Brevet FR2260536A1 — publié le 19750905

La présente invention est relative à un procédé d'épuration des eaux usées huileuses dans lequel on utilise des particules ferromagnétiques mouillables par les eaux usées huileuses, et à une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Habituellement, l'épuration des eaux usées huileuses s'effectue par un procédé basé sur la différence de poids spécifique entre l'eau et l'huile, lorsque ces eaux usées huileuses ne se présentent pas sous la forme d'une émulsion huile-eau. Â cet effet, on fait passer les eaux usées huileuses en écoulement horizontal dans un récent en forme de tunnel dans lequel les particules d'huiles entraînées par l'eau s'élèvent jusqu'au plafond du tunnel et forment, sous l'effet de l'écoule- ment du liquide, une couche d'huile cohérente qui est retenue par la configuration particulière donnée au plafond du tunnel. L'eau usée ainsi épurée sort à l'extrémité du récipient en tunnel en s'écoulant au-dessous de la couche d'huile ainsi formée. La longueur de ces installations d'épuration esst donc déterminée en fonction du rapport existant entre la vitesse d'écoulement du liquide et la vitesse d'élévation de l'huile, qui est de poids spécifique inférieur à celui de l'eau. Etant donné que le poids spécifique de l'huile n'est que légèrement inférieur à celui de l'eau, la vitesse d'élévation des particules d'huile entraînées par l'eau est relativement faible, de sorte que les installations d'épuration de ce type doivent posséder une longueur relativement grande pour pouvoir assurer à l'eau épurée un degré de pureté de 95 à 98 %.Si lton veut obtenir un degré de pureté plus élevé, il est nécessaire d'utiliser plusieurs installations de ce type montées en série. En utilisant plusieurs installations en série, on peut séparer l'huile de l'eau pour obtenir une pureté de 99,5 %. Toutefois, ce mode d'épuration de l'eau est coûteux du fait que ces installations doivent toujours être calculées pour le cas le plus défavorable, qui est défini par la plus faible vitesse d'eSévation de l'huile. Par ailleurs, les installations de ce type ne permettent pas de séparer l'huile d'une émulsion huile-eau. Pour séparer de l'eau l'huile qui flotte sur la surface de l'eau, il a déjà été proposé de déposer sur l'eau à épurer des particules de matière plastique dans lesquelles sont noyés des copeaux ferreux et de soulever ensuite les particules de matière plastique mouillées d'huile de la surface de l'eau à l'aide d'un aimant. Toutefois ces particules ferro-magnétiques peuvent également être utilisées pour dissocier une émulsion huile-eau. A cet effet, on introduit les particules ferromagnétiques, qui possèdent un poids spécifique supérieur à celui de l'eau, dans le mélange huile-eau et ces particules tombent au fond du récipient contenant le mélange huile-eau.On obtient donc ainsi un déplacement relatif entre la couche filtrante composée de particules ferro-magnétiques, qui tombent au fond du récipient, et le mélange huile-eau, de sorte que cette couche filtrante entre en contact avec l'ensemble du volume de la masse de mélange huile-eau et non pas seulement avec la surface de cette masse. Lorsque les particules ferro-magnétiques sont tombées au fond, on les extrait de l'eau épurée à l'aide de forces magnétiques, en entrainant en même temps l'huile qui ihère à ces particules. Pour assurer le rendement maximum, la vitesse de chute des particules doit être faible, ce que l'on peut obtenir par une constitution particulière donnée aux particules, plus précisément en enrobant les particules ferreuses dans une matière plastique.L'inconvénient de ces procédés déjà connus consiste essentiellement en ce que l'eau huileuse ne peut pas être épurée en continu et également en ce qu'on utilise des particules ferromagnétiques d'une préparation relativement compliquée. Un autre procédé qu'il est possible d'adopter pour éliminer l'huile d'une émulsion huile-eau consiste à porter le pH de l'émulsion huile-eau à environ 3 par addition d'acide sulfurique, après quoi la séparation entre l'huile et l'eau s'effectue spontanément dans un récipient appelé réacteur. L'huile séparée de l'eau est ensuite évacuée, tandis que l'eau est neutralisée au moyen de chaux ou de calcaire, qui se combine