Brevet FR2404605A1 — publié le 19790427

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'épuration d#eau et' notamment d'eau de mer. Elle concerne également --une application du dispositif a la décontamination de coquillages marins. Elle s'aplique particulièrement à l'épuration des eaux ayant subi une pollution bactérienne. La'pollutSon- bactérienne èst importante dans les eaux marines. Elle ést surtout due'å la croissance de la population qui provoque une augmentation constante, dans le biotope marin, de'la concentration en germes' pathogènes d'origine fécale vorovenant des égouts. Le milieu marin n'est en aucune manière stérilisant å l'égard de ces germes' pathogènes. Depuis de nombreuses années, les' cas de parathyphoide, d'hépatite virale et d'autres maladies sont de 'plus en plus rattachés à la consommation de coquillages pollués par des microorganismes d'origine humaine. On connaît des procédés et des stations d'épuration biolçgiques- qui- ont pour-but d'éliminer la plus grande partie des matières organiques que l'on trouve dans les eaux usées-. Le principe de leur fonctionnement consiste a utiliser des microorganismes aérobies', emprisonnés dans une substance mucilagineuse formant des zooglées. La mise en contact de l'eau à traiter, convenablement aérée, avec-la zooglée fixée Sur un support ou en suspension dans le milieu, permet l'oxydation d'une patie des matières organiques en gaz carbonique et en eau ou leur transformation en matière organique éliminable par sédimentation. Ces procédés d'épuration sont malheureusement sans effet sur la pollution bactérienne, 'qui, ne cesse d'augmenter par suite d'une urbanisation intensive. les germes les plus dangereux et les plus fréquemment rencontrés dans les eaux sont ceux du genre salmonella (responsables des typhoides et paratyphoides). Ces germes ne'sont absolument pas arrêtés par les traitements d'épuration biologiques puisqu'on en trouve autant dans l'affluent brut que dans l'effluent de 'sortie de la station d'épuration. En bordure de mer, les dangers d'épidémies apparaissent sous une forme différente : les' coquillages' préfèrent pour se développer un mélange d'eau de mer et d'eau douce. Ils semblent rechercher particulièrement les milieux pollués riches en matières organiques et en nitrate. Les risques' de maladies infectieuses épidémiques, lors de l'ingestion de ces coquillages, sont importants surtout lorsque l'on sait que ces animaux filtrent de 30 a' 15Q litres dtea;u par jour. Ces procédés et les dispositifs actuellement connus et qui permettent une épuration biologique peuvent communiquer à l'eau un gout désagréable par suite de 'la présence dans cette eau d'agents tels que'l';ode 'et le brome. De plus, dans le cas de décontamination des' coquillages marins, ces procédés et ces dispositifs risquent d'atteindre l'intégrité biologique des mollusques surtout Si ceux-ci insèrent des produits tels que le chlore, -le brome ou des hypochlorites, ètc La présente invention a pour but de rémédier à ces inconvénients et notamment de disposer d'un procédé et de mettre en oeuvre un dispositif d'épuration d'eau qui, tout en ne détrui- sant pas les qualités gustatives de cette eau, permettent d'éliminer' tous les, germes pathogènes et tempe les plus virulents. Elle a aussi pour but d'appliquer ce'dispositif a' la décontamination de coquillages marins, sans que 'cés' coquillages soient détruits par absorption de chlore, de brome, d'hypochlorites, etc... et sans leur communiquer un goût désagréable du a' des agents tels que-l'iode 'et le brome.' La' présente 'invention vise un procédé d'épuration d'eau comprenant une filtration de cette eau, caractérisé en ce que, préalablement à cette 'filtration, l'eau subit une électrooxydation au cours de laquelle apparaissent des produits d'épuration, puis une électro-réduction de ces produits d'épuration. Selon une caractéristique particulière de ce procèdé, une phase de'repos est ménagée 'entre l'électro-oxydation et l'électro-réduction, de manière à permettre l'action des prodiuts d'épuration. l'invention a aussi pour objet un dispositif d'épuration d'eau comprenant un filtre, caractérisé en ce 'qu' il comprend une cellule d'électro-oxydation recevant l'eau à épurer et délivrant des produits d'épuration, et une cellule d'électro-réduction des produits d'épuration recevant l'eau venant de la cellule d'électro-oxydation et