Brevet FR2452305A1 — publié le 19801024

Appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués. L'invention se rapporte aux dispositifs d'épuration de liquides et, plus précisément, à un appareil dlépura- tion électrochimique de liquides pollués. L'invention peut entre utilisée pour l'épuration de liquides pollués par des matières organiques, par des solides en suspension, par des agents tensio-actifs, etc. I1 est particulièrement indiqué d'utiliser i'invention proposée pour ltépuration des liquides pollués par des produits pétroliers, par exemple pour l'épuration des eaux usées contenant des huiles et des matières grasses. Ces derniers temps, parmi les appareils connus d'épuration de liquides pollués, ceux d'épuration électrochi- mique et, plus particulièrement, ceux mettant en oeuvre des techniques d'épuration par flottation électrique et par coagulation électrique sont devenus de plus en plus répandus grâce à leurs larges capacités technologiques. On connait de tels appareils réalisant des épurations électrochimiques du liquide de manière discontinue ou continue. Ces derniers semblent avoir le plus bel avenir. On connait un appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués comprenant une chambre de décantation et une chambre de coagulation électrique installée coaxialement dans cette chambre de décantation, un système d'électrodes solubles, une tubulure d'amenée du liquide pollué et une tubulure d'évacuation du liquide épuré ainsi qu'un dispositif dlévacuation de l'écume hors de l'appareil (voir le brevet US n 3 505 188). Dans cet appareil le dispositif d'évacuation de l'écume est réalisé sous forme dlun grattoir rotatif installé dans la partie supérieure de la chambre de décantation ou bien sous forme d'une bande transporteuse à palettes. Une telle construction du dispositif d'évacuation de l'écume présente cet inconvénient que le grattoir introduit une certaine quantité de fractions lourdes de l'écume (coagulants libres des hydroxydes du métal des électrodes, particules des impuretés, etc.) dans le liquide contenu dans la chambre de décantation et, la hauteur de cette chambre étant insuffisante, ces fractions sont entraînées par un courant de liquide se précipitant vers le bas, dans la tubulure d'évacuation du liquide épuré, ce qui nuit sensiblement à la qualité de ltépura- tion. On connalt un autre appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués (voir le certificat dau- teur URSS nt 644 378 publié le 30.01.1979) qui comprend une chambre de décantation avec des tubulures d'évacuation du liquide épuré et de la boue, ladite chambre communiquant avec une chambre de coagulation électrique installée à son intérieur. La chambre de coagulation électrique est réalisée sous la forme d'un tube dans la partie inférieure duquel est disposé un système d'électrodes solubles. Le liquide pollué est amené dans la chambre de coagulation électrique par une tubulure disposée au-dessus du système d'électrodes.Le dispositif d'évacuation de l'écume est réalisé sous la forme d'une canalisation avec un évasement à l'un de ses bouts disposé audessus de la chambre de coagulation électrique. L'autre bout de la canalisation (qui est ouvert) communique avec la tubulure d'évacuation de la boue. L'inconvénient de cet appareil consiste en ce qu'une certaine quantité d'écume passe à travers le jeu qui existe entre l'évasement et la chambre de coagulation électrique dans la partie supérieure de la chambre de décantation. Lors du fonctionnement continu de l'appareil, une quantité considérable d'écume s'accumule dans cette partie de l'appareil,ce qui mène à la fondation d'une couche d'écume dense qui se dépose progressivement dans la chambre de décantation, d'où la nécessité de travaux préventifs fréquents visant à éliminer ltécume compactée de la chambre de décantation, ce qui diminue sensiblement le rendement de l'appareil Par exemple en cas d'appareils dont le rendement est de 5 m3/h, les travaux préventifs pour l'élimination de 1 t écume compactée nécessitent, en moyenne, de 10 à 15 minutes toutes les 1,5 ou 2 heures de fonctionnement de l'appareil. En outre, on assiste à un dépôt partiel des agrégats des particules d'impuretés qui sont entraînés par le courant de liquide épure vers la tubulure de sortie, ce qui nuit à la qualité et à la-stabilité de lépuration. L'écume formée se distingue par une stabilité thermodynamique considérable. Ainsi, llecume conserve sa stabilité pendant une période de 3 à 5 heures. Du fait que le volume de l'écume dépasse de 5 à 10 