à l'acide sulfurique pour former du sulfate de calcium (plâtre) qui n'est que très peu soluble dans l'eau. L'eau ainsi obtenue doit donc encore être débarrassée-du plâtre précipité par une opération mécanique. Malheureusement, ce procédé présente l'inconvénient d'exiger, en supplément d'une grande dépense de moyens techniques, l'addition d'acide sulfurique et de chaux ou calcaire. Par ailleurs, les sévères prescriptions des réglementations de protection des cours d'eau nécessitent un contrôle précis du pH des eaux usées épurées. L'invention vise donc à réaliser un procédé permettant d'épurer une eau usée huileuse, notamment une émulsion huile-eau, d'une façon simple, sans addition de produits chimiques et en continu, tout en donnant une eau épurée de grande pureté. Suivant l'inventioz ce problème est résolu par le fait que l'on fait passer l'eau usée huileuse dans au moins un tronçon -de conduite rempli de particules ferro-magnétiques, dans lequel les particules, qui sont de préférence des grains, sont maintenues en place par voie magnétique. L'eau à épurer traverse donc un corps filtrant qui est composé de particules libres, composées de grains ou de copeaux et qui sont mouillées par l'huile. Dans ce procédé, on met donc à profit le fait que ces particules sont plus fortement mouillées par l'huile que par l'eau pour séparer l'huile de l'eau huileuse. L'huile reste fixée à la surface des particules, tandis que l'eau poursuit son cours, de sorte que, après avoir parcouru une certaine épaisseur de filtre, l'eau atteint un certain degré du pureté.Etant donné que les particules doivent posséder une surface aussi grande que possible, on utilise avantageusement des grains ou copeaux qui doivent être composés d'une matière ferro-magnétique afin de pouvoir être maintenus en place par voie magnétique. Ta grosseur de grain et le nombre des particules peuvent varier dans de très larges limites, ce qui permet d'adapter le procédé à des conditions très diverses. Etant donné que la prise d'huile des particules décroît avec l'accroissement des dépôts d'huile sur leur surface, il est nécessaire de déshuiler périodiquement les particules ou de les remplacer périodiquement par des particules non chargées d'huile et, si l'installation ne comporte qu'un seul tronçon de conduite suivant l'invention, cette opération exige la mise à l'arrêt de l'installation. Pour assurer un fonctionnement continu et suivant une autre caractéristique de l'invention, on fait passer alternativement l'eau usée huileuse dans deux tronçons de conduites branchés en parallèle, les particules du tronçon de conduite qui n'est pas en service dans une période donnée étant nettoyées ou remplacées par des particules nettoyées pendant ce temps. La commutation d'un tronçon de conduite à l'autre s'effectue naturellement en fonction du degré de pureté de l'eau usée qui a été épurée par le tronçon précédemment en service. Il est donc indispensable de contrôler le degré de pureté de l'eau. A cet effet, et suivant une autre caractéristique de l'invention, le degré de pureté de l'eau qui sort du tronçon de conduite en service à un moment donné est mesuré au moyen d'une cellule photo-électrique et lorsque la pureté tombe à une certaine valeur limite, on fait passer l'eau dans l'autre tronçon de conduite. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé et qui peut être réalisée sous une forme simple comprenant au moins un tube non ferromagnétique, rempli de particules ferro-magnétiques, de préférence susceptible d'être obturé à ses deux extrémités, et qui est entouré d'au moins deux bobines électriques placées à une certaine distance l'une de l'autre . Sous l'effet du champ magnétique produit par les bobines électriques, les particules ferromagnétiques sont maintenues en place, le tube ne pouvant exercer aucune influence sur la force magnétique, du fait qu'il est composé d'une matière non ferro-magnétique. Dans cette construction, le tube sert avantageusement de support pour les bobines de sorte qu'on obtient une construction très simple. Pour assurer la régularité de répartition des partcules ferro-magnétiques dans le tube, et suivant une autre caractéristiques de l'invention, le tube renferme en aval de chacune des bobines électriques, dans le sens