Brevet FR2359079A1 — publié le 19780217

La présente invention de réfère à un procédé de récupération d'une partie des effluents résiduaires provenant de la régéneration des résines échangeurs d'ions installées dans les postes de déminéralisation d'eau Les complexes industriels, usines et centrales-thermoénergetiques sont équipées à présent des installations suivantes de traitement des eaux - Prétraitement d'eau brute - Déminéralisation d'eau - Traitement d'eau d'appoint dans les installations de refroidissement (circuits semi-ouverts) Dans toutes les unités industrielles, les#installations annoncées ci-dessus, sont en génerale indépendantes Les installations de déminéralisation sont équipées des résines échangeurs d'ions .Les résines échangeurs dotions utilisées dans les installations, indifféremment de types cationiques ou anioniques ou de provenances, sont régénerées après un cycle d'épuisement . La régéneration des résines comporte une consommation d'acide (chlorhydrique ou sulfurique) pour les résines cationiques ; de soude pour les résines anioniques et de l'eau décarbonatée ou déminéralisée pour : le soulèvement de rési nes, la dilution de réactifs et le rinçage de résines . Dans le tableau nr. 1 sont indiqués les quantités correspondantes de réactifs et de l'eau recommandées par chaque régéneration et par mètre cube de résine installée. Quantité Durée ~minutes) De signati on Résine Résine Résine Résine U.N. cationique anionique cationique anionique Capacité d'échange eq/m3 600-1600 400-1300 7 cycle 1 cycle Vitesse de soulèvement m/h 12-18 6 15 15 Régéneration HCl 100% Kg/m3 40-200 - 35-60 H2SO4 100% Kg/m3 60-250 - 35-60 NaOH 100% Kg/in3 - 50-200 -- 30-60 Dilution réactifs m3/m3 2-8 2-5 - Débit de régéneration m3/m3/h 2-8 2-5 35-60 30-60 Déplacement de réactifs m3/m3/h 2-8 2-5 10-30 10-30 ~Débit de rinçage m3/h 10-20 5-40 20-30 20-45 D'après les recommandations des fourniseurs de résines, on a calculé par chaque régéneration d'un mètre cube de résine cationique une consommation moyenne d'acide chlorhydrique de 73 Kg. à 100% ou d'acide sulfurique de 98 Kg. à 100% et une quantité d'eau pour toutes les opérations d'une régéneration de 24 m3/m3 résine cationique .Pour la résine anioni que une consommation moyen de soude de 64 Kg. à 100% et une quantité d'eau décarbonatée ou déminéralisée nécessaire pour toutes les opérations de la régéneration de 36 m3/m3 résine anionique . les solutions de réactifs et l'eau de rinçage sont éliminées comme effluents résiduaires du poste de déminéralisation A présent, les effluents acides et alcalins sont dirigés par un collecteur soit commun aux deux catégories d'efflrents, soit par collecteurs en parallèle, vers le bassin de neutralisation . Après la neutralisation des effluents à un pH entre 6,5 à 8,5 , ceux-ci sont rejetés conformément aux législations de rejets des effluents industriels.Etant donné que la charge ionique des résines et les niveaux de régénoration, sont différentes, dépendant du types de résines installées, il existe toujours un excés d'acide à neutraliser . Cet excés est neutralisé par l'injection des solutions alcalines supplémentaires nécessaires à la neutralisation des efflu entz stockés .Cette injection s'effectue en utilisant un réactif alcalin comme Ca(OH)2 (lait de chaux) ou NaOH Dans les grands complxes industriels où les installation6 de déminéralisation d'eau ont subi des développements successifes par les besoins requis, la neutralisation des effluents résiduaires du poste de déminéralisation, pose des problèmes de stockage, d'autoneutralisation et d'homogéisation des effluents acides et alcalins, pour qu'ils deviennent en état d'strie évacués L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé permettant de résoudre mieux que jusqu'a' ce jour les problèmes posés par le traitement des effluents résiduaires, évoqués ci-dessus Le procédé de la présente invention est caractérisé par le fait que l'on utilise une partie des effluents résiduaires du poste de déminéralisation d'eau, comme eau d'appoint dans les circuits de refroidissement et prétraitement d'eau brute Avantageusement, on assure la récupération de 2/3 des effluents résiduaires