Brevet FR2448939A1 — publié le 19800912

La présente invention est relative à un procédé facilitant la séparation et par flottation des colloldes organiques/mineraux et/ou des émulsions huileuses dans l'eau; le procédé permet également la séparation des matériaux fibreux ou granulaires et des précipités dispersés dans l'eau et s'applique aussi bien aux eaux de surface qu'aux eaux résiduaires urbaines ou industrielles ainsi qu'aux eaux de fabrication industrielles. On a déjà proposé (voir le brevet français 75 04517 de la Demanderesse) de faciliter la séparation par flottation d'une émulsion d'huile dans l'eau par réact-ion préalable de cette émulsion avec un polyélectrolyte cationique, copolymère de l'acrylamide et d'un métacrylate quaternisé de poids moléculaire très élevé, de formule générale Il est connu par ailleurs d'utiliser, pour aider b la séparation d'émulsions d'huile dans liteau, différents polyélectrolytes a'nioniques ou cationiques, utilisés seuls ou avec un hydroxyde métallique qui, par une action de coagulation - floculation, améliore l'aptitude à la flottation de l'huile.Ainsi le brevet américain N0 3. 691. 086 décrit l'utilisation d'un polyélectrolyte cationique du type polyacrylamide ou polyamine, seul ou en présence drun sel d'un métal polyvalent, alun par exemple, et de silice activée. Ces procédés présentent des inconvénients l'utilisation de sels métalliques conduit à une production de boue importante, non autocombustible; les vitesses de traitement sont faibles et le traitement lui-même peu efficace. On a maintenant trouvé que, de façon surprenante, l'utilisation de deux polyélectrolytes, d'actions différentes, injectés dans un ordre lr écis, pour réaliser la coagulation-floculation de colloldes, d'une émulsion d'huile, de précipités minéraux, par exemple dans une eau de surface, eau industrielle ou résiduaire urbaine ou industrielle, avant un traitement de flottation, permet d'augmenter la vitesse de flottation et de diminuer le volume des boues formées avec une efficacité égale ou supérieure à celle des procédés connus. La présente invention consiste àfaciliter la séparation par flottation dXune dispersion dans une eau par mise en contact de cette eau contenant la dispersion, successivement avec deux polymères, le premier étant un polyélectrolyte de poids moléculaire 1 à 5.105 et de forte cationicité, de 80 à 100 %, agissant comme coagul. ant, le second un polyélectrolyte de poids moléculaire 1 à 6. 106, cationique ou anionique, agissant comme floculant. Le polyélectrolyte cationique agissant comme coagulant est ajouté à la dispersion à raison de 0, 8 à 3 mg/l ; le second polyélectrolyte cationique ou anionique agissant comme floculant est ajouté ensuite à raison de 0, 2 à 0, 5 mg/l. Le polyélectrolyte cationique agissant comme coagulant est une polyamine ou une polyamide ou un copolymère polyamine - polyamide de formule générale: Le polyélectrolyte agissant comme floculant est un copolymère acrylate acrylamide de poids moléculaire 2 à 6.106 et de cationicité moyenne (30 à ou une polyacrylamide de poids moléculaire 4 à 10. 