de l'écoulement du liquide, des filtres qui retiennent les particules ferro-magnétiques. Ces filtres empêchent le courant d'entraîner les particules. Finalement, le dispositif suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte deux tubes branchés en parallèle qui peuvent être raccordés en alternance à l'arrivée d'eau et par le fait que le courant d'arrivée d'eau peut être commuté d'un tube sur l'autre sous la commande de cellules photo-électriques montées dans la zone de sortie du courant pour mesurer le degré de pureté de l'eau effluenteles bobines des tubes fermés étant mises hors circuit et les bobines du tube ouvert étant mises en circuit. lorsque la turbidité de l'eau effluente,qui est due àla présence de particules d'huile, indique par l'intermédiaire des cellules photo-électriques que le degré de pureté de cette eau effluente est-tombé à une certaine valeur limite, la cellule correspondante commande un dispositif de réglage qui, d'une part, ferme le tube précédemment en service et raccorde l'autre tube à l'arrivée d'eau et, d'autre part, met hors circuit les bobines correspondant au premier tube et en circuit les bobines correspondant au deuxième tube, de sorte qu'on obtient ainsi une commande automatique. Les particules chargées d'huile du tube qui vient d'être mis hors service peuvent maintenant être remplacées ou nettoyées, de sorte que ce tube pourra être remis en service lorsque les particules de l'autre tube présenterontune charge d'huile ne permettant plus d'obtenir le degré de pureté voulu dans l'eau usée effluente. Etant donné que, suivant l'invention, la séparation des deux constituants d'une émulsion ou d'un mélange de liquides est basée sur une différence de mouillabilité entre les deux constituants, l'invention n'est pas limitée à l'épuration des eaux usées huileuses. Au contraire, on peut traiter tous les mélanges de liquides ou émulsions de liquides à l'aide du procédé suivant l'invention lorsque les deux constituants à séparer présentent une différence de mouillabilité suffisante. Un mode de réalisation d'une installation servant à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention est représenté schématiquement et simplement à titre d'exemple sur le dessin annexés dans lequel la figure 1 est une vue en plan de cette installation la figure 2 est une vue de côté de la même installation La conduite d'arrivée d'eau 1 se divise en deux branches 2 et 3 qui sont de construction entièrement analogue. Chacune des deux branches 2 et 3 présente un tube 2 en matière non ferro-magnétique, rempli de particules ferro-magnétiques et qui est intercalé dans sa branche par l'intermédiaire de vannes d'arrêt 4.Chacun des tubes 5 est entouré de deux bobines électriques 6, espacées d'une certaine distance, et qui, lorsqu'elles sont convenablement excitées, produisent un champ magnétique qui retient en position les particules ferro-magnétiques contenues dans ce tube 2. Les deux branches parallèles 2 et 3 se réunissent en aval des tubes 5 pour former une conduite d'écoulement commune 2 qui, de même que l'arrivée 1, est raccordée aux branches 2 et 2 par l'intermédiaire de vannes d'arrêt 8 et 9. A l'aide des vannes d'arrêt 8 et q, on peut faire passer l'eau usée à épurer, soit dans la branche 2, soit dans la branche 3. Lorsque, par exemple, l'eau usée à épurer passe dans la branche 2, les particules ferro-magnétiques qui sont retenues en position par les bobines 6 de cette branche mises en circuit sont mouillées par l'huile, de sorte que l'huile adhère à ces particules, tandis que l'eau poursuit son cours. Pour éviter que certaines particules ferro-magnétiques ne soient entraînées avec le courant et que cet entratnement modifie défavorablement la répartition des particules dans le tube 2, on a prévu des filtres 10, montés respectivement en aval des bobines 6, et qui évitent que les particules ne soient entraînées au-delà. Etant donné que la prise d'huile de chaque particule ferro-magnétique décroît avec l'accroissement de la charge d'huile superficielle de cette particule, la quantité d'huile séparée de l'eau dans ce tube 5 décroît constamment, en même temps que le degré de pureté de l'eau épurée, au fur et à mesure du fonctionnement de l'installation. Pour la mesure de la pureté de