Brevet FR2402626A1 — publié le 19790406

La présente invention concerne un procédé de traitement des eaux, notamment des eaux usées domestiques ou industrielles, des eaux potables ou des eaux utilisées dan#s les centrales atomiques. On connaet déjà un grand nombre de procédés de traitement des eaux. Toutefois, ces procédés présentent divers inconvénients. Ainsi, les procédés actuels ne permettent pas d'éliminer facilement certains effluents organiques et même les métaux lourds ou toxiques. De plus, les équipements nécessaires à la mise en oeuvre de ces procédés sont onéreux, compte tenu des règlementations qui fixent les normes à atteindre et parfois même des conditions locales à respecter. Les eaux domestiques sont habituellement dirigées vers des bassins d'aération suivis de décanteurs plus ou moins importants; les eaux organiques industrielles sont souvent traitées de la mame façon. Pour les eaux potables, une série de traitements onéreux des eaux de rivières sont couramment employés. Les frais dtinves- tissement et d'exploitation sont très importants, sans pour autant permettre un dessalement total, une élimination quasi totale des métaux lourds ou radioactifs et - une élimination des composés azotés. En outre, ce genre d'épuration ne conduit absolument pas à une épuration des éléments pathogènes qui restent présents dans la biomasse à l'état latent. Ces inconvénients subsistent dans toutes installations du type boues actlvées, aération forcée oxygénation conventionnelle, lagunages, floculation classique. En outre, ces installations dégagent fréquemment des odeurs nauséabondes incommodant 1 t environnement. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients, en permettant notamment d'améliorer la qualité des eaux traitées et de diminuer les frais d'installation et d'exploitation. La présente invention a pour objet -un procédé de traitement des eaux, caractérisé en ce que l'on ajoute à l'eau, d'une part une substance basique et, d'autre part, un agent de floculation acide obtenu par dissoB*Lon d'une cellulose fibreuse dans un acide choisi parmi les acides sulfurique, acétique, chlorhydrique et nitrique concentrés, de façon à ramener finalement le pH de l'eau aux environs de 7, puis l'on sépare, par décantation ou flottaison l'eau ainsi traitée des produits qui ont floculé. La présente invention a également pour objet l'agent de floculation utilisé dans la mise en oeuvre de ce procédé. Suivant chaque cas particulier, on pourra préférer ajouter tout d'abord la substance basique pour amener l'eau en milieu basique, agent de floculation acide-étant ajouté ensuite pour ramener l'eau sensiblement à la neutralité, ou inversement ajouter tout d'abord l'agent de floculation acide et neutraliser ensuite l'eau par la substance basique. La substance basique est de préférence de la chaux, en raison de son prix, bien que d'autres substances alcalines puissent évidemment être également utilisées. La cellulose fibreuse peut etre notamment une cellulose. On utilise de préférence une cellulose ayant des fibres de longueur moyenne (3 à 7 mm). L'acide est de préférence ltacide sulfurique et, plus spécialement, l'acide sulfurique pur. Dans le cas de l'utilisation de l'acide sulfurique pur, on utilise de préférence un mélange comprenant par litre d'acide sulfurique de 25 à 250 g de cellulose fibreuse. L'agent de floculation est obtenu par simple mélange de la cellulose fibreuse et de l'acide jusqu'à dissolution de la cellulose dans l'acide. Ceci est obtenu normalement à la température ambiante dans le cas d'acides très concentrés. Dans le cas d'acides moins concentrés, il convient de chauffer légèrement pour obtenir la dissolution. Sans vouloir se limiter par une interprétation théorique quelconque, on pense qu'il se produit lors de la dissolution une hydrolyse partielle des fibres de cellulose. Au produit de dissolution de la cellulose fibreuse dans acide, on peut ajouter avantageusement de l'acide phosphorique. On donne au dessin annexé, sur la figure unique, un diagramme ternaire représentant les proportions (en poids) préférées dans le cas d'un mélange de cellulose fibreuse et d'acide sulfurique auquel on a ajouté de l'acide phosphorique. Les pourcentages d'acide sulfurique et d'acide phosphorique sont calculés respectivement en S04 et P2 O#. La zone A représente la zone préférée. On peut en outre ajouter au mélange des substances connues pour alourdir ou rassembler les produits de floculation et faciliter ainsi la séparation par décantation ou par flottaison. On peut ainsi ajouter des sels d'aluminium, par exemple du. sulfate d'aluminium, ou des sels ferreux et/ou ferriques, par exemple du sulfate ferreux ou du