Brevet FR2432483A1 — publié le 19800229

La présente invention concerne un procédé de traitement des eaux par l'ozone. Il est connu de traiter les eaux impures par 11 ozone. Ces eaux impures ont des origines les plus diverses, urbaines ou industrielles ; leur caractère commun est d'être contaminees par des impuretes à caractère organique ou microbien. Il existe d'autres systèmes de purification des eaux, comme par exemple les procedes d'oxydation biologique utilisant les boues activees mais dans certains cas on ne peut pas ou ne veut pas utiliser des systemes microbiologiques et, la purification par l'ozone est alors d'un grand intérêt.Dans le cas d'eaux non pptables qu'on cherche F desinfecter, l'utilisation d'ozone pour donner naissance a de l'eau potable est egalement du plus haut intérêt, L'ozone detruit en effet les inr puretes en oxydant les matieres organiques et en agissant grâce a son pouvoir bactericide, fongicide, etc... L'ozonation des eaux impures telles que precitees est un probleme pratique malaise à resoudre de façon satisfaisante. Il faut en effet obtenir de bons rendements en ozonation, aussi bien en ce qui concerne le taux dtimpuretes ozonees qu'en ce qui concerne le taux d'ozone utilise. En effet si le taux d'utilisation est faible non seulement on doit utiliser des ozoniseurs de plus grande capacité, mais aussi il faut detruire l'ozone excedentaire en raison de sa toxicite, ou bien il faut le secher avant de lereintroduire dans ltozoniseur. Neanmoins l'obten- tion de rendements bons a tous les points de vue est de toute manière difficile et il est generalement necessaire de faire des compromis. Bien entendu il est cependant souhaitable que ces compromis soient les meilleurs possibles. a adonc pour objet un procede ameliore de traitement (ou purification) des eaux impures par l'ozone. Ce procede est caracterise en ce que l'on fait circuler un flux liquide d'eau impure à traiter dans une zone où l'on induit une action aspirante dans l'atmosphère environnant le flux, que l'on fait produire cette action aspirante sur un gaz ozone, que l'on melange le gaz ozone aspire à l'eau impure à traiter, que l'on fait ensuite circuler le flux liquide de mélange gaz/liquide ainsi obtenu à travers un lit catalytique, et que l'on recycle au moins une partie du flux liquide ayant traversé le lit catalytique dans la zone où l'on induit une action aspirante. Le procédé de l'invention met donc en oeuvre une circulation continue en circuit fermé, et le liquide circulant dans tout ce circuit fermé est un mélange d'eau impure et de gaz ozoné. Selon un mode de réalisation, le procédé de l'invention est un procédé de traitement des eaux impures caractérisé en ce que l'on fait circuler l'eau impure à travers un organe déprimogène, que l'on aspire un gaz ozoné par le moyen de cet organe déprimogène et que l'on fait circuler ensuite le mélange d'eau impure et de gaz ozoné à travers un lit catalytique puis que l'on recycle ce mélange en tout ou partie dans l'organe déprimogène. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, au cours de son circuit et après passage sur le lit catalytique, on amène le mélange eau impure/gaz ozoné dans une zone où (temporairement) il s'abstient de circuler (ce qui ne veut pas dire qu'il soit immobile). Sur un plan pratique le procédé dé l'invention consiste le plus commodément à faire circuler l'eau impure dang un circuit Selon llune ou 1-' autre variante, on peut compléter les diverses opérations précitées par des opérations complémentaires. C'est ainsi qu'après passage sur (ou dans.) le lit catalytique, on peut séparer (ou laisser se séparer) une partie du gaz ozoné d'avec l'eau impure et soutirer du circuit tout ou partie de ce g soutiré ozoné ( teneur en ozone réduite ;; ce gaz soutiré est habituellement destiné è subir un traitement de destruction de L'ozone ou de régénération de l'ozone). On peut aussi, après passage sur le lit catalytique, soutirer du circuit une partie de l'eau circulant (qui a donc subi le traitement selon l'invention), notamment afin de contrôler ou maintenir constante la quantité de liquide en circulation et/ou stocké temporairement. te gaz ozoné est un gaz contenant de l'ozone. Il peut