fois celui du liquide traité, il est nécessaire d'envoyer l'écume dans des réservoirs de grande capacité où elle se brise spontanément ou d'utiliser des moyens appropriés d'abattage de ltécume (mécaniques, chimiques, etc.). L'invention vise un appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués dont le dispositif d'évacuation de lécume permett dre par sa construction, d'éviter le compactage de ltécume grâce à son élimination continue de la chambre de décantation et, par conséquent, d'améliorer la stabilité du processus technologique d'épuration et le rendement du dispositif et de diminuer les dépenses d'exploitation. Pour résoudre le problème .nos-, un aDpereil d'épuration électrochimique de liquides pollués, du type comprenant : une chambre de décantation avec des tubulures d'évacuation du liquide épuré et de la boue, ladite chambre communiquant avec une chambre de coagulation électrique installée à llintérieur de la chambre de décantation et munie d'un système d'électrodes solubles disposé dans sa partie inférieure, d'une tubulure d'amenée du liquide pollué dans la chambre de coagulation électrique, dans la zone supérieure aux électrodes solubles et d'une tubulure d'amenée de 1 r électrolyte , et un dispositif d'évacuation hors de l'appareil de l'écume se formant pendant ì ' épuration, muni d'une canalisation de transport de ltécume hors de la chambre de décantation, ladite canalisation comportant un évasement à llun de ses bouts, l'autre bout étant ouvert et communiquant avec la tubulure d'évacuation de la boue, est caractérisé en ce que, selon l'invention, la canalisation de transport de l'écume est réalisée rotative dans un plan horizontal tandis que l'évasement est disposé sensiblement au-dessus de la chambre de décantation, ladite canalisation contenant un injec- teur d'air pour aspirer de l'écume dans llévasement et pour la déplacer dans la canalisation vers le bout ouvert de cette dernière. Une telle construction de l'appareil assure une évacuation continue de l'écume hors de la chambre de décantation où elle arrive à partir de la chambre de coagulation électrique. De ce fait, l'écume ne s'accumule pas dans la chambre de décantation, et même les fractions lourdes des impuretés sont aspirées dans 1 t avasement du dispositif d'évacuation de l'écume et évacuées hors de l'appareil, ce qui améliore la stabilité d'épuration du liquide et exclut la nécessité des travaux préventifs régXementaires normalement indispensabres dans le cas des appareils connus du fait de l'accumulation de L'écume dans la chambre de décantation. I1 est avantageux d'insérer à l'intérieur de la canalisation de transport de ltécume hors de la chambre de décantation une pièce en forme de vis d'Archimède. La présence dans la canalisation de la pièce en forme de vis d'Archimède permet d'accroitre le frottement de l'écume contre les parois de la canalisation et entraîne sa demixtion en composants séparés, à savoir : huile, eau et air qui occupent un espace plus faible que celui occupé par l'écume elle-même. I1 est avantageux de prévoir dans l'appareil un régulateur du niveau de l'écume dont llindicateur est regulateur installé dans la chambre de décantation pour que des mécanismes d'asservissement effectuent une amenée de l'air dans l'injecteur appropriée en fonction du niveau de l'écume. L'utilisation du régulateur du niveau de l'écume assure une diminution de la quantité d'énergie électrique dépensée pour l'évacuation de l'écume car, dans ce cas, l'in- jecteur d'air ne se met en marche que lorsquune quantité suffisante d'écume s'accumule dans la chambre de décantation. L'ajustement au régulateur permet, tout en conservant la stabilité nécessaire de l'épuration, de minimiser facilement la quantité d'énergie dépensée pour l'évacuation de l'é- cume. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaltront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels :: - la figure 1 représente en coupe un appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués établi selon l'invention ; - la figure 2 représente en coupe une variante de réalisation, également selon lrinvention, du dispositif d'évacuation de l'écume assurant une augmentation de la densité de ltécume à la sortie de l'appareil l - la figure 3 représente une variante, avec une coupe partielle, d'un appareil établi selon l'inventron, assurant une diminution de la quantité d'énergie électrique dépensée pour l'évacuation de l'écume, L'appareil d'épuration électrochimique de liquides-pollués, tel qu'il est montré sur la