perchlorure de fer. Pour certaines applications, il est en outre avantageux d'ajouter à l'agent de floculation, comme agent réducteur, de 0,5 à 5 % en poids de liqueur noire, résidu de la fabrication de la pâte à papier avec du bisulfite. A titre indicatif, les agents de floculation selon l'invention peuvent Aetre normalement utilisés à des taux de 1 à 50 ppm. Les exemples suivants illustrent l'invention. Les exemples 1 à 6 sont relatifs à la préparation des agents de floculation selon l'invention Les exemples 7 à 18 illustrent la mise en oeuvre de ces agents de floculation. EXEMPLE 1 On prépare un agent de floculation en ajoutant à 30 g cellulose (cellulose pour hydrolyse) 200 ml d'acide sulfurique pur. On agite le mélange pendant 15 mn à température ordinaire. EXEMPLE 2 On opère comme à l'exemple 1, puis on ajoute 800 ml d'acide phosphorique à 75 % désarsénié, et l'on mélange l'ensemble. Le mélange liquide obtenu est utilisable comme agent de floculation. EXEMPLE 3 A un litre de mélange de l'exemple 1, on ajoute juste au moment de l'emploi 10 litres d'une solution aqueuse contenant 50 g/l de sulfate d'aluminium. Le mélange constitue un agent de floculation modifié. EXEMPLE 4 A un litre de mélange de exemple 2, on ajoute juste au moment de l'emploi 10 litres d'une solution aqueuse contenant 50 g/l de sulfate d'aluminium. EXEMPLE 5 A un litre du mélange de l'exemple 2, on ajoute juste avant l'emploi 10 litres d'une solution contenant pour 1000 mi d'eau 200 g de sulfate ferreux hydraté et 50 mi d'une solution de perchlorure de fer à 450 Baumé. Le mélange obtenu constitue un agent de floculation modifié. EXEMPLE 6 A un litre du mélange de l'exemple 2, on ajoute juste avant l'emploi 10 1 d'une solution contenant pour 1000 ml d'eau 300 ml d'une solution de perchlorure de fer à 450 Baumé et 30 g de sulfate d'aluminium. Le mélange obtenu constitue un agent de floculation modifié EXEMPLE 7 A un litre de mélange de exemple 2, on ajoute 10 g de liqueur noire de récupération provenant de la fabrication de la pSte à papier avec du bisulfite. Puis on ajoute au moment de l'emploi 10 litres d'une solution aqueuse contenant 50 g/l de sulfate d'aluminium. EXEMPLE 8 A des eaux brutes contenant 5 g/l d'hydrates de carbone on ajoute dans un mélangeur de la chaux de façon à amener le pH de lteau à 10. Puis l'on ajoute l'agent de floculation de Exemple 3 jusqu'à obtenir un pH de 7, pH auquel a lieu la floculation. On fait ensuite passer le mélange dans un décanteur, où lton sépare l'eau des boues qui précipitent. L'eau ne contient plus que 15 mg/l d'hydrates de carbone et peut être recyclée. Les boues précipitées peuvent être éventuellement séparées parcentrifugation, sans que les produits de floculation se cassent, ou recyclés comme agent de floculation afin de diminuer la consommation en agent de floculation. Ces boues peuvent en outre être utilisées pour l'alimentation du bétail. EXEMPLE 9 A des eaux brutes contenant 10 g/l de glycérides, on ajoute dans un mélangeur de la chaux de façon à amener le pH de l'eau à 10. On ajoute ensuite I'agent -de floculation de l'exemple 3 Jusqu'à obtenir un pH de 7. On fait ensuite passer le mélange dans un décanteur où l'on sépare l'eau épurée ne contenant plus que 0,01 ppm de glycérides des boues qui précipitent. Les boues peuvent également être utilisées pour l'alimentation du bétail. EXEMPLE 10 On traite des eaux brutes contenant 210 mg/l d'ammoniaque dans un mélangeur en leur ajoutant de la chaux pour amener leur pH à 10, puis l'agent de floculation de l'exemple 5 jusqu'à obtenir un pH de 7. On fait ensuite passer le mélange dans un décanteur ou l'on sépare de l'eau épurée qui ne contient pous que 2 mg/l d'ammoniaque et des boues. EXEMPLE 11 l On traite des eaux brutes contenant 10 g/l de cyanures dans un mélangeur en leur ajoutant de la chaux pour amener leur pH à 10, puis l'agent de floculation de l'exemple 5 jusqu'à obtenir un pH de 7. Les eaux sont ensuite envoyées dans un décanteur, puis liteau épurée est séparée des boues précipitées. L'eau ainsi traitée a une teneur en cyanure de 0,004 ppm, bien inférieure à la teneur minimale obtenue par les méthodes classiques, qui est de 0,1 ppm. EXEMPLE 12 On traite des eaux brutes contenant des éléments radioactifs et présentant une radioactivité de 150 Roentgens comme à l'exemple 11, en utilisant l'agent de floculation de l'exemple 6. On élimine ainsi pratiquement totalement les éléments radio- actifs sous forme de boues, la radioactivité de l'eau étant ramende à environ 1 Roentgen. EX2SruPLE 13 On traite des eaux brutes contenant du fer (1,4 mg/l) en opérant comme à l'exemple 11, en utilisant l'agent de floculation de l'exemple 3. On