être obtenu couramment et commodément a l'aide d'appareils connus sous le nom d'ozoniseur. Il s'agit le plus souvent d'air, ou d'oxygène, ou d'air enrichi en oxygène, contenant une certaine proportion d'ozone, par exemple de 3 -3 1 a 60 g/m3, de préférence de 5 a 40 g/m3. Le lit catalytique est avantageusement un lit fixe. Le lit catalytique a essentiellement un caractère catalytique è l'égard de ltozonation des eaux impures et plus généralement des matières organiques. Comme lit catalytique on utilise avantageusement de l'alumine catalytique ayant une surface spécifique comprise entre 100 et 500 2 /g et un volume de pores d'au moins 0,1 cm3/g. Les dérivés de m /g cm /g. l'alumine peuvent aussi être utilisés. Le degré de compaction du lit catalytique est suffisamment faible pour que le flux liquide qui le traverse ne rencontre pas une perte de charge excessive. Les figures I a 4 représentent des appareillages permettant la réalisation du procédé selon l'invention. La figure I représente l'appareillage de base le plus couramment utilisé pour le procédé de l'invention. La figure 2 représente un appareil dérivant de celui de la figure I par. l'adjonction d'un récipient de stockage temporaire. Les figures 3 et 4 représentent des éjecteurs utilisables dans les appareillages des figures I a 2 titre d'organe déprimogène. Dans l'appareillage de la figure I l'effluent è traiter est alimenté par la canalisation (I) dans le circuit (fermé) où circule l'eau impure. L'eau usée entre dans l'organe déprimogène (4) représenté sous forme d'un éjecteur gaz-liquide. Cet éjecteur aspire le gaz ozoné par la canalisation (43) reliée è un ozoniseur. Le flux liquide constitue du mélange d'eau impure et de gaz ozoné est conduit par la canalisation (23) jusqu a une colonne (2) munie d'un lit catalytique (22), du type lit fixe. Le mélange (ou flux) liquide traverse ce lit catalytique puis continue a circuler en circuit fermé, la circulation étant animée par la pompe (5). Une canalisation (6), munie d'une vanne (61) permet de soutirer une partie du liquide qui circule dans le circuit fermé et qui a subi le traitement sur le lit catalytique. Dans l'appareillage de la figure 2, un récipient (7) de stockage temporaire est intercalé dans le circuit fermé. Dans ce récipient la circulation du liquide cesse (ce qui n implique cependant pas que le liquide soit immobile). Un trop plein (62) permet de soutirer une partie du liquide circulant dans le circuit fermé. Une canalisation (8) permet d'évacuer l'atmosphère du récipient (7) qui contient une teneur abaissée en ozone. Dans les figures 3 et 4 on a représenté des éjecteurs gazliquide utilisables a titre d'organe déprimogène dans le procédé de l'in Invention. Ces éjecteurs comprennent une tubulure d'alimentation (46) qui conduit le liquide dans le gicleur (41-) ; ce gicleur éjecte le liquide en direction de la tuyère (44) qui a une section rétrécie par rapport a la canalisation (46). Dans la figure 4 le gicleur (41) éjecte le liquide dans la chambre d'ejection (42) en direction de la tuyère (44) tandis que dans la figure 3 l'extrémité du gicleur (41) est introduite dans l'extrémité de cette tuyère (44) en sorte que le gicleur (41) éjecte le liquide directement dans la tuyère (44).Le rétrécissement du gicleur (41) et de la tuyère (44) provoquent une augmentation de la vitesse de circulation du liquide qui provoque elle-meme une dépression dans la chambre d'éjection (42). C'est cette dépression qui a une action aspirante sur le gaz ozoné, lequel est donc entraîné vers le lit catalytique (22) par la canalisation (43) ; on obtient un mélange gaz-liquide dans la tuyère (44) et ce melange est expulsé par le diffuseur (45). Bien entendu, dans le mélange gaz-liquide, le gaz est a la fois dissous et, surtout, a l'état de bulles disper sées. Comme éjecteurs gaz-liquide utilisables dans l'invention, on peut citer les appareils connus sous le nom de trompe è eau, venturi, d'elevateurs è jet d'eau, de contacteurs ou mélangeurs gaz-liquide. L'agencement partictilier ou le choix de l'éjecteur en fonction du débit liquide, du débit gazeux nécessaire et des pertes de charge à vaincre (notamment la perte de charge dans le lit catalytique) est