Brevet FR2235091A1 — publié le 19750124

L'invention concerne un procédé de décolo- ration des eaux usées d'usine de cellulose, spécialement les eaux usées provenant de la section blanchiient usines de cellulose traitant au sulfate, procédé consistant a filtrer les eaux usées à travers une couche dthydroxyde de calcium. Les eaux usees de l'industrie de la cellulose provoquent, entre autres, la coloration des cours d'eau, ce qui est esthétiquement déplaisant en particulier si leur eau doit entre utilisée pour la boisson ou dans des buts sportifs. Dans de tels cas, le coût de purification des eaux des effluents dans des installations ad hoc en est augnente. C'est pourquoi l'industrie de la cellulose a depuis longtemps fait des efforts pour développer des procédés variés pour 1 t élimination des problèmes de de' coloration posés par ces effluents. Il est connu que les composants colores peuvent être précipités au moyen d'hydroxyde de calcium.- Le précipité a' allure de gélatine ainsi obtenu ne contient cependant qu'unie faible quantité de contenu solide, qui est de séparation difficile, et dont il est extrêmement difficile de retirer Liteau par les méthodes classiques. Les boues ou précipite forment déchets à problemes, à moins qu'ils ne puissent entre brûlés ou traités ensuite pour récupérer les produits chimiques de valeur. Le préalable necessaire à leur incinération est cependant que le contenu en eau de ces boues ou précipités puisse etre suffisamment abaissé avant cette incinération. D'habitude, on n'utilise qu'aussi peu d'hydroxyde de calcium que possible pour la puxification, afin d'obtenir des eaux usées pures, sans perdre de grandes quantités de produits chimiques. Par ce moyen, cependant on n'obtint qu'un précipité3 â allure de gel, inutilisable pour un traitement ulterieur et quiy dans un procéda connu, est envoyé dans de vastes réservoirs de déchets en attente du développenent de la technologie. Des essais ont e été tentes pour améliorer les propriétés de separation de l'eau du précipité en ajoutant dans le tannin déposé les boues constituant le déchet du traitement de la cellulose au sulfate, ou bier du carbonate de calcium provenant de la précipitation de l'hydroxyde de calcium dissous dans les eaux usées purifiées par des gaz brûlés. Ces méthodes nécessitent cependant l'utilisation de vastes installations de décantation dans lesquelles les eaux usees, la boue d'hydroxyde de calcium, le tannin, les déchets en boue résultant du traitement de la cellulose au sulfate, ou-le carbonate de calcium sont mélangés les uns aux autres puis séparés de l'eau usée ainsi purifiée. LPenlevement de l'eau du sédiment formé est plus aisé, ce qui est du au tannin, aux boues du traitement au sulfate, ou au carbonate de calcium. I1 a été suggéré aussi de former une couche d'hydroxyde de calcium à la surface d'un cylindre à succion, partiellement immergé dans la boue dfhydroxyde de calcium dans un réservoir, à la suite duquel l'eau usée à purifier est envoyée dans ce réservoir et aspirée à travers la couche d'hydroxyde de calcium, pu;s l'eau usée purifiée est retirée de 11 intérieur du cylindre de succion. Simultanément, la couche de surface est enlevée continuellement de la couche d'hydroxyde de calcium de la surface du cylindre de succion au moyen d'un racleur pour mettre à nu une surface fraîche d'hydroxyde de calcium.Cette méthode, cependant, a été complètement défaillante, principalement en raison de ce qu'il est tres difficile d'enlever une mince couche à la surface de la couche d'hydroxyde de calcium. L'hydroxyde ainsi enlevé pouvait cependant être bru lé en meme temps que les vases et les déchets du traitement de la cellulose au phosphate. Une méthode est de même connue dans laquelle les composants colorés contenus dans l'eau usée sont précipités au moyen de la quantité totale d'hydroxyde de calcium qul est nécessaire pour la caustification de la liqueur verte venant de l'usine de cellulose. Quand une quantité aussi grande dlhydro- xyde de calcium est utilisée, le précipité peut être séparé, et l'eau peut être séparée de lui et enlevée, par exemple, par filtration, et les composants précipités sont finalement brulés ensemble avec la liqueur noire Les composants colorés sont éliminés en même temps.Cette néthode nécessite cependant de granas et coûteux décanteurs dans lesquels les eaux usées et la boue d hydroxyde de calcium sont envoyées et mélangées l'une avec l'autre pour séparer l'eau usée épurée du précipité, duquel il faut aussi retirer lieau qu'il