figure 1, comprend une chambre de décantation 1 de forme cylindrique avec une chambre de coagulation électrique 2 installée coaxialement à son intérieur et réalisée sous forme d r un tube. L'espace entre les chambres 1 et 2 constitue une zone annulaire de décantation. La chambre de décantation 1 comprend, dans sa partie supérieure, une tubulure 3 d'évacuation du liquide épuré et, dans sa partie inférieure, une tubulure 4 d'évacuation de la boue hors de l'appareil. Dans la zone annulaire de décantation est installée une cloison de séparation 5, en forme de tube, servant à prolonger le parcours du liquide épuré dans la chambre de décantation 1. Dans la partie supérieure de l'appareil on voit un auget annulaire 6 placé dans l'espace entre les parois de la chambre de décantation 1 et la cloison 5. L'auget 6 est installé au-dessous du bord supérieur de la cloison 5 et du bout supérieur de la chambre de coagulation électrique 2. La chambre de décantation 1 comprend une tubulure 7 d'évacuation de l'écume installée au-dessus de l'auget 6. La partie inférieure de la chambre de coagulation électrique 2 contient un système 8 d'électrodes solubles dont les unes sont branchées à la borne positive 9 d'une source de courant continu (non représentée) tandis que les autres sont branchées à la borne négative 10 de ladite source. Au-dessus du système d'électrodes sus-mentionné est disposée une tubulure 11 d'amenée du liquide pollué. Le dispositif 12 d'évacuation de l'écume comprend une canalisation 13 fixée par sa partie médiane dans un support rotatif 14 monté dans le couvercle 15 de la chambre de décantation 1. Ledit support 14 peut entre réalisé de manière connue et est mis en rotation par un moteur électrique (non représenté). I1 présente des canaux 16, 17, 18 destinés à amener de l'air comprimé dans un injecteur d'air 19 instal lé dans la canalisation 13. Cette canalisation présente un évasement 20 disposé au-dessus de la chambre de décantationl et une extrémité ouverte incurvée disposée au-dessus de l'au- get annulaire 6. L'injecteur d'air 19 et l'évasement 20 sont disposés en regard de manière que, lors de l'admission de l'air comprimé dans l'injecteur d'air 19, l'écume soit aspirée dans l'évasement 20 et entralnee ensuite dans la canalisation 13 vers son bout ouvert. La figure 1 représente une des variantes de réalisation de l'invention qui n'y est nullement limitée. Par exemple, la cloison de séparation 5 peut entre réalisée plus courte et, dans ce cas, sa partie supérieure formera, avec l'auget 6, une bride Ae section en L. Une tubulure 21, disposée au-dessous du système 8 d'électrodes solubles, est prévue pour amener del'électrolyte dans la chambre de décantation l. La figure 2 représente un mode de réalisation de l'invention dans lequel une pièce 22, en forme de vis a XArchimède, est insérée dans la canalisation 13, cela pour améliorer les conditions d'évacuation de l'écume en réduisant le volume de celle-ci. Une autre variante de réalisation de l'invention assure une diminution de la quantité d'énergie dépensée pour ltévacuation de llécume ce qui s'obtient par l'installation d'un régulateur 23 (fig. 3) du niveau de l'écume dont l'in- dicateur 24 est placé dans la chambre de décantation 1 tandis que son mécanisme d'asservissement, par exemple, une soupape électromagnétique 25, est installé dans une canalisation 26 d'admission de l'air comprimé dans l'injecteur d'air 19 L'appareil fonctionne de manière suivante. avant le traitement d'un liquide pollué, la chambre de coagulation électrique est remplie d'électrolyte (eau industrielle additionnée de petites quantités de Hcl ou de NaCl). Ensuite le système 8 d-'électrodes est mis sous tension et, quelque temps après (de 25 à 30 s.), le liquide pollué est amené par la tubulure 11 dans l'appareil, dont il remplit la chambre de coagulation électrique 2. Lors de la dissolution anodique des électrodes, on assiste à la formation d'hydroxydes de métal qui remontent avec des bulles de gaz (hydrogène et oxygène) Les hydroxydes de métal coagulent les impuretés contenues en état col loïdal dans le liquide pollué en formant des agrégats de ces particules. Ensuite, ces particules sont transportées par des bulles de gaz vers le haut de la chambre de coagulation électrique 2. Le liquide ainsi traité passe, avec les agrégats de particules, dans la chambre de décantation 1 dans la partie supérieure de laquelle le liquide se voit séparé en couches d'huile, d'écume et de liquide épuré. L'écume est injectée à travers l'évasement 20 dans la