a la portée de l'homme de l'art et ne nécessite donc pas de développements supplémentaires, sinon que le choix de l'éjecteur précis a utiliser est fait de manière que l'aspiration du gaz ozoné soit suffisante. Quant à la concentration en impuretés des eaux impures pouvant être traitées selon l'invention, il peut s'agir seulement de traces, surtout quand les impuretés sont des produits très toxiques ; cependant la teneur en impureté peut etre notablement plus élevée, par exemple s'élever jusqu'à 5 g/l. ta vitesse de soutirage d'eau traitée en (6) ou (62) est choisie de manière a contrôler les rendements d'ozonation. il est remarquer que cette eau soutirée en (6) ou #(62) est partiellement purifiée par le fait qu'elle vient de passer sur le lit catalytique, mais n'étant pas totalement pure, on-peut la recycler dans l'organe déprimogène en la joignant a" l'eau impure alimentée en (1). L'invention concerne donc aussi un appareillage, permettant notamment ltozonation des-eaux impures, cet appareillage étant caractérisé en ce qu'il comprend - un organe déprimogène, - - un lit catalytique, de préférence un lit fixe, - des moyens de transport de liquide depuis l'organe déprimogène vers l'entrée du lit catalytique et depuis la sortie du lit catalytique vers organe déprimogène, ces moyens de transport constituant, avec l'organe déprimogène et le lit catalytique, un circuit fermé, - - des moyens d'alimentation en liquide (eau impure à traiter) du circuit de liquide, - des moyens d'alimentation en gaz (gaz ozoné) de l'organe déprimogène, - des moyens de soutirage de liquide hors du circuit de liquide, et éven tuellement des moyens de soutirage de gaz. Selon un mode de réalisation, l'appareil de l'invention comprend en outre un récipient de stockage temporaire entre le lit catalytique et l'organe déprimogène. Ce récipient de stockage peut être muni de moyens de soutirage de liquide, de moyens de soutirage de gaz (c'est-àdire du gaz constituant l'atmosphère du récipient). Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, 11 organe déprimogène -est un éjecteur gaz-liquide et les moyens de transport de liquide sont des canalisations. Les exemples suivants, donnés è titre non limitatif, illustrent l'invention et montrent comment elle peut être mise en oeuvre. Exemple 1 On traite en vue de sa purification une eau impure synthétique constituée par une solution aqueuse à 1 g/l de phénol ordinaire. L'appareillage utilisé est celui de la figure 2. Le lit catalytique est disposé sur une hauteur de 29 cm à l'intérieur d'une colonne de 2,5 cm de diamètre interne. il est constitué par 68 g de grains 3 d'alumine ayant un volume de pores compris entre 0,5 et 0,6 cm /g et une surface spécifique comprise entre 200 et 300 m2/g. Le voLume de liquide circulant dans le circuit ferme est de 0,8 1 ; le débit de liquide recyclé dans l'organe déprimogène (qui est du type illustré à la figure 4) est compris entre 200 et 250 l/h. L'appareil est utilisé en discontinu, ctest- -dire sans alimentation d'eau impure ni soutirage d'eau traitée. Le gaz ozoné est de l'oxygène ozoné ; il est aspiré par ltor- 3 gane déprimogène a" raison de 120 l/h ; sa teneur en ozone est de 35 g/m On détermine le taux d'épuration par mesure de la teneur totale en carbone organique de eau impure avant et après traitement. La teneur en carbone organique est elle-meme déterminée par différence entre la teneur totale en carbone et la teneur en carbone dit minéral. La teneur en carbone est mesurée par combustion d'un échantillon è 9000C (indication 3 du carbone total) et a" 1500C (indication du carbone minéral). Au bout de 15 mn,le rendement de l'ozonation en ozone est de 93 % et en épuration du carbone organique est de 34 %. Au bout de 60 mn ces rendements sont respectivement de 34 et 96 %. Exemple 2 On opère comme l'exemple 1 mais avec un autre type d'alumine, l'alumine utilisée ayant une surface spécifique comprise entre 300 et 350 m2 /g et un volume de pores compris entre 0,4 et 0,5 cm3/g. Au bout de 15 minutes le rendement de l'ozonation en ozone est de 89 Z et en épuration du carbone organique de 14 %. Au bout de 45 minutes ces rendements sont respectivement de 45 et 80 Z. Au bout de 60 mn, ces