par exemple. L'ozone et l'air doivent être très finement distribués dans les eaux usées; les bulles de gaz ont de préférence une grosseur comprise entre 10 et 20,rni. De très fines bougies pour émission de gaz permettent d'arriver à ce résultat. Le chlore peut etre ajouté sous forme d'une solution aqueuse d'hypochlorite de potassium (eau de Javel). Mais on préfère introduire du chlore gazeux, par exemple au moyen d'un tuyau, avantageu-sement placé à proximité de l'arrivée d'air chargé d'ozone. Comme on l'a mentionné, le chlore est oxydé par l'ozone en bioxyde de chlore. Et comme on l'a indiqué plus haut, il doit y avoir un excès d'ozone par rapport à la quantité nécessaire pour l'oxydation du chlore en bioxyde de chlore. L'action de l'ozone peut être amplifiée (et le castéchéant cel- le du chlore également) s'il y a, dans l'eau à traiter, un garnissage constitué de préférence par des anneaux de Raschig, pour assurer une meilleure distribution et un meilleur mélange des gaz et du liquide. Il est particulièrement avantageux de traiter l'eau dans un équipement tubulaire, de préférence cylindrique; dont les extré- mités inférieure et supérieure sont garnies d'une couche d'anneaux de Raschig~ de 80 cm de hauteur par exemple. Pour le procédé en discontinu, la hauteur totale de la colonne d'eau usée atteint de pré fdrence au moins 3,5 m; l'écart entre les deux couches d'anneaux de Raschig doit donc être de 1,5 à 2 m environ. lorsque les eaux usées contiennent encore du chlore libre après le traitement, le pH est très acide. Il est donc avantageux de traiter de nouveau avec une faible quantité d'ozone, dans une seconde opération ou dans un autre équipement, les eaux usées déjà traitées avec de l'air chargé d'ozone et du chlore, afin d'éliminer totalement ce dernier. Par exemple, pour clarifier une charge de 240 1 d'eau usée, éventuellement diluée, dans une colonne de 3,4 m de haut, on peut introduire de l'air contenant environ de 4 à 6 ffi d'air, en quantité correspondant à 14 à 18 g d'ozone, de préférence 16 g, par heure. Si, dans ces conditions, on ajoute également du chlore, on obtient par exemple les résultats suivants Quantité totale Temps nécessaire à la de chlore clarification 3 g environ 45 minutes 4g plus de 50 minutes 10 g 15 minutes Un traitement ultérieur avec de l'air chargé d'ozone est recommandé. Il va de soi que-l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre ci-dessus. Ses rapports des quantités de gaz entre eux et les rapports des quantités de gaz et d'eau a traiter peuvent en-effet varier largement en fonction du degré de pollution et de la composition des eans usées à épurer ou à clarifier. le dessin annexé illustre un exemple d'esécution d'une installation destinée à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. La figure unique du dessin représente schématiquement une installation en deux stades pour la clarification des eaux usées provenant, par exemple, de la preparation de la vitamine B2. Cette installation comporte deux colonnes de clarification verticales, 1 et 2, 2, chargées en eau usée à clarifier au moyen des canalisatuons 3 et 4. les colonnes de clarification sont des colonnes cylindriques circulaires avec un fond la ou 2a, conçues de préférence en matière plastique. Pour pouvoir surveiller le processus de clarification, on peut choisir par exemple une matière plastique transparente. À l'intérieur des deux colonnes de clarification 1 et 2, on dispose plusieurs couches d'anneaux de Raschig, 7 et 8. Ces couches d'anneaux de Raschig atteignent, selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, jusqu'à 0,8'm de hauteur, leur écart étant alors de 1,5 m environ. Au lieu des anneaux de Raschig, on peut utiliser d'autres garnissages en céramique, matière plastique, métal, etc.., à la condition qu'ils garantissent un contact intensif entre les eaux usées et les gaz-les traversant. le mélange air-ozone nécessaire est fourni par deux compresseurs à anneau d'eau, 9 et#l0, -au moyen des canalisations 1l et 12 débouchant dans le fond de chaque colonne de clarification,-alors que le chlore gazeux est alimenté par la canalisation 13 plongeant jusqu'au voisinage du fond de la colonne de clarification 1. La seconde colonne peut, selon l'invention, fonctionner sans addition de chlore les bougies pour émission de gaz, 14 et 15, disposées au-deElsus des. fonds la et 2a sont d'un type commercial et n'ont donc pas besoin d'être décrites en détail. Elles servent à retransmettre dans le liquide sous forme de très fines petites bulles le mélange airozone qui leur est fourni. Dans cette installation, les eaux usées sont traversées par le mélange air-ozone alimenté - avec du chlore gazeux en plus dans la colonne de clarification 1. - les couches d'anneaux deRasching favorisant un contact intime de l'eau et des gaz. les eaux usées clarifiées peuvent alors être évacuées par la canalisation 16. Deux vannes de décharge, 17 et 18, sont prévues pour vider occasionnellement les deux colonnes de clarification. Revendications 1 - Procédé de clarification des eaux usées colorées et/ou troubles, caractérisé en ce qu'on envoie dans les eaux usées, pratiquement au même endroit, une quantité relativement faible d'ozone très finement distribué et une quantité relativement importante d' air très finement distribué. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on envoie de l'air contenant environ de 4 à 6 ffi d'ozone. 3 - Procédé selon l'une quelconqu & desrevendications 1 ou 2, caractérisé en ce quten dehors de ltozone, on envoie également du chlore ou qu'on l'ajoute a l'ozone, en quantité telle qu'une partie seulement de l'ozone soit utilisée pour la formation de bioxyde de chlore. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise un rapport pondéral chlore/ozone-de 1:5 à 3:1 environ, de préférence de 1.4 à 2,5:1 environ et, en particulier de 1:2 environ. 5 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon ltune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend une ou plusieurs colonnes pourvues de dispositifs de circula tton des eaux usées et d'amenée des gaz de traitement. 6 - Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la ou les colonnes sont pourvues de dispositifs de garnissage, tels des anneaux Raschig, disposés avantageusement à leur base et à leur sommet.