provenant de la régéneration de la résine cationique correspondant a' 16 m3/m3 résine cationique installée et d'au moins 2/3 des effluents ré siduaires de la régéneration de la résine anionique, correspondant à au moins 24 m3/m3 de résine anionique installée On précise que ces effluents proposés pour être utilisés comme eau d'appoint dans les circuits de refroidissement et respectivement réactif d'adoucissement au prétraitement d'eaux brutes, sont des effluents dont les caractéristiques phisico-chimiques présentent les avantages suivants:: - sans matières en suspension ; - charge ionique plus faible que l'eau brute utilisée jusqu'à pré sent comme l'eau d'appo#int dans les circuits de refroidissement ; - apport d'acide (HCl ou B2S04) nécessaire à la stabilisation d'eaux recyclées dans les circuits de refroidissement ; - apport des réactifs alcalins nécessaires au prétraitement d'eau brute Le procédé de la présente inventionpeut être réalisé à chaque usine, centrale thermoénergetique classique ou nucléaire et complexe industriel indifférement du profil de production Dans ce qui suit, on donne un exemple du procédé, objet de l'inven tion, ense référant à la figure annexée Unité I , installation de prétraitement d'eau brute ; Unité Il , installation de déminéralissation d'eau ;; Unité III , installation de neutralisation des effluents résiduaires, affectée à l'installation de déminéralisation ; Unité IV , installation de refroidissement industrielle chaque installation comporte une consommation d'eau de service néces saire pour : - la préparation des réactifs de conditionnement, spécifique à la technologie de prétraitement d'eau utilisée à chaque installation ; - la régération des résines échangeurs d'ions de l'installation de déminéralisation (unité II) ;; - la purge continue du circuit semi-ouvert de refroidissement indus triel unité IV) La quatité d'eau de service est généralement constante à paramètres de fonctionnement constants et est considéré jusqu'à ce jour comme un déchet liquide (effluents résiduaires) rejetés conformément àla législation en vi- gueut La quantité la plus importante de l'eau de service (l'eau décarbo natée et déminéralisée) est cKnmmé pour la régéneration des résines é changeurs d'ions (cationiques et anioniques) de l'installation de démi néralisation (unité II) . La régéneration des résines échangeurs d'ions consiste en quatre o pérations successives s 1. soulèvement de la résine ; 2.- régéneration proprement dite (passage sur les couches des résines de solution de réactifs) ; 3# déplacement de réactifs ; 4.- rinçage de la résine . Par la presente invention, on propose la récupération des effluents résiduaires provenant du déplacement de réactifs et de rinçage de la ré sin@, à cause des caracteristiques qu'ils présentent et qui sont men tionnés a la page 2 . Ces effluents résiduaires de l'installation de dé minéralisation (unité II) sont récupérables pour les deux autres instal lations (unité I et unité TV) Avant la présente invention, tous les effluents résiduaires acides (HCl ou H2S04) de la régéneration des résines cationiques étaient diri gés par 11 ouverture de la vanne 15 et le collecteur 16 vers l'insstalla- tion de neutralisation (unité III) .Les effluents résiduaires alcalins (NaOH ou Na2CO3) de la régéneration de résines anioniques étaient de mS- me dirigés par l'ouverture de la vanne 17 et le collecteur 18 vers l'in stallation de neutralisation (unité III) Dans l'installation de neutralisation (unité III) la- totalité des ef fluents acides et alcalins étaient mélangés en vue d'autoneutralisation et l'excés d'acide se neutralisait avec un apport supplémentaire de so lution alcaline par le collecteur 19 et l'ouverture de la vanne 20 . pH mètre 21 installe aux bassins de neutralisation commande l'ouverture de la vanne 22 pour l'évacuation des effluents résiduaires neutralisés vers l'égout E par le collecteur de rejet 23 . Le même pH mètre 21 com mande l'appoint de réactif alcalin (NaOH) par la commande de 1' ouvertu- re de la vanne 20, quand le pH est inférieur à la valeur de 6,5 corres pondant au rejet Le procédé de la présente invention propose la récupération d'une partie des effluents acides et alcalins de la régéneration des résines cationiques et anioniques de l'installation de déminéralisation d'eau. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeu lavre du procédé . Une installation, conforme à l'invention, comprend pour récupération des effluents acides : - un piquage (A) sur Collecteur de rejet (16) de l'installation de déminéralisation, en amont d'une vanne commandant l'entrée dans l'instal- lation de neutralisation ;; - un collecteur, reliant ce piquage à l'installation de refroidis sement, au moins une vanne etant pré@@@ sur le collecteur Effluents acides de la régéneration des résines cationiquess La solution acide chlorhydrique ou sulfurique (2% à 10%) passe sur les couches de résines cationiques par le collecteur 13 et l'ouverture de la vanne 14 est dirigée pendant 30 â 45 minutes vers l'installation de neutralisation (unité III) .Après l1opération de la régéneration pro piment dite, on commence l'opération de déplacement de la solution acide par l'eau décarbonaté (2 - 8 volumes d'eau volume de résine installée tableau 1 ) On propose par la présente invention de recuperer et utiliser comme eau d'appoint dans l'installation de -refroidissement semi-ouvert (unité IV) la quantité d'acide excédentaire (400 eq/m3 de résine cationique et la totalité de 11 eau décarbonaté) pour le rinçage des résines cationiques (16 m3d'eau / m3 de résine installée). Ces effluents acides sont â un pH de 0,7 - 6,5 , on les dirige vers l'unité TV par les moyens suivants, objet de la présente invention : le piquage A entre l'unité Il et l'unité III et en amont de la vanne 15 qui est en amont de l'unité III sur le collecteur existant de rejet 16, le collecteur de liaison 28 entre les unités Il ig IV et deux vannes automatiques 27 et 29 Etant donné que les effluents acides recupérahles, par les moyens annoncés, sont éliminés sous une pression d'au moins 2 bars, le transfèrt de ces effluents de l'unité Il vers l'unité IV est assuré .La récupération se fait par le moyen du jeu des vannes automatiques au tableau local de contrlotcommande et changement de la séquence de l'évacuation de ces effluents : pendant 45 minutes maximum la vanne 15 est ouverte et les vannes 27 #t 29 sont fermées et puis pendant 45 minutes la vanne 15 sera fermée et les vannes 27 et 29 seront ouvertes Par ces moyens de récupération des effluents résiduaires provenant de l'unité Il et l'utilisation dans l'unité IV, on réalise s 1.- La diminution ou le remplacement total d'eau d'appoint qui avant cette invention se faisait par le collecteur 8 et la vanne 10 2.- La diminution ou le remplacement total de l'injection d'acide dans les circuits de refroidissement qui, avant cette invention , se faisait par le collecteur 30 et la vanne 31 (unité IV) . 3.- La diminution ou l'élimination totale de l'injection supplémen- taire de NaOH ou Ca(OH)2 , qui avant cette invention , se faisait par le collecteur 19 et la vanne 20 L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé , Une installation, conforme à l'invention, comprend pour récupération des effluents alcalins :: - un piquage (ss) sur le collecteur de rejet (18) de 'installation de déminéralisation, en amont d'une vanne commaivt l'entrée l'installation de neutralisation; - un collecteur, reliant ce piquage â l'installation de refroidissement au moins une vanne de commande etant prévue sur ce collecteur Effluents alcalins de la régéneration des résines anioniques La solution alcalin (NaOH ou Na2C03) à 4% pour la régéneration de résines anioniques passe par le collecteur 11 (unité il) et la vanne 12 ouverte sur les couches de résines anioniques et est dirigée par le collecteur 18 et 11 ouverture de la vanne 17 vers l'installation de neutralisation III .Après le passage de la solution régénératrice proprement dite ,commence l'opération de déplacement de réactif par l'eau déminéralisée ou décarbonatée et en continu les résines sont rinçées pour éliminer les traces de soude de la régéneration Par la présente invention on propose de récupérer et utiliser la totalité des effluents dûtes au ; Ces effluents 24 m3 d'eau et minimum 375 eq de Na0H à 100% par m3 de résine installée