l'envoyant dans le filtre. Selon une caractéristique avantageuse, -le dispositif comporta en outre un bac derepos recevant l'eau qui vient de la cellule d'électro-oxydation et qui va vers la cellule d'élctro- réduction. Selon une utre 'caractéristique, la cellule d'électro-oxydation comprend une cuve et des électrodes insolubles alimentés en courant continu. Selon des caractéristiques particulières, ces électrodes insolubles peuvent etre 'de type inoxydable. Elles peuvent être en platine leu en graphite. Selon une caractéristique, -la cellule d'électroréduction comprend une cuve set des électrodes solubles alimentées en courant continu. Ces' électrodes peuvent etre réalisées en fer ou en aluminium. Enfin, un autre'objet' de l'invention réside dans l'application du dispositif d'épuration d'eau a' la décontamination de coquillages ; cette application est caractérisée en ce qu'un bac de réception de coquillages et d'eau de mer alimente la cellule d'électro-oxydation du dispositif et que le filtre est relié par une sortie à une entrée du bac de réception. Grâce à ce dispositif, l'épuration de l'eau se fait selon deux phases principales : une première phase dans laquelle le milieu -aqueux subit une électro-oxydation permettant de délivrer des produits d'épuration et' une deuxième phase durant laquelle le milieu aqu,eux' qui a subi cet'te électro-oxydation subit une électroréduction de manière à éliminer les produits dtépuration. L'eau obtenue à la sortie du filtre ne prèsente pas de goût désagréable. Si cette eau est celle dans laquelle baignaient des coquillages contaminés, ceux-ci sont stérilisés sans que leur intégrité biologique et leur goût ne soient atteints. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en ragard de la figure schématique annexée representant un mode de réalisation du dispositif d'épuration conforme 'a' I1 invention. En référence' 'a' la figure, le dispositif comprend une cellule 1 dt électro-oxydation qui reçoit, par un conduit 2, l'eau à épurer. Une cellule d'électro-réduction 3 reçoit, par un conduit 4, l'eau en provenance de la cellule d'électro-oxydation 1; Cette eau transite par un bac 5 de repos, dans lequel agissent les produits dtépuration délivrés au cours de I'électro-oxydation dans la cellule 1. L'eau épurée'par cette'double action électrolytique'peu't etre recueillie à la sortie'6 d'un filtre 7. Dans le cas où des coquillages marins 8 doivent etre décontaminés, ces coquillages sont placés dans un bac de réception rempli d'eau de mer 10 ; une entrée 11 de ce bac est reliée a' la sortie 6 du-filtre 7 par l'intermeaiaire d'un conduit 12. Ainsi, l'eau de mer contenue dans le bac 9 est cons- tainment épurée et recyclée grâce au dispositif. La cellule d'électro-oxydation 1 comprend deux électrodes 13, 14 reliées à une source d'alimentation en courant continu 15. Ces électrodes sont en graphite dans l'exemple de réalisation choisi. Elles sont insolubles et inoxydables ; elles peuvent etre également réalisées en platine.La cellule d'électro-réduction 3 comprend également deux électrodes'16,'17 reliées à une alimentation en courant continu 18. Ces électrodes peuvent etre solubles et, dans l'exemple de réalisation décrit, elles sont réalisées en fer. Elles peuvent etre également réalisées en aluminium. Des pompes 19, 20,par exemple de type prtaltique, assurent la circulation de l'eau dans le circuit du dispositif. Le filtre 7 est un filtre à sable de type courant. Afin de mieux comprendre lé déroulement du procédé d'épuration, on va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif. Les électrodes 13, 14 de la cellule d'électro-oxydation I sont insolubles. On utilise généralement des électrodes inoxy dables constituées respectivement d'une tôle de titane recouverue d'une couche d'oxyde de plomb comme anode et ai une tôle d'acier comme cathode, mais on peut également utiliser, et c'est le cas de l'exemple de réalisation décrit, des électrodes de graphite ou de platine. L 'électrolyse en milieu aqueux, réalisée dans la cellule d'électro-oxydation par le passage du courant délivré par la source d'alimentation 15, conduit à la formation de microbulles d'hydrogène et d'oxygène qui peuvent etre utilisées pour la flottation de matières en suspension. Cette électro-flottation présente un gros avantage par rapport à la flottation par insuflation dur air telle qu'elle est connue dans la technique