canalisation 13 d'où, séparée en huile et eau, elle vient dans l'auget 6 et ensuite passe dans la tubulure 7 d'évacuation de ltécume. Lors de la rotation de la canalisation 13 l'évasement 20 ramasse ltécume sur toute la surface de la chambre de dé- cantation 1. Le jet d'air de l'injecteur 19 contribue à abattre ltécume et, par conséquent, à diminuer son volume. Ensuite ce condensat d'écume est décanté dans des réservoirs appropriés. Le liquide épure est évacué par la tubulure 3. La boue accumulée dans la chambre de décantation 1 est évacuée par la tubulure 4. Si la canalisation 13 comprend une vis 22 (fig. 2), l'écume, en passant par la canalisation 13, se voit entrainée en rotation. Le frottement de l'écume contre les parois de la canalisation 13 et contre la surface hélicoidale de la vis 22 rend plus efficace l'abattage de l'écume et sa séparation en huile et eau qui parviennent, comme décrit plus haut, dans l'auget annulaire 6 et quittent l'appareil pour entre amenées dans un réservoir de décantation approprié. La variante de réalisation de l'invention utilisant le régulateur 23 (fig. 3) du niveau de l'écume est ca ractérisée en ce que lwaccumulation d'une certaine quantité d'écume dans la chambre de décantation 1 fait réagir l'in- dicateur 24 du régulateur qui, par llintermédiaire de la soupape 25, relie une source d'air comprimé (non représentée) à l'injecteur d'air 19, Une fois le niveau de l'écume dans la chambre de décantation 1 devenu inférieur au niveau prédéterminé, l'indicateur 24 envoie un signal approprié au régulateur 23 qui coupe l'admission de l'air dans l'in- jecteur d'air 19. Les essais de l'appareil proposé ont prouvé sa haute fiabilité de fonctionnement : les dépenses de main d'oeuvre pour l'entretien de l'appareil ont diminué de 8 à 10 S en moyenne. L'appareil n'exige pas d'opérations supplémentaires pour évacuer l'écume. Le fait d'installer la vis dans la canalisation de transport de l'écume assure une haute efficacité d'abattage de l'écume : la teneur en volume de l'écume dans le condensat ne dépasse pas 0,15 du volume du condensat liquide, ce qui correspond à sa diminution de 15 à 20 fois ; de ce fait la nécessité d'un traitement supplémentaire du condensat est supprimée. Le fait d'avoir recours au régulateur du niveau de l'écume permet de diminuer sensiblement les quantités d'énergie dépensées pour évacuer l'écume. Ainsi, les essais d'un modèle de l'appareil proposé pour l'épuration des liquides de coupe usés avec des concentrations d'impuretés de 1 600 à 3 200 mg/l ont démontré que le débit d'air comprimé a diminué de 2,7 à 3,0 fois. Bien entendu, l'invention nlest 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 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. ~EVENDICATIONS 1. Appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués, du type comprenant une chambre de décantation avec des tubulures d'évacuation du liquide épuré et de la boue, ladite chambre communiquant avec une chambre de coagulation électrique installée à l'intérieur de la chambre de décantation et munie d'un système d'électrodes solubles disposé dans sa partie inférieure, d'une tubulure d'amenée du liquide pollué dans la chambre de coagulation électrique, dans la zone supérieure aux électrodes solubles et d'une tubulure d'amenée de l'électrolyte, ainsi qu'un dispositif d'évacuation, hors de l'appareil, de l'écume se formant pendant l'épuration avec une canalisation de transport de l'é- cume hors de la chambre de décantation, ladite canalisation comportant un évasement à l'un de ses bouts, l'autre bout étant ouvert et communiquant avec la tubulure d'évacuation de la boue, lequel appareil est caractérisé en ce que la canalisation de transport de l'écume (13) est réalisée de manière à pouvoir tourner dans un plan horizontal tandis que évasement (20) est disposé sensiblement au-dessus de la chambre de décantation (1), ladite canalisation contenant un injecteur d'air (19) pour aspirer de l'écume dans l'éva- sement et l'entrainer dans la canalisation vers le bout ouvert de cette dernière. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la canalisation de transport de l'écume hors de la chambre de décantation est insérée une pièce en forme de vis d'Archimède (22). 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est muni d'un régulateur (23) du niveau de l'écume dont l'indicateur (24) est installé dans la chambre de décantation tandis qu'un méca- nisme d'asservissement commande l'admission de l'air dans l'injecteur d'air en fonction du niveau de l'écume.