Brevet FR2426653A1 — publié le 19791221

La présente invention concerne les procédés de décontamination des eaux usées et a notamment pour objet un procédé de décontamination des eaux d'égouts. L'invention peut être utilisée dans les industries dans lesquelles se forment les eaux industrielles usées liquides. Le procédé, selon l'invention, peut être utilisé dans les industries chimique, pétrochimique, métallurgique, alimentaire, des médicaments et dans d'autres branches où il se forme des eaux usées toxiques et des déchets liquides dont le rejet dans les bassins d'eau est absolument interdit. L'invention s'applique surtout à la décontamination des eaux usées industrielles telles que - eaux.usées contenant des matières organiques etinorganiques résultant de la production des résines synthétiques, des colorants et demi-produits - eaux usées résultant du lavage des récipients ayant contenu divers produits chimiques, vernis et peintures - eaux usées contenant des produits pétroliers, des huiles minérales et des déchets de l'industrie de synthèse organique - eaux usées contenant des matières et des contaminants halogénés après la chloruration des matières-organiques - eaux usées contenant des boues etdes impuretés sous forme de particules de diverses résines synthétiques et matières plastiques - eaux usées contenant des pigments, des boues et des suspensions qui ne peuvent pas être éliminés par épuration mécanique, par filtrage ou par centrifugation. Dans chaque cas particulier, les eaux usées doivent être soumises à un contrôle de laboratoire pour savoir si elles se laissent décontaminer dans les réacteurs à générateur de mousse. On connait des procédés de décontamination thermique des eaux usées, selon lesquels les eaux usées sont évaporées dans des appareils d'évaporation de différents types et les déchets sont brillés dans des foyers à chambre, à tour, à cyclone, etc. L'inconvénient de ces:procédés consistent en ce qu'ils ne permettent pas d'employer les procédés connus de décontamination thermique pour les effluents très contaminés, aptes au moussage, à haute teneur en boues, suspensions et impuretés solides. On connaît cependant un procédé d'épuration thermique partielle des eaux usées, selon lequel les substances tensio-actives sont brûlées sous forme de condense de flot- tasion (Klein S.A., Mc Gayhey P.H. - "Journal ater Pollue Control Federat", 1963, 35, N0 1s 110).La mousse est formée par barbotage d'une couche d'eaux usées par l'air tassant par une plaque perforée. D'en haut de la couche, la mousse est entraînée par un Jet d'air dans un compartiment de combustion, où elle est détruite et les gouttes formees ce condensé de flottation sont broyées de pair avec le combus- tible. L'inconvénient de ce procédé consiste en ce qu'il ne permet d'éliminer que des substances tensio-aeti# se transformant en un condensé de flottation, et 'me faible partie des impuretés solides, alors que la partie essentielle des substances contaminantes reste dans les eaux usées, entant donné qu'avec l'élimination des substances tensio-actives leur aptitude à la flottation dlsparatt. Dans le cadre de l'invention on s'est proposé de creer un procédé de décontamination thermique des eaux usées qui permettrait de transformer en mousse le volume entier des eaux usées et de briller la mousse d'une manière efficace. Le but visé est atteint par le fait que dans le procédé de décontamination thermique des eaux usées, solen l'invention on introduit dans les eaux usées un gaz combustible pour former une mousse combustible et on y ajoute des substances tensio-actives pour transformer la totalité des eaux usées en une mousse combustible. Ce procédé permet d'obtenir une mousse dont les bulles renferment un gaz combustible. Une grande surface de contact entre les produits très chauds de combustion du gaz combustible et les bulles de la mousse détermine une haute intensité de l'échange de chaleur et de masse. La mousse s'évapore vs- dement, en libérant le gaz combustible contenu dans ses bulles, qui est brûlé avec les particules de la mousse. Il est avantageux que l'introduction de gaz combustible dans les eaux usées se fasse par barbotage sous surpression, pour obtenir un courant de mousse combustible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, des différents exemples de réalisation non limitatifs illustrés par le dessin unique annexé qui représente une installation de décontamination des eaux usées pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Le procédé selon l'invention consiste en ce que la mousse formée à partir de la totalité des eaux usées est brûlée de pair avec le gaz renfermé dans les bulles de mousse. Pour former une telle mousse, il faut introduire dans les eaux usées un gaz combustible en présence de substances tensio-actives. Pour obtenir un courant de mousse cellulaire statiquement stable, il est avantageux de faire barboter dans les eaux usées le gaz combustible sous surpression. Le fait d'ajouter aux eaux usées des substances tensioactives en quantités suffisantes pour transformer en mousse la totalité des eaux usées, permet