antérieure. En effet, dans le cas de I'électro-flottation, les microbulles a' hydrogène - et d'oxygène ont un diamètre moins important que celui des bulles produites par les appareils à injection d'air.Ces bulles étant de très faible dimension, elles s'accrochent aux particules en suspension et les entrainent vers la surface ou elles peuvent être éliminées par simple raclage. L'aspect le plus intéressant du fonctionnement de cette cellule est cependant celui qui résulte'de'la réaction d'oxyda:ion consécutive au passage du courant. En effet, Si l'eau contient des chlorures', et c'est le cas de 'l'eau de mer, il y a formation de chlore gazeux à l'anode. Le chlore s'hydrolyse immédiatement pour donner de l'acide hypochloreux ou des hypochlorites. Selon la réaction': 2 Cl + Cl2 + 2e Cl2 + OH + Cl + HOCl La formation de chlore au cours de cette électrolyse constitue bien entendu un atout majeur.Cette réaction se produit si la tension de 'décharge des' matériaux constituant les électrodes est supérieure a celle 'de l'eau. Cela conduit à une oxydation anodique par décharge des anions tels que les chlorures par exemple. On parle alors d'une électro-oxydation puisqu'il y a décharge de l'ion OH et donc formation d'oxygène. Toujours en milieux aqueux, il se produira essentieLlement a' la cathode, une décharge de l'ion avec formation d'hydrogène etzou, dans certaines conditions, une décharge de cations qui provoquera une électrodéposition. Outre l'oxydation des ions chlorurer les ions brome et leurs dérivés contenus dans l'-eau, èt particulièrement dans l'eau de mer. sont oxydés en brome set en leurs dérivés. Cette production de chlore, de brome et même d'iode, permet d'accélérer artificiellement la destruction des bactéries' polluantes et des virus. En effet', ces produits d'épuration constituent un antiseptique. Le chlore 'actif produit est d'autant plus important que la densité de, courant délivré par les électrodes est élevée. Par contre pour une'densité de courant donnée. la quantité de chlore actif produit est d'autant plus grande que la concentration en chlorure est grande. Cette 'électro-oxydation qui vient d'être décrite dans le cas où c'est de l'eau de mer qui alimente la cellule 1 à partir du bac de décontamination 9 contenant des coquillages, peut être envisagée par exemple pour l'épuration d'eau faiblement chargée telles que les eaux de piscine ou de boisson. Il suffit dans ce cas de réguler l'intensité du courant tour satisfaire la demande en chlore et permettre la désinfection. Les produits d'oxydation peuvent donner du goût à 11 eau ; dans le cas de la décontamlnation de coquillages, ces produits d'oxydation peuvent détruire l'équilibre physiologique de ceux-ci. Après cette électro-oxydation, le dispositif permet de réaliser une électrodîssolution dans la cellule 3 , cette électro-dissolution va permettre d'éliminer les produits résultant' de l'électro-oxydation. Après passage dans la cellule d'électro-oxydation 1, l'eau transite par un bac de repos 5. Ce bac permet d'assurer un temps de contact suffisant entre les micro-organismes et l'antiseptique 'produit pendant -ltelectro-oxydation. Dans le cas où le dispositif est alimenté en eau de mer et que le bac d'entrée 9 contient des coquillages, un temps de 30 mn est suffisant pour détruire un pourcentage'important de bactéries et de virus dans ce bac. L'eau passe ensuite dans la cellule dtéîectrodissolu tion 3, qui va permettre d'éliminer toute trace d'antiseptique. Les électrodes 16, 17 de 'cette èeilule sont solubles Elles sont soit en fer, -soit en aluminium , dans le cas de I'ex'emple de réalisation décrit, ces électrodes sont en fer. Lorsque le courant électrique délivré par la source''18~ traverse la solution contenue dans la cellule 3, il y a production dotions métalliques qui réagissent essentiellement avec l'eau pour donner un hydroxyde inso luble. Ces hydroxydes insolubles permettent de réaliser une réduction des produits obtenus lors de i 'électro-oxydation. Les élec- trodes libèrent des ions fer qui, se combinant à l'eau, se transforment en hydroxyde ferreux. Les halogénures de l'eau dermer qui avaient été oxydés sont réduits. L'hydroxyde ferreux est oxydé et devient ferrique. Les chlorures et bromures se retrouvent alors sous leur forme initiale ; il en résulte que l'eau de mer n'a pas été modifiée. L'hydroxyde ferrique permet alors la coagulationde