106 et d'anionicité 50 %, de formule Ces polyélectrolytes sont amenés à réagir successivement avec la dispersion dans un bac de mélange ou meme dans la canalisation d'amenée au dit bac, et on sépare la phase organique de émulsion par un procédé classique de flottation à l'air dissous. Les temps de contact polyélectrolyte-dispersion sont de 10 secondes à 4 minutes pour le polyélectrolyte agissant comme coagulant et de 5 secondes à 6 minutes pour le polyélectrolyte agissant comme floculant. Les mélanges s'effectuent avec des gradients d'énergie allant de 200 à 1500 , le gradient dténergie étant la puissance (mesurée en Watts) dissipée par unité de volume du bac de mélange et ramenée à la viscosité du milieu mélangé. Exemple 1 On a traité une eau de surface de 10 à 25 UJ (Unités Jackson) de turbidité, suivant l'invention, en mélangeant à cette eau, successivement 0, 8 mg/l de polyélectrolyte coagulant du type I pendant 10 minutes, avec un gradient d t énergie de 1500 s-1 -, puis 0, 3 mg/l de polyélectrolyte du type Il pendant 3 minutes avecun gradient d'énergie de 300 1 ; on a ensuite séparé la phase organique par flottation à ltair dissous à une vitesse de 8 m/h et obtenu une eau traitée de turbidité 2UJ et contenant moins de 5 mg/l de matières en suspension, les boues obtenues ayantune densité de 0, 81 et une teneur en matières sèches de 180 g/î. De la même façon, on a traité respectivement une eau résiduaire urbai- ne et une eau résiduaire industrielle pétrochimique par mélange avec successivement un polyélectrolyte du type I et un polyélectrolyte du type Il puis par flottation; et par mélange avec successivement des polyélectrolytes des types I et III puis par flottation, comme indiqué dans les tableaux suivants TABLEAU I Exemples Coagulant Floculant Flottation Résultats du Boues Type I Type II vitesse m/ traitement Eau de surface 0,8 mg/1 0,3 mg/1 8 m/h Turb. = 2 UJ d = 0,810 10-25 UJ G = 1500s-1 G = 300 s-1 MeS = 5 mg/1 M.S. = 180 g/l t = 100 mn t = 3 mn Eau résiduaire 3 mg/1 0,5 mg/1 10 m/h Turb. = 10 UJ d = 0,780 urbaine dégrillée G = 800 s-1 G = 200 s-1 MeS = 15 mg/1 M.S. = 160 g/1 MeS = 120 mg/1 t = 2 mn t = 3 mn DCO - 400 mg/1 8 m/h HC = 10 mg/1 d = 0,75 Eau résiduaire 2 mg/1 0,4 mg/1 MeS = 10 mg/1 M.S. = 260 g/1 industrielle G = 800 s-1 G = 200 s-1 pétrochimique t = 2 mn t = 2 mn G = gradient d'énergie MeS = matières en suspension d = densité M.S. = matière sèche HC = hydrocarbure Turb. - turbidité. TABLEAU II Exemples Coagulant Floculant Flottation Résultats du Boues Type I Type III Vitesse m/h traitement Eau de surface 1 mg/1 0,2 mg/1 12 m/h Turb. : 2à3 UJ d = 0,78-0,80 MeS : 5 mg/1 M.S. = 140 g/1 Eau résiduaire 3 mg/1 0,4 mg/1 10 m/h Turb. : 10 UJ d = 0,75-0,78 urbaine MeS : 5 mg/1 M.S. = 120 g/1 Eau résiduaire 2 mg/1 0,3 mg/1 10 m/h HC : 10 mg/1 d = 0,73-0,75 industrielle MeS : 10 mg/1 M.S. = 180 g/1 On a comparé les résultats obtenus par les techniques connues : addition d'un polymère anionique type polyacrylamide avec un coagulant minéral hydroxyde de fer ou d'aluminium; addition d'un polym8re organique cationique de l'acrylamide de poids moléculaire 1 à 5.106@, avec les résultats obtenus par le procédé suivant l'invention. Ces résultats sont indiqués dans le tableau III. TABLEAU III Résultats obtenus par les techniques connues Paramètres de t Techniques connues traitement Exemples sur eau huileuse et efficacité Coagulants minéraux : Vitesse de traitement Al2SO43 18H2) = 30 à 50 ppm Hydroxydes Al ou Fe faible. Polymère = 1 à 2 ppm + Polymères anioniques Efficacité importante. Vitesse = 3 à 5 m/h type polyacrylamide Boues : HG = ppm Tenneur @@ M.S. f@i- PM = 1 à 5.106 . Teneur en M.S. fai- Boues t Densité élvée. . Teneur en M.S. = 60 à 80 g/ . Densité de boue = 0,90 à 0,92 Polymère organique Vitesse de traitement Polymère = 1,0 à 1,5 mg/l cationique = Polymère moyenne. Vitesse = 4 à 6 a/h de l'acryolamide Efficacité moyenne. 