contient encore. Les pertes en calcium sont, elles aussi, relativement importantes, car l'eau usée purifiée est saturée en hydroxyde de calcium. Il est possible de réduire les pertes en calcium par précipitation de l'hydroxyde de calcium dissous sous forme de carbonate de calcium au moyen de gaz brûlés envoyés directement d'un four. Enfin, un procédé est connu par le brevet d'invention finlandais 43.947 pour la production de cellulose blanchie, procédé dans lequel une partie de l'effluent sortant du traitement à l'alcali est utilisée dans l'opération de récupération comme matériau d'extinction pour le bain de produits fondus obtenus à la suite du brulage de la liqueur dans un four. Cette portion n'a pas besoin d'être purifiée, mais il n'est souvent pas possible d'utiliser tout l'effluent comme matériau d'extinction et de dissolution, ce qui fait que la purification de la portion restante demeure un problème à soulever. L'invention a pour but d'éliminer les désavantages exposés ci-dessus et de créer un procédé de décoloration des eaux usées sortant des usines de cellulose et un appareillage pour l'application de cette méthode, procédé qui ne doit pas exiger de vastes et coûteux décanteurs mais qui doit cependant produire un précipité suffisamment sec pour être utilisé dans la caustification. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que le liquide, qui a été utilisé pour la filtration de l'eau usée et qui contient encore une quantité sensible d'hydroxyde de calcium de traitement n'ayant pas réagi avec les composants colorés de l'eau usée, est utilisé pour la caustification de la liqueur verte. Aucun décanteur n'est nécessaire quand l'eau usée est filtrée à travers de l'hydroxyde de calcium en phase solide et de l'eau usée épurée peut être récupérée de l'autre coté du filtre. Dans le procédé déjà connu exposé plus haut, un essai était fait pour enlever la couche de surface de l'hydroxyde de calcium en phase solide pour découvrir une surface franche d'hydroxyde de calcium, mais dans le procédé selon l'invention la totalité de cette phase d'hydroxyde de calcium est enlevée, et ainsi elle contient encore une proportion considérable d'hydroxyde de calcium n'ayant pas réagi, et elle est employée pour assurer la caustification de la liqueur verte. Par cela même, les problèmes rencontrés en essayant de racler une mince couche de surface du dépot d'hydroxyde de calcium sont éliminés de manière simple. La raison de l'utilisation en excès d'hydroxyde de calcium est ainsi, non pas comme avant, de désirer obtenir un précipité qui puisse être mieux séparé et duquel l'eau puisse être enlevée plus aisément, mais elle est principalement que l'objectif n"est pas d'amener la quantité totale d'hydroxyde de chaux à réagir avec les composants colorés de l'eau usée, mais qusilsest suffisant que la surface de la couche d'hydroxyde de calcium réagisse, après quoi, la totalité de la phase dghydroxyde de calcium est enlevée et utilisée pour la caustification de la liqueur verte.Les pertes de produits chimiques sont réduites aussi, puisque l'hydroxyde de calcium ne nécessite plus d'être réduit en boue dans l'eau et que les eaux usées ne sont en contact avec la phase d'hydroxyde de calcium que pour une courte période seulement. Les pertes de produits chimiques peuvent atre-réduites autrement en utilisant des eaux perdues purifiées recirculées au lieu d'eau pure fraîche pour l'extinction de l'oxyde de calcium pour produire l'hydroxyde de calcium. Ainsi, les pertes de produits chimiques demeurent faibles en dépit de l'usage dshydroxyde de calcium en excès. I1 a été trouvé avantageux d'ajouter une partie de la chaux à l'eau usée Juste avant que cette dernière vienne en contact avec la couche d'hydroxyde de calcium sur la surface de filtration. Ainsi, les particules sont amenées à se former en flocons dans liteau usée ce qui se traduit par une plus grande vitesse du courant à travers la couche située sur la surface de filtration. La raison de ce phénomène n'est pas connue, mais on suppose que cet effet est du à des réactions ponctuelles qui créent des -chenaux dans la couche, et facilitent ainsi le passage du courant liquide à travers cette couche. On a observé qu'unie addition de 2 g/l affaiblissait ce passage, la raison présumée en serait que les flocons obstruent la surface de filtration. La description ci-après et les dessins annexés se rapportent à un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 est une représentation schématique d'une installation dsapplication du