Brevet FR2446260A1 — publié le 19800808

La présente invention est relative à un procédé et un appareil pour le traitement d'eaux contenant de la chaux, notamment dreaux résiduaires industrielles ou d'eaux de fabrication des industries métallurgiques ou chimiques par exemple. Il est courant, dans l'industrie, de se trouver en présence d'eaux chargées fortement en chaux provenant d'un traitement antérieur, soit que l'on ait introduit cette chaux pour réaliser une épuration physico-chimique d'une eau résiduaire, soit que lton soit en présence de saumure de fabrication. Il est connu pour précipiter la chaux en dissolution ou solubilisable des eaux ainsi chargées en chaux, d'introduire du gaz carbonique de façon à précipiter du carbonate de calcium et à ramener le pH des eaux en-deça de 9, 5. On a été le plus souvent amené à réaliser ltopération en deux appareils séparés assurant l'un la carbonatation et l'autre la décantation, mais le fonctionnement de ces installations est gravement perturbé par ltexistence d'une sursaturation en Ca CO3 et des réactions de précipitation tardive créant de nuisibles entartrages. Il est par ailleurs connu que, dans un but différent qui est ltélimination de matières colloidales organiques d'une eau en contenant, on peut introduire dans l'eau de la chaux et du gaz carbonique de façon à précipiter des cristaux de CaC03 capables d'adsorber les matières colloldales à pH 9, 5-10 et de les floculer avec les boues de CaC03 qui sont séparées par décantation. L'efficacité de la floculation est en principe assurée par un recyclage externe des boues. Le pH, très alcalin, de l'eau traitée requiert l'addition d'un acide avant rejet au milieu naturel. Ce procédé n'est toutefois pas applicable à une eau à traiter contenant essentiellement elle-meme de la chaux et que l'on désire carbonater et clarifier. En effet, il se produit alors au niveau de l'introduction de gaz carbonique un entartrage inévitable dû à une sursaturation en carbonate et qui n'est pas inhibé par les matières organiques colloidales. La présente invention permet d'effectuer ces deux opérations dans un même appareil, sans qutil se produise d'entartrage. La présente invention concerne un procédé de traitement d'eaux contenant de la chaux par addition à ces eaux d'un gaz riche en gaz carbonique, consistant à introduire le gaz carbonique dans une dispersion des eaux à traiter et des boues formées par la précipitation du CaC03 , ces boues étant recirculées en continu. Le gaz carbonique est ajouté en quantité telle que le pH du mélange eau à traiter-boues soit compris entre 8, 3 et 9, 4, c'est à dire à une valeur admissible pour l'eau traitée et permettant la précipitation maximale de la chaux. Dans le cas où lton désire bicarbonater partiellement l'eau, il est meme possible d'abaisser le pH en deçà de 8 jusqu'à 7, 5. La présente invention concerne également un appareil pour mettre en oeuvre ce procédé, consistant en une enceinte de réaction disposée au centre d'une zone de décantation, cette enceinte de réaction étant alimentée à sa base en eau à traiter et en boues décantées épaissies recirculées de la zone de décan. tation vers enceinte de réaction, et munie de moyens pour injecter le gaz carbonique après formation de la dispersion : eau à traiter - boues recirculées. La recirculation des boues est assurée par un injecteur hydraulique disposé à la base de l'enceinte de réaction ou par une hélice à flux axial ascen dant disposée au milieu dela colonne centrale de ltenceinte de réaction. La zone de décantation est avantageusement parallélépipédique ou cylindrique à fond plus ou moins incliné de pente de 50 à 60 par exemple, éventuellement raclé. Le gaz carbonique, ou le gaz riche en CO2, par exemple du gaz de fumée, est introduit après la formation du mélange eau brute - boues recirculées. La description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, permettra de mieux comprendre llinvention. La figure 1 représente schématiquement en coupe un appareil suivant l'invention, dans lequel le recyclage des boues est effectué par une hélice. La figure 2, analogue à la figure 1, représente un appareil suivant l'invention dans lequel le recyclage des boues est effectué par un injecteur. L'appareil comporte une enceinte de réaction 1 cylindro-c#rnque, entourée d'un déflecteur cylindrique