d'appliquer le procédé, selon l'invention, également à la décontamination des eaux usées dont la teneur en substances tensio-actives est faible ou nulle. Le procédé de décontamination thermique des eaux usées est réalisé à l'aide du dispositif dont le fonctionnement est décrit ci-dessous. Les eaux usées à décontaminer arrivent au réservoir 1 (figure 1) pour le prétraitement par des substances tensioactives amenées en quantités suffisantes pour transformer en mousse le volume total des eaux usées. Depuis le réservoir 1, les eaux arrivent sur la grille 2 de l'appareil générateur de mousse. On amène en même temps sous la grille un gaz combustible pour le faire barboter à travers le liquide et former une mousse cellulaire statiquement stable. Le courant de mousse ainsi obtenu se déplace dans la colonne 3 vers un réacteur comprenant une chambre de combustion 4, une grille de distribution d'air 5 et une chambre à air 6. En même temps, grace aux propriétés de flottation, le courant de mousse entrasse toutes les impuretés solides et boueuses, qui sont brûlées ensemble avec le gaz combustible. La chambre de combustion 4 est alimentée en air par une soufflante 7 à travers la grille de distribution d'air 5, pour assurer une combustion stable du gaz et de la mousse. Pour amorcer la combustion du gaz combustible, celui-ci est amené à la chambre à travers une torche de veille 8, ou bien on met en circuit un dispositif allumeur électrique. Pour maintenir une combustion stable du gaz et des eaux usées sous forme de mousse, le revêtement intérieur dela chambre doit être chauffé à une température convenable. La surface très développée de contact entre les gaz de cheminée et les bulles de la mousse formée par les eaux usées détermine une haute intensité de l'échange de chaleur et de masses. La mousse se vaporise rapidement en libérant le gaz renfermé dans ses bulles, de sorte qu'une torche stable de flamme se forme au-dessus dela sortie de la colonne 3. Les produits de combustion évacués de la chambre peuvent être canalisés vers des installations appropriées, par exemple une trémie d'évacuation 9, pour en éliminer les particules solides qui se sont formées, ou bien vers des appareils d'utilisation de la chaleur et de condensation d'eau. En tant que gaz combustible on peut utiliser le gaz naturel, les gaz de raffinage de pétrole, le gaz de cokerie obtenus lors de la sublimation d'un combustible solide. Exemple 1. Les eaux usées à décontaminer par le procédé thermique contiennent 184 grammes de substance sèche par litre d'eau, dont 60 g/l de matières organiques, 74 g/l de sels minéraux et 50 g/l d'impuretés insolubles. L'addition de 2,0 g/l de substance tensio-active (syntanol) dans l'eau usée et le barbotage de gaz naturel permet de transformer la totalité de l'eau usée en une mousse qui est facilement brûlée dans la chambre de combustion. Exemple 2. L'eau usée à décontaminer par le procédé thermique provient d'une fabrique de traitement des métaux non-ferreux et contient 200 à 250 g de substance sèche par litre d'eau usée, dont 30 à 35 g/l de matières organiques, 100 à 150 g/l de sels minéraux, 65 g/l d'impuretés solubles. L'addition à l'eau usée de 5 à 10 g/l de substance tensio-active (sulfanol) et le barbotage de gaz naturel permet de transformer complètement l'eau usée en une mousse qui est facilement brûlée dans la chambre de combustion. Exemple 3. Les eaux usées à décontaminer par le procédé thermique proviennent d'une usine de résines phénolique et contiennent 100 à 150 g de substance sèche par litre d'eau usée dont 50 à 70 g/l de matières organiques, 30 à 50 g/l de sels minéraux et 20 à 30 g/l d'impuretés solubles. L'addition à l'eau usée de 2 à 6 g/l de substance tensio-active (syntanol) et le barbotage de gaz naturel transforment complètement l'eau usée en une mousse facilement brûlée dans la chambre de combustion. La décontamination des eaux usées toxiques est réalisée à la température de combustion du gaz combustible (1400 à 20000C). Les produits de combustion obtenus se composent de gaz inertes (C02, N2) et de vapeurs d'eau, qui, après utilisation de la chaleur et purification des gaz, sont rejetés à l'atmosphère , sans contrevenir au régime sanitaire. La consommation de chaleur pour la décontamination de 1 kg d'eau est de 720 à 750 kcal/kg (compte tenu de liutili- sation de la chaleur des produits de combustion), ce qui donne un coefficient de 90 à 96% d'utilisation du pouvoir calorifique du gaz combustible. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé de décontamination thermique des eaux usées, consistant à former une mousse des eaux usées en présence de substances tensio-actives et à la brûler ensuite, caractérisé en ce qu'on introduit dans les eaux usées un gaz combustible pour former une mousse combustible et qu'on y ajoute des substances tensio-actives pour transformer tota- lement les eaux usées en une mousse combustible. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'introduction du gaz combustible dans les eaux usées se fait par barbotage sous surpression, pour obtenir un courant de mousse combustible.