10 HC 20 mg/1 PM = 1 à 5.106 Boues : Reues. . Teneur en M.S. éle- . Teneur vée. . Teneur en M.S. = @@ à 200 . Densité faible. g/1 . Densité de boue = 0,8 à 200 0,85 Polymère organique Vitesse de traitement Polymère = 1 à 2 mg/i ou polyamine catio- faible. Vitesse = 2 à 4 m/h nique = Polyamide Efficacité faible. 20 / HC / 50 mg/1 PH = 1 à 5.105 Boues . Teneur en M.S. fai- . Teneur en M.S. = 80 à 120 ble. @/@ @ . Densité élevée. . Densité de boue = 0,88 à 0,90 TABLEAU IV Résultats obtenus selon invention Couple de polymères Vitesse de traitement Coagulant n 1 à 2 moyenne. Floculant = 0,4 à 0,6 ppm Type I s Polyamine Efficacité élevée. Vitesse = 5 à 8 Jh polyamide PM = 1 à 5.105 Boues : . Teneur en M.S. très HC = 10 ppm 100 % cationique élevée. Boues r nuis . Densité faible. . Teneur en M.S. = 200 à 250 Type IL : Copolymère g/l acrylate acrylamide . Densité = 0,75 à 0,85 PM = = 1 à 10.106 25-50% cationique Couple de polymères Vitesse de traitement Coagulant = 1 à 2 ppm très élevée. ÂdJuvant = 0,4 à 0,8 ppm Type I : Polyamine Efficacité élevée. Vitesse = 8 à 14 @@@ polyamide @@ - @ à @ 105 Boues : HC = 10 ppm Teneur en M.S. UC - 100 % cationique moyenne. Boues r puis . Densité très faible . Teneur en M.S. = 120 à 180 Type III : Polyacryla- g/1 mide . Densité = 0,75 à 0,85 PM = 4 à 10.106- 50 % anionique La comparaison des Tableaux III et IV montre, en faveur du procédé suivant l'invention, d'une façon générale une augmentation sensible de la vitesse du traitement et une amélioration très nette de son efficacité et, en ce qui concerne les boues, une amélioration de leur teneur en matières sèches et de leur densité. REVENDICATIONS 1) Procédé pour faciliter la séparation, par flottation, de colloïdes organiques et minéraux présents dans un milieu aqueux, ainsi que dfflémulsions aqueuses telles que huile-dans-lteau consistant, avant flottation et pour la faciliter, à faire réagir le milieu aqueux ou émulsion aqueuse avec un polyélectrolyte de poids moléculaire élevé, ledit procédé étant caractérisé en ce que lton fait réagir le milieu, tel que ltémulsion, avec successivement deux polymères, le premier étant un polyélectrolyte de poids moléculaire 1 à 5. 105 ayant une action de coagulation et de forte cationicité de 80 à 100 %, le second un polyélectrolyte de poids moléculaire 1 à 6.106, ayant une action de floculation. 2) Procédé suivant 1, dans lequel le second polyélectrolyte ayant une action de floculation est un polyélectrolyte cationique de cationicité 40 à 60 %. 3) Procédé suivant 1, dans lequel le second polyélectrolyte ayant une action de floculation est un polyélectrolyte anionique à 50 %. 4) Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédertes dans lequel le polyélectrolyte cationique agissant comme coagulant est ajouté à émulsion à raison de 0,8 à 3 mg/l et le polyélectrolyte cationique ou anionique agissant comme floculant est ajouté ensuite à raison de 0, 2 à 0, 5 mg/l. 5) Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé ence que les temps de contact polyélectrolyte-dîspersion sont de 10 secondes à 4 minutes pour le polyélectrolyte agissant comme coagulant, et de 5 secondes à 6 minutes pour le polyélectrolyte agissant comme floculant.