la, disposé au centre d'une enceinte circulaire de décantation et d'épaississement des boues 2. L'eau brute alcaline, fortement chargée en chaux, est introduite par la canalisation 3 à la base de l'appareil, dans une zone de dispersion 4 où elle se mélange aux boues recyclées provenant de l'enceinte de réaction l, l'excès de boues étant éliminé en 5. La dispersion eau à traiter - boues est amenée à traverser l'enceinte de réaction 1 dans laquelle est introduit un gaz riche en gaz carbonique, par la canalisation 6 débouchant largement au-dessus de la zone 4 de dispersion par une couronne d'injection 6a. La quantité de gaz carbonique est telle que le pH du mélange s'établit entre 8, 3 et 9, 4. Le carbonate de calcium précipite alors dans le mélange eaux-boues ; les nouvelles boues formées, fortement concentrées en carbonate de calcium, sont recyclées par l'intermédiaire d'une hélice 7 à flux axial ascendant vers la zone de décantation 2, à la partie inférieure de laquelle, formant la zone 4 de mélange-dispersion, elles s'accu~ mulent, et viennent se disperser dans l'eau à traiter avant d'être recirculées vers l'enceinte de réaction.L'eau traitée, clarifiée, exempte de chaux, est recueillie à la partie supérieure de l'enceinte de décantation par la canalisation 8. La figure 2 représente une variante de 1'appareil pour la mise en oeuvre de l'invention, dans lequel la canalisation 6 et la couronne d'injection 6a de gaz carbonique sont disposées à la partie inférieure de l'enceinte de réaction, juste au-dessus de la zone de dispersion eau à traiter-boues recirculées, la recirculation des boues d'une zone à l'autre étant dans ce cas assurée par un injecteur 9. Un dispositif de raclage 10 assure le glissement des boues vers la zone centrale du fond du décanteur. Exemple Dans un appareil suivant ltinvention, de diamètre extérieur 18 m - diamètre de enceinte de décantation -, comportant une enceinte centrale de réaction de diamètre 2, 5 m et de hauteur 6 m, entourée d'un déflecteur de diamètre 4m et de hauteur 3 m, on a introduit avec un débit de 325 à 600 m3/h une eau à traiter contenant de 400 à 1000 mg/l de Ca (OH)2 , soit ayant un TA (titre alcalimétrique simple) de 54 à 135 #. Le gaz riche en gaz carbonique, de teneur 10 à 15 % en CO2, a été introduit avec un débit de 3 3. 000 m /h dans l'enceinte de réaction. L'eau traitée obtenue avait un pH de 8, 5 à 9, ctest-à-dire de valeur convenable, et un TA de O à 10. Le procédé suivant 1'invention permet de traiter des eaux chaudes et l'appareil peut être utilisé sous pression. REVENDICATIONS 1) Procédé de traitement d'eau contenant de la chaux, par addition à cette eau d'un gaz riche en gaz carbonique, caractérisé en ce que les boues formées par la précipitation de carbonate de calcium lors de l'addition de gaz carbonique sont recyclées dans l'eau avant l'introduction du gaz carbonique. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz carbonique est ajouté à l'eau à traiter en quantité telle que le pH du mélange réactionnel soit compris entre 7,5 et 9, 4. 3) Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précfidentes, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte de réaction alimentée à sa base en eau à traiter et qui est disposée au centre d'une zone de décantation, dont la partie inférieure constitue une zone de formation d'une dispersion : eau à traiter - boues recirculées, et qui est dotée d'une part de moyens destinés à assurer la progression de la dispersion et la recirculation des boues, dtautre part de moyens pour injecter le gaz carbonique dans la dispersion une fois formée. 4) Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens destinés à la progression de la dispersion et à la recirculation des boues sont assurés par un éjecteur hydraulique disposé à la base de 1'enceinte de réaction. 5) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la progression de la dispersion et la recirculation des boues sont assurées par une hélice à flux axial ascendant disposée au milieu de la colonne centrale de 1'enceinte de réaction. 6) Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la canalisation d'amenée du gaz carbonique est disposée à torée de 1'éjecteur. 7) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'enceinte de réaction est coaxiale à un déflecteur et de forme tronconique.