procédé selon l'invention utilisant un cylindre de succion; - Les figures 2 et 3 représentent deux autres installations d'application du procédé suivant l'invention. Selon 11 exemple représenté dans la figure 1, l'oxyde de calcium pris dans la cuve deemmagasinage 1 est éteint dans une cuve à réaction 2 avec une petite quantité d'eau usée purifiée arrivant par le tuyau 8. La boue drhydroxyde de calcium est envoyée ensuite de la cuve à réaction d'extinction par le tuyau 3 au réservoir 4, où le cylindre à succion 5 a été fixé sur des paliers qui lui permettent de tourner, en étant partiellement immergé dans la boue d'hydroxyde de calcium. De cette façon, une couche d'hydroxyde de calcium est formée sur la surface supérieure montante du cylindre de succion 5; de l'eau usée 6 est projetée sur la surface de la couche d'hydroxyde de calcium, l'eau passe à travers cette couche, ainsi la majeure partie des impuretés sont absorbées par l'hydro- xyde, tandis que Liteau usée purifiée est sucée dans le cylindre de succion duquel elle est enlevée par le tuyau 7. Après cela, le gâteau de filtration entier est enlevé de la surface du cylindre de succion 5 et dirigé par 9 vers la caustification 10 de la liqueur verte. Autrement, la boue d'hydroxyde de calcium peut être dirigée sur la partie supérieure du cylindre de succion pour produire une couche d'hydroxyde de calcium sur la surface du cylindre de succion, après quoi l'eau usée est envoyée dans la cuve dans laquelle le cylindre de succion est immergé. Une large surface de contact est ainsi obtenue. La quantité totale d'hydroxyde de calcium nécessitée par le processus de caustification 10 n'a pas besoin d'être envoyée à travers un appareillage de purification d'eau usée, mais quand on le désire, on peut n'utiliser pour la purification qu'une quantité d'hydroxyde de calcium telle que la surface du cylindre de succion soit couverte avec une couche d'hydroxyde de calcium. Le cylindre de succion 5 et la quantité d'hydroxyde de calcium sont choisis pour qu'une eau usée suffisamment pure soit obtenue venant du tuyau 7 et que la couche d'hydroxyde de calcium demeure perméable. Habituellement l'hydroxyde de calcium peut être utilisé en excès parce que la surface de la couche réagit plus vite.En tcut cas, la couche entière d'hydroxyde de calcium est enlevée de la surface du cylindre de succion 5 après passage sous la projection d'eau usée 6, avant d'arriver à la surface de la boue d'hydroxyde de calcium du réservoir 4. L'appareil travaille ainsi en continu contrairement aux appareillages du même type connus auparavant. Avec un appareillage selon la figure 1, les coûts d'investissement et de fonctionnement sont considérablement inférieurs aux précédents parce qu'un décanteur n'est plus nécessaire et parce que les inconvénients des problèmes de précipité n'existent plus. Dans la réalisation selon la figure 1, ltoxyde de calcium est éteint dans une cuve spéciale de réaction d'extinction 2 par un-excès d'eau, qui doit alors être enlevé. Les figures 2 et 3 représentent deux installations de réalisations simplifiées, dans lesquelles en plus de la purification, l'extinction prend place aussi dans une phase solide; ctest-à- dire avec une quantité d'eau aussi faible que possible, ce qui permet de réduire les pertes de produits chimiques. Dans le cas représenté par la figure 2, l'oxyde de calcium est amené du récipient de stockage sur un tamis métallique sans fin 11, sur lequel de l'eau usée 6 est pulvérisée à la suite. Lgextinction et la purification se produisent presque simultanément sur le tamis 11 et l'eau usée purifiée est retirée à travers le tuyau 7 au moyen de boîtes de succion, ensuite de quoi la dernière étape de traitement est de préférence une étape de rinçage pour rincer le Na Cl de la couche. L'extinction n'a pas besoin d'hêtre portée à son terme mais seulement jusqu vau point où l'hydroxyde produit peut lier les composants colorés contenus dans l'eau usée. Après emploi sur le tamis Il 12 calcium peut être pris en 9 pour post-extinction et pour la caustification de la liqueur verte. La filtration par succion peut être remplacée par la filtration sous pression, dans laquelle la pression peut aussi être créée par centrifugation des eaux usées à travers une couche d'hydroxyde de calcium. Dans le cas représenté par la.figure 3, une ou plusieurs colonnes 12 sont remplies d'oxyde de calcium amené du réservoir d'emmagasinage 1, ensuite de l'eau usée est envoyée dans la colonne 12 par un tuyau 6. L'eau usée purifiée, qui est