l'eau usée, on a prévu dans les branches 2 et 3, en aval des tubes r, des cellules photo-électriqiies 11 à l'aide desquelles on peut mesurer la turbidité de l'eau épurée qui est dûe à la présence de l'huile résiduelle.Lorsque cette turbidité atteint une certaine valeur limite, un dispositif de réglage non représenté provoque la fermeture de la branche 2 à l'aide des vannes 8 et raccorde au contraire la branche 3 à la conduite d'arrivée 1 et à la conduite d'écoulement 2 par l'intermédiaire des vannes En ex même temps, les bobines 6 de la branche 2 ainsi fermée sont mises hors circuit, tandis que les bobines 6 de la branche 3 mise en service sont à leur tour mises en- circuit, de sorte que l'eau usée peut être épurée de la façon voulue à l'aide des particules ferro-magnétiques neuves ou déshuilées de la branche 3. Pendant que l'épuration de l'eau usée s'effectue dans la branche 3, les particules du tube 5 de la branche 2 sont évacuées de cette branche, les tubes 5 étant équipés à cet effet de vannes d'écoulement 12. Naturellement, il est nécessaire de prévoir une vanne d'écoulement 12 pour chacun des tronçons de tubes terminés par un filtre 10. Les particules évacuées des tubes peuvent être transportées par des chariots 13 à un poste de déshuilage où elles sont convenablement nettoyées, puis renvoyées à un réservoir 14. Après avoir été vidangés, les tubes 5 sont remplis de par ticules ferro-magnétiques nettoyées fournies par le réservoir 14, de sorte que le remplacement des particules ferro-magnétiques ne demande qu'un temps minime, notamment lorsque le réservoir 14 est directement relié à chacun des tubes 5 par des tubulures de remplissage 15 alunies de vannes d'arrêt. Lorsque la cellule photo-électrique 11 montée dans la -branche 3 indique que la charge d'huile des particules ferromagnétiques s'est élevée à un point tel que le degré de pureté de liteau usée épurée n'atteint plus la valeur voulue, la branche 3 est isolée de la conduite d'arrivée 1 par la vanne 9 et la branche 2 est au contraire raccordée à cette conduite 1 après quoi les processus décrits plus haut se répètent. REVENDI CATIONS 1. Procédé d'épuration d'une eau usée huileuse, dans lequel on utilise des particules# ferro-magnétiques qui sont mouillées par l'eau usée huileuse, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'on fait passer l'eau usée huileuse dans au moins un tronçon de conduite rempli de particules ferro-magnétiques, ces particules, qui sont de préférence des grains, étant maintenues en place par voie magnétique. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on fait passer l'eau usée huileuse alternativement dans deux tronçons de conduite branchés en parallèle, les particules du tronçon de conduite mis hors service étant nettoyées ou remplacées par des particules nettoyées. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par ledit qu'on mesure le degré de pureté de l'eau sortant du tronçon de conduite en service à un moment donné au moyen d'une cellule photo-électrique et que l'on fait passer l'eau épurée dans l'autre tronçon de conduite lorsque la pureté est tombée au-dessous d'une certaine valeur limite. 4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisécpar le fait qu'elle comprend au moins un tube non ferro-magnétique, qui est rempli de particules ferro-magnétiques, que l'on peut, de préférence, fermer à ses deux extrémités et qui est entouré d'au moins deux bobines électriques qui sont espacées d'une certaine distance et sont aptes à retenir les particules ferro-magnétiques. 5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée par le fait que le tube est divisé en tronçons successifs par des filtres placés chacun en aval d'une bobine électrique. 6. Installation suivant la revendication 4 ou 5, caractérisée par le fait qu'elle comprend deux tubes branchés en parallèle, destinés à être raccordés alternativement à la conduite d'arrivée d'eau usée et par le fait que l'arrivée d'eau est commutée de l'un des tubes sur l'autre sous l'action de cellules photo-électriques montées dans la région aval des tubes et destinées à mesurer le degré de pureté de l'eau effluente, les bobines du tube mis hors service étant mises hors circuit, tandis que les bobines du tube mis en service sont mises en circuit.