obtient après décantation une eau ne contenant plus que 0,02 mg/l de fer. EXEMPLE 14 On traite des eaux brutes contenant du cuivre (2 mg/l) en opérant comme à l'exemple 11. On obtient après décantation une eau ne contenant plus que 0,02 mg/l de cuivre. EXEMPLE 15 On traite une eau de Seine en aval de Paris contenant 265 mg/l de sulfate, 50 mg/l de chlorure, en opérant comme à l'exemple 11, en utilisant l'agent de floculation de l'exemple 4. On obtient apres décantation une eau potable ne contenant plut que 5,5 mg/l de sulfate, 1 mg/l de chlorure. On no#tera qu'on obtient, grâce au procédé de l'invention, non seulement une réduction de la teneur en cations, mais également de la teneur en anions. EXEMPLE 16 On opère comme à l'exemple 11 pour traiter une eau contenant 360 m 1 de calcium. On obtient après traitement une eau potable ne contenant plus que 5 mg/l de calcium, alors que la norme française actuelle est de 30 mg/l. EXEMPLE 17 On opère comme à l'exemple 16 pour traiter une eau contenant 40 mg/l de magnésium. On obtient après traitement une eau ne contenant plus que 2,7 mg/l de magnésium. EXEMPLE 18 On traite dans un mélangeur une eau contenant 1,5 g/1 de chrome hexavalent en lui aJoutant l'agent de floculation de ltexem- ple 7 jusqu a obtenir un pH de 2. Puis on ajoute de la chaux jusqu'à obtenir un pH de 7. On sépare ensuite dans un décanteur l'eau épurée de la boue qui contient du chrome trivalent. L'eau ne contient plus que 0,01 mgn. de chrome hexavalent. Différents avantages supplémentaires apparaissent à la lumière de ces exemples. 1 - Il est possible de supprimer les échangeurs à résines échangeuses d ions grâce au procédé selon Itinvention, qui permet d'une manière simple et peu onéreuse d'éliminer aussi bien les anions que les cations. 2 - Il est possible de supprimer les dispositifs coûteux de surveillance dans les installations d'eaux résiduaires de trai tements de surface, les opérations dans la présente invention pou vant être effectuées à l'aide d'un seul pRmetre par poste. 3 - On peut obtenir un abaissement du coût d'exploitation dans la fabrication d'eau potable. 4 - On peut traiter des eaux contenant des déchets radioactifs. 5 - On peut éliminer les composés de l'azote et les métaux lourds nuisibles. 6 - Les boues obtenues peuvent, dans certains cas, être utilisées pour l'alimentation du bétail. 7 - On obtient des produits floculés qui sont aisément traités et sont indestructibles, notamment par centrifugation. En outre, il est possible de combiner le procédé de traitement selon l'invention avec des procédés de traitement par voie biologique, par exemple celui décrit dans le brevet français 69/13 276, sans diminuer les actions bactériennes utilisées dans de tels procédés. REVENDICATIONS 1. Agent de floculation acide destiné au traitement des eaux, caractérisé en ce qu'il- est obtenu par diss#Iut#on d'une cellulose fibreuse dans un acide choisi parmi les acides sulfurique, acétique, chlorhydrique et nitrique concentrés. 2. Agent de floculation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cellulose fibreuse est de 1' 3. Agent de floculation selon la revendication 1 ou la re- vendication 2, caractérisé en ce que la cellulose a une longueur de fibre de 3 à 7 mm. 4. Agent de floculation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'acide est l'acide sulfu- rique. 5. Agent de floculation selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'acide est de l'acide sulfurique pur. 6. Agent de floculation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mélange comprend par litre d'acide sulfurique de 25 à 250 g de cellulose fibreuse. 7. Agent de floculation selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce outil comprend en outre de l'acide phosphorique ajouté au produit de dissolution de la cellulose fibreuse dans l'acide sulfurique. 8. Agent de floculation selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il a une composition en poids à l'intérieur de la zone A représentée au dessin annexé. 9. Agent de floculation selon les revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre de 0,5 à 5 % en poids de liqueur noire résidu de la fabrication de la pâte à papier avec du bisulfite. 10. Agent de floculation selon les revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des sels d'aluminium, des sels ferreux et/ou des sels ferriques. 11. Procédé de traitement des eaux, caractérisé en ce qu'on ajoute à l'eau, d'une part une solution basique, d'autre part un agent de floculation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, de façon à ramener finalement le pH de l'eau aux environs de 7 puis l'on sépare l'eau ainsi traitée des produits qui ont floculé.