passée à travers la colonne 12, est retirée'par le tuyau 7, et quand la capacite de purification de la colonne a été épuise, cette colonne 12 est vidée, et l'hydroxyde de calcium utilisé est pris en 9 pour la caustification 10 de la liqueur verte, après une possible post-extinction. Les couts de traitement et d'investissement des installations selon les figures 2 et 3 sont encore inférieurs à ceux de l'appareillage selon la figure 1. Des détails supplémentaires sont donnés cidessous en se référant à des exemples Exemple 1 Des expériences sur la formation d'une couche d'hydroxyde de calcium ont été menées dans un laboratoire au moyen d'un appareil d'essai de filtration à-la feuille. De la chaux calcinée prise dans le circuit de chaux d'un broyeur à cellulose (au four à chaux épuisée) a été éteinte dans l'eau bouillante de façon que le contenu d'hydroxyde de calcium du lait de chaux soit de ioe g/I. La température du lait de chaux a été admise à descendre à 190cl après quoi le tamis de l'appareillage d'essai à la feuille a été immergé dans ce lait de chaux. La pression a été abaissée à 0,50 k/cm. Après immersion du tamis métallique dans le lait de chaux, les quantités de filtrats ont été celles présentées dans la table ci-dessous Période d'immersion en sec 5 - 15 45 Filtrat, ml 24 > 5 52,0 101 La couche d'hydroxyde de calcium formée ne s'est pas détachée automatiquement quand le vide a été supprimé. Exemple 2 Des expériences sur la formation d'une couche d'hydroxyde de calcium ont été menées dans un laboratoire au moyen d'un appareil d'essai de filtration à la feuille. Les conditions étaient les mêmes que dans l'exemple 1 à l'exception de la concentration en lait de chaux qui a été portée à 380 g/l. Les résultats ont été les suivants Période dimmersion en sec 15 23 30 45 120 Filtrat, ml 24 30 36 45 80 Quand le vide a été élevé à 0,70 kp/cm2, les résultats ont été les suivants Période diimmersionf sec 15 30 45 Filtrat, ml 18 27 33 Quand le vide a été ramené à 0,50 kp/cm2 et la température élevée à 55 0C, les résultats ont été les suivants Période d'immersion en sec 5 15 Filtrat 25,5 51,0 Dans les essais décrits dans cet exemple, la couche d'hydroxyde de calcium a été aisément détachée du tamis quand le vide a été supprimé et ce- chaque fois que l'épaisseur de la couche a été d'environ 2 mm ou pls. Exemple 3 Des essais sur la filtration d'eau usée provenant d'une étape de traitement à l'alcali à travers une couche d'hydroxyde- de calcium ont été menés dans un laboratoire au moyen de l'appareil d'essai de- filtration- à la-feuille-. Un lait de chaux a été préparé de la même manière qu'aux exemples 1 et 2. La concentration de ce lait de chaux était de ioe g/l, sa température de 190C, le vide utilisé 0,50 kp/cm Les essais ont été menés en formant d'abord une couche d'hydroxyde de calcium sur le tamis9 puis en transportant ensuite le tamis dans un vase contenant l'eau usée. Les résultats ont été les suivants Durée de formation du gâteau de chaux, sec 5 5 15 15 Durée de filtration de l'eau usée, sec 15 45 15 45 Filtrat d'eau usée, ml 18,5 33,5 13,0. 31,5 Les substances organiques colorées de 1'eau usée réagissent avec l'hydroxyde de calcium sur la surface du gâteau de chaux, où elles forment un sédiment brun foncé. Le filtrat était clair. Exemple 4 Des essais sur la filtration d'eau usée provenant d'une étape de traitement à l'alcali à travers une couche d'hydroxyde de calcium ont été menés dans un labratoire au moyen de l'appareil d'essai de filtration à la feuille. Les conditions ont été les mêmes que dans l'exemple 3, mais la concentration du lait de chaux était de 380 g/l. Les résultats ont été les suivants Formation du gateau, sec. 15 15 15 30 30 30 Durée de filtration, sec. 15 45 90 15 45 90 Filtrat, ml 12 17 27 9 13 19 Quand l'hydroxyde de calcium a été ajouté à liteau usée au taux de 2 g/l avant filtration, les résultats ont été les suivants Formation du gâteau, sec. 15 15 15 30 30 30 Durée de filtrations sec. 15 45 90 15 45 90 Filtrat, ml 16 31 53 13 23 45 Quand l'hydroxyde de calcium a été ajouté à l'eau usée à la vitesse de 2 g/l avant filtration et que-la température a été portée à 55 0C, les résultats ont été les suivants Formation du gâteau, sec. 5 5 5 15 Durée de filtration, sec. 15 45 90 45 Filtrat, ml 24 56 89 43 Exemple 5 Des essais sur la filtration d'eau usée provenant d'une étape de traitement à l'alcali à travers une couche d'hydroxyde de calcium ont été menés dans un laboratoire au moyen de l'appareil d'essai de filtration à la feuille. Les