contribueront au processus d'adoucissement de l'eau brute .En fonction du débit de l'eau à prétraiter et de la quantité des effluents résiduaires alcalins disponibles, la dureté de l'eau brute peut être pratiquement éliminée après la décantation, jusqu'à la limite de solubilitée des carbonates à la température de travail . En même temps les effluents alcalins récupérés, facilitent la formation des flocons des hydrocids d'aluminium ou ferre pour l'éliminåtion des matières en suspen- tion Ces effluents alcalins à un pH de 14 - 7,5 on propose outre diri gés vers l'unité I par les moyens suivants, objet de la présente invention : le piquage S sur le collecteur existante 18, le collecteur de liaison 25 entre l'unité il et l'unité I et deux vannes automatiques 24 et 26 Etant donné que ces effluents alcalins récupérables par les moyens annoncés sont éliminés sous une pression d'au moins 2 bars, le transfèrt de ces effluents de l'unité Il vers l'unité I est assuré .La récupération des effluents alcalins se fait par le moyen de jeu des vannes automatique au tableau de controle- commande et changement de la séquence de l'évacuation de ces effluents : pendant 45 minutes maximum la vanne 17 est ouverte et les vannes 24 et 26 sont fermées et pais la vanne 17 sera fermée et les vannes 24 et 26 seront ouvertes pour la récupération Le controle du procédé de la récupération de ces effluents alcalins, objet de la présente invention, se fait par le duro-mètre 32 installé sur le collecteur existant 8 qui dirige 11 eau prétraitée ou par le pH-mètre 33 qui commande la vanne automatique 26 Par ces moyens de récupération des effluents résiduaires provenant de l'unité Il et l'utilisation dans l'unité I on réalise : : 1.- La diminution de volume de l'eau brute a prétraiter qui se fait par le collecteur 1 et la vanne 2 2.- La diminution de réactifs de décarbonatation CCa(OH)2) pour le prétraitement d'eau brute qui se fait par le collecteur 3 et la vanne 4 3A L'amelioration de la qualité de l'eau prétraité par l'apport de réactifs alcalins récupérées On a consideré les quantités des effluents résiduaires récupéra bles par unité du volume de résine cationique et anioque installée . En fonction du volume de résines installées, on dispose d'un volume des effluents aqueux résiduaires proportionnellement majorée . La récupération de ces effluents résiduaires depend de la possibilité de cooperation entre les trois unités de traitement d'eau (unité I, unité Il, et unité IP plan unique) spécifique a' chaque industrie . En conséquence on peut utiliser ces effluents aqueux résiduaires soit par trans#rt direct comme a été décrit dans l'exemple pris en considération, soit par un stockage intermédiaire de ces effluents qui pourront être utilisés selon les bésoins REVENDICATIONS 1. Procédé de récupération d'une partie d'effluents aqueux résiduaires acides et alcalins, caracterisé par le fait qu'on utilise les effluents résiduaires acides comme eau d'appoint dans les circuits de# re froidissement et les effluents alcalins comme solution alcaline d'adoucissement dans l'unité de prétraitement d'eau brute 2.Procédé selon la revendication 1 , caracterisé par le fait qutil: comporte : un piquage (A) sur le collecteur de rejet (16-) de l'installation de déminéralisation , en amont de la vanne (15) commandant l'entrée des effluents-dans l'installation de neutralisation, un collecteur ,reliant ce piquage (A) à l'installation de refroidissement, et au moins une vanne de commande etant prévue sur ce collecteur 3. Procédé selon la revendication 1 , caracterisé par le fait qu*jit. comporte: un piquage (S) sur le collecteur de rejet (18) de l'installation de déminéralisation, en ambnt de la vanne (17) commandant l'entrée des effluents dans l'installation de neutralisation, un collecteur, reliant ce piquage (S) à l'installation de prétraitement d'eau brute, et au moins une vanne de commande etant prévue sur ce collecteur 4. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3, caracteriséc par le fait qu'on utilise ces effluents aqueux résiduaires soit~par transfèrt direct, soit par un stockage intermédiaire de ces effluents qui pourront outre utilisés selon les bésoins