rendements sont respectivement de 27 et 95 %. REVENDICATIONS 1) Procédé de traitement d'eaux impures par ozonation a" l'aide d'un gaz ozoné caractérisé en ce que l'on fait circuler un flux liquide d'eau impure a traiter dans une zone où l'on induit une action aspirante dans l'atmosphère environnant le flux, que l'on fait produire cette action aspirante sur un gaz ozoné, que l'on mélange le gaz ozoné aspiré a" l'eau impure a" traiter, que l'on fait circuler le flux liquide de mélange gaz/liquide ainsi obtenu è travers un lit catalytique, que l'on recycle au moins une partie du flux liquide ayant traversé le lit catalytique dans la zone où l'on induit une action aspirante. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on fait circuler l'eau impure è traiter dans un organe déprimogène, que l'on aspire un gaz ozoné par le moyen de cet organe déprimogène, -que l'on fait circuler le mélange d'eau impure et de gaz ozoné travers un lit catalytique, puis que l'on recycle ce mélange en tout ou partie dans 1' organe déprimogène. 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que, après passage sur le lit catalytique, on amène le mélange eau impure/ gaz ozoné dans une zone où, temporairement, ce mélange s'abstient de circuler sans pour autant être' immobile. 4) Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'on fait circuler l'eau impure è traiter dans un circuit fermé comprenant l'organe déprimogène, le lit catalytique et un récipient de stockage temporaire 5) Procédé selon l'une des revendications 1 a" 4 caractérisé en ce qu'après passage sur le lit catalytique, on laisse séparer une partie du gaz ozoné d'avec l'eau impure et lton soutire tout ou partie de ce gaz ozoné séparé. 6) Procédé selon l'une des revendications 1 è 5 caractérisé en ce qu'après passage sur le lit catalytique,- on soutire du circuit une partie de l'eau impure. 7) Procédé selon l'une des revendications 1 è 6 caractérisé en ce que le gaz ozoné est de l'air, ou de l'oxygène, ou de l'air enrichi en oxygène, dont la teneur en ozone est comprise entre 1 et 60g/m 8) Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que 3 la teneur en ozone est comprise entre 5 et 40 g/m 9) Procédé selon l'une des revendications 1 a" 8 caractérisé en ce que le lit catalytique est un lit fixe. 10) Procédé selon l'une des revendications 1 a" 9 caractérisé en ce que le lit catalytique est de l'alumine ou l'un de ses dérivés. 11) Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que 2 l'alumine a une surface spécifique comprise entre 100 et 500 m2/g et un 3 volume de pores d'au moins 0,1 cm /g. 12) Proeédé selon l'une des revendications 1 è Il caracté- risé en ce que l'organe déprimogène est un éjecteur gaz/liquide. 13) Appareillage, utilisable notamment pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 121 caractérisé en ce qu'il comprend - un organe déprimogène, - un lit catalytique, - des moyens detransports de liquide depuis l'organe déprimogène vers l'entrée du lit catalytique et depuis la sortie du lit catalytique vers l'organe déprimogène, ces moyens de transportsconstituant avec organe déprimogène et le lit catalytique un circuit fermé, - des moyens d'alimentation en liquide du circuit, - des moyens d'alimentation en gaz de l'organe déprimogène, - des moyens de soutirage de liquide hors du circuit de liquide. 14) Appareillage selon la revendication 13 caractérisé en ce que l'organe déprimogène est un éjecteur gaz/liquide, le lit catalytique est un lit fixe, et les moyens de transport de liquide sont des canalisa tions. 15) Appareillage selon l'une des revendications 13 ou 14 caractérisé en ce que le lit catalytique est constitué d'alumine ou d'un de ses dérivés. 16) Appareillage selon la revendication 15 caractérisé en ce que la surface spécifique de l'alumine est comprise entre 100 et 500 3 3 et que son volume de pores est supérieur è 0 > 1 cm /g. 17) Appareillage selon l'une des revendication 13 a 16 carac térisé en ce que le circuit de liquide comprend en outre un récipient de stockage temporaire. 18) Appareillage selon la revendication 17 caractérisé en ce que ce récipient de stockage temporaire est muni de moyens de soutirage de liquide et de moyens de soutirage de gaz.