conditions étaient les mêmes que dans 11 exemple 3 avec la différence que ces essais ont été menés sous deux températures différentes, les résultats ont été les suivants Eau usée Eau usée Filtrée non traitée 200C 500C Matière sèche, % 0,14 0,31 0,27 Unités couleur, mg Pt 2320 40 40 Valeur en K Mn O mg/l 1675 32 32 Calcium, mgZl 6 820 -600 Bien entendu, l'invention n1 est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrIt et représenté, à partir duquel on pourra prévoir dsautres ixodes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé de décoloration des eaux usées d'usines à cellulose, spécialement des eaux usées de la section blanchiment d'usines à cellulose à traitement au sulfate, par filtrage des eaux usées sur une couche d'hydroxyde de calcium, caractérisé en ce que le liquide qui a été utilisé pour la filtration de l'eau usée et qui contient encore une quantité sensible d'hydroxyde de calcium de traitement n'ayant pas réagi avec les composants colores de l'eau usée, est utilisé pour la caustification de la liqueur verte. 2") Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une couche d'hydroxyde de calcium est formée sur une surface de tamis, que l'eau usée est pulvérisée sur la surface de la couche d'hydroxyde de calcium, que l'eau usée épurée est enlevée à travers la surface de tamis, et que la couche d'hydroxyde de calcium~est enlevée de la surface de tamis en un paquet après la pulvérisation de liteau usée-. 3 ) Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une couche d'oxyde de calcium est d'abord formée sur la surface de tamis, que cette couche est éteinte par pulvérisation d'eau ou d'veau usée, de préférence de liteau usée purifiée recirculée, sur sa surface pour créer cette couche d'hydroxyde de calcium. 40) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'eau usée est envoyée à travers un lit d'oxyde de calcium pour créer un lit d'hydroxyde de calcium pour la purification d'eau usée, et que ce lit est remplacé par un neuf quand le lit d'hydroxyde de calcium a sensiblement perdu sa capacité de purification. 50) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que cette surface de tamis est en mouvement vers l'avant en relation avec la pulvé- risation transversale dteau usée qui est faite sur lui, et que la couche entière d'hydroxyde de cadmium déposée sur la surface de filtre est enlevée de ce filtre après la pulvérisation d'eau usée. 60) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une partie de l'oxyde de calcium, de préférence un maximum de 2 g/l, est ajoutée à l'eau usée immédiaterient avant la filtration. 70) Installation pour l'application du procédé suivant la revendication 1, comprenant un réservoir d'emmagasinage pour l'oxyde de calcium, une surface de tamis se déplaçant avec une certaine vitesse de surface, un appareillage d'amenée de l'oxyde de calcium du réservoir d'emma- gasinage à une surface de tamis, soit directement, soit à travers un réacteur d'extinction, sous forme de boues dthydro- xyde de calcium, un dispositifvd'anenée pour diriger de l'eau usée sur la couche d'hydroxyde de calcium sur la surface de tamis, et dRappareillages pour séparer la couche dthydrdxyde de calcium de la surface de tamis et pour récupérer l'eau usée purifiée qui est passée à travers la couche d'hydroxyde de calcium, installation caractérisée en ce que l'appareil d'amenée d'eau usée est un appareil à pulvérisation installé au-dessus de-la surface de tamis et que l'appareil pour enlever la couche d'hydroxyde de calcium est relié à l'appareil de caustification de la liqueur verte. 80) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée encre que l'appareil de pulvérisation d'eau usée est installé au-dessus d'un tamis sans fin ou analogue. 90) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'un appareil de succion est ajusté contre la surface inférieure d'un tamis sans fin ou analogue au-dessous de l'appareil de pulvérisation d'eau usée pour aspirer l'eau usée à travers la couche d'hydroxyde de calcium et le tamis. 100) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'appareil de pulvérisation d'eau usée est installé au-dessus d'un cylindre tournant à succion qui est partiellement immergé dans une boue d'hydroxyde de calcium pour former une couche d'hydroxyde de calcium sur le cylindre de succion et que l'appareil pour enlever l'hydroxyde de calcium est installé entre l'appareil de pulvérisation vu dans le sens de rotation du cylindre de succion et le dessus de la surface de boue d'hydroxyde de calcium.