matières diverses et parmi elles, les-bactéries. L'électrodissolution apparat lorsque la tension de décharge des matériaux constituant les électrodes est inférieure à celle de l'eau. Les co-l bides qui se trouvent dans l'eau sont oeagulés grace aux hydroxydes de métaux produits. Les bactéries qui auraient pu résister à l'électro-oxydation sont alors emprisonnées grace à cette coagulation.En effet, beaucoup de bactéries sont, à leur surface, chargées négativement, ce qui favorise grandement leur floculation par les hydroxydes de métaux. Cette électro-dissolution permet atéliminer par précipitation 99,5% des bactéries se trouvant dans l'eau à épurer. Après passage dans cette cellule d'électro-disso- lution, l'eau passe dans un filtre à sable 7, dans lequel l'hydro xyde ferrique est élimlné. . C'est de L'eau chimiquement pure qui sort en 6, du filtre 7. Si ce sont des' coquillages qui sont à décontaminer, l'eau qui sort du filtre est ramenée par le conduit 12 dans le bac 9 contenant les coquillages. Ces coquillages sont ainsi décontaminés et peuvent etre consommés sans risque et sans présenter de goût désagreable. puisque I 'eau dans laquelle ils vivent est alorschimiquement pure, ét qu'elle est constamment renouvelée grâce aux pompes 19 et 20 qui la font circuler dans le circuit. Il est bien évident que le bac 9 qui contient des coquillages dans l'exemple de réalisation décrit, peut servir également a' l'épuration d'une èaù ne contenant pas de coquillages. 'Dans la description qui vient d'etre faite d'un exemple de réalisation d'un dispositif d'épuration selon l'inven- tion, les moyens utilisés auraient pu etre remplacés par des moyens. équivalents, sans sortir du cadre ~de'cet'te 'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'épuration d'eau comprenant une filtra tion de cette eau, ca'ractérisé en ce' que préalablement a' cette filtration, l'eau subit une électro-oxydation au cours de laquelle apparaissent des produits d'épuration, puis une électro-reduction de ces produits d'épuration. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une phase de repos est ménagée entre l1éîectro-oxydation et l'électro-réduction de manière à permettre l'action des produits d'épuration. -3. Dispositif d'épuration d'eau comprenant un filtre, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule -ar électro-oxydation recevant l'eau a' épurer et' délivrant des produits d'épuration, et une cellule d'électro-réduction des produits d'épuration recevant l'eau venant de la cellule d'électro-oxydation et l'envoyant dans 'le filtre. 4. Dispositif d'épuration selon la revendication 3, caractérisé en ce'qu'il 'comporte èn outre un bac de repos recevant i 'eau qui vient de la cellule d'élctro-oxydation et qui va vers la cellule d'électro-réduction. 5. Dispositif d'épuration selon la revendication 4, caractérisé en ce' que la cellule d'électro-oxydation comprend une cuve et des électrodes insolubles alimentées en courant con tenu, 6. Dispositif d'épuration selon la revendication 4, caractérisé en ce' que la cellule d'électro-oxydation comprend une cuve et des électrodes inoxydables' alimentées en courant continu. 7. Dispositif selon la revèndication '4, caracterisé en ce que la cel'luIe~d'électro-oxydation comprend une:cuve et des électrodes en platine alimentées en courant continu. -8; Dispositif selon la revendication4, caractérisé en ce que la cellule d'électro-oxydation comprend une cwre et des électrodes en graphite alimentées en courant continu. 9. D,ispositif d'épuration selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cellule 'd'électro-réduction comprend une cuve et des électrodes solubles alimentées en courant continu. 10. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cellule d'électro-réduction comprend, une cuve et des électrodes en fer. alimentées en courant continu il. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que'la cel'lule'd'elec't'ro-reductìon comprend une cuve et des électrodeS en aluminium alimentées en courant continu. 12. Application du dispositif d'épurtion d'eau selon la revendication 4, à la décontamination de coquillages, caractérisée en ce qu'un bac 'de 'réception de coquillages et d'eau de mer alimente la cellule d'électro-oxydation du dispositif et que le filtre est relié pat une sortie, à une entrée du bac de réception de manière que l'eau parcourt le dispositif en circuit fermé.