Brevet FR2448508A1 — publié le 19800905

La présente invention a pour objet un procédé de traitement des eaux polluées huileuses d'origine industrielle ou domestique chargées ou non de matières en suspension. De telles eaux peuvent contenir des hydrocarbures et des huiles organiques ou minérales sous trois formes distinctes - des hydrocarbures solubles - des hydrocarbures en émulsion sous forme de fines goutte lettes décantables plus ou moins rapidement - des hydrocarbures adsorbés sur les matières en suspension. Le but de l'invention est d'éliminer la quasi totalité des hydrocarbures en émulsion et des hydrocarbures fixés sur les ma tières solides en suspension. L'emploi de matériauxoléophiles pour le traitement des eaux concernés a souvent été proposé et l'on peut distinguer - les matériaux granulaires :sable, résines, charbon, subs tances minérales - les matériaux tissés, où à mailles bloquées, évitant à un produit adsorbant les hydrocarbures de les traverser mais laissant passer l'eau. - les matériaux fibreux tels que fibres d'amiante ou de verre revêtues ou imprégnées d'une résine oléophile. Les matériaux granulaires ont pour inconvénient d'être délicats à mettre en oeuvre dans les filtres. Ils imposent d'utiliser des grilles de rétention assez fines pour que les grains ne puissent pas s'échapper, ce qui conduit à des problèmes de colmatage et à des pertes de charge très nuisibles. La régénération par brassage fait apparaître des problèmes d'attrition du matériau granulaire. Enfin, ces matériaux généralement d'un coût élevé nécessitent des réservoirs assez hauts, à cause de la zone d'expansion nécessaire à la régénération, ce qui accroît encore le coût de l'installation. Les matériaux de la seconde catégorie tels que ceux décrits dans le brevet belge 822 725 ne permettent d'éliminer que les hydrocarbures répandus à la surface de l'eau, mais, ne sont pas applicables aux hydrocarbures en émulsion. Les matériaux de la troisième catégorie sont difficilement régénérables et, s'ils le sont nécessitent des traitements de régénération complexes et onéreux par voie thermique ou par extraction à l'aide de solvants appropriés. La présente invention concerne un procédé permettant de remédier à tous ces inconvénients consistant 1) à filtrer les eaux à traiter sur un tapis de fibres non tissées, cardées pour aérer la structure revêtues d'une résine thermodurcissable, ledit tapis étant enroulé sur lui même et son axe vertical étant confondu avec celui du filtre. 2) à régénérer le matériau fibreux par simple contre courant biphasique air-eau 3) à associer éventuellement la filtration sur matériau fibreux avec une filtration sur matériau granulaire oléphile régénérable simultanément avec le matériau fibreux et dans les mêmes conditions. Le matériau fibreux utilisé de préférence est composé d'un squelette fibreux non tissé, aéré et élastique, dont la résistance mécanique est renforcée par des grains d'abrasif liés aux fibres par une résine thermodurcissable. Ce matériau comporte 75 % à 90% en volume d'espaces vides. Les filaments en polyamides et/ou polyesters ont une longueur de 12 à 100 mm et un diamètre de 25 à 250 microns. Le liant est une résine phénolique thermo durcissable. L'un des matériaux fibreux convenant particulièrement à la réalisation de l'invention et correspondant à la définition précédente est le "ScotchBrite" fabriqué par Minnesota, protégé par le brevet français 1 239 913. Le tapis fibreux peut être enroulé sur lui même, l'axe vertical du cylindre de fibres étant le même que celui de l'enveloppe du filtre Le tapis fibreux peut également être préconditionné en cartouches cylindriques de dimensions variables et adaptables au filtre, ces cartouches étant superposées et/ou juxtaposées mais toujours disposées de manière telle que l'axe des cylindres soit parallèle à celui du filtre, ou coincide avec lui. Le matériau fibreux permet de piéger les hydro#arbures émulsionnés et adsorbés sur les matières en suspension sans créer de pertes de charge importantes et peut être régénéré de manière quasiment illimitée par passage à contre courant d'air et d'eau. Suivant la proportion ou la nature des matières en suspension contenues dans les eaux à traiter le lit fibreux peut être précédé d'un prétraitement sur filtre à sable placé dans un même réservoir ou dans un réservoir séparé. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la filtration sur tapis fibreux peut être suivie d'une filtration sur résine oléophile granulaire telle que des résines échangeuses d'ions en sphérules décrites dans le brevet français 70 07641 du# 21.3.70 ou le chlorure de polyvinyle massif, non poreux, de densité 2.5 à 3, de faible granulométrie décrit dans la demande 78 27 477 du 26.9. 1978. Ces différents modes de réalisation de l'invention sont illustrés par les exemples suivants donnés à titre indicatif mais non limitatif, ainsi que par les figures. La fig. 1 représente en coupe verticale un appareil de fil tration à tapis fibreux La fig. 2 représente le même filtre coalesceur en cours de régénération La fig. 3 représente un dispositif à 2 lits de filtration dans deux appareils La fig. 4 représente un dispositif à 2 lits de filtration combinés dans le même appareil. EXEMPLE I : Le dispositif se compose - d'un filtre pilote cylindrique en acier, 1, d'un diamètre de 500 mm et d'une hauteur de 2m, muni d'un plateau inférieur, 2, comportant des trous de dia mètre 0,5 mm et supportant un lit fibreux, 3, de Scotch Brite sur une hauteur de 1 mètre à la surface duquel on dispose un plateau supérieur, 4, retenant le lit fibreuxdanslaphase de régénération. - de conduites, 5, et, 6, permettant respectivement d'amener l'eau à traiter et d'évacuer l'eau traitée. - de conduites 7 et 8 permettant respectivement d'ame ner l'eau propre pour la régénération et d'évacuer cette eau après régénération. - de conduites 9 et 10 respectivement pour l'arrivée et l'évacuation de l'air de régénération. On fait entrer en, 5, de l'eau contenant 70 ppm d'hydrocarbures en émulsion et 60 ppm de matières en suspension - L'eau à traiter passe à un débit de 5m3/h, de haut en bas sur le lit. Elle sort du filtre en, 6, ne contenant plus que 10 ppm d'hydrocarbures totaux. Cette teneur est mesurée par méthode infrarouge après extraction des hydrocarbures au tétrachlorure de Carbone avec l'analyseur en continu ELF-TECHMATION. A la fin d'un cycle de filtration réglé à 8 h par une minuterie, la perte de charge est éncore négligeable et l'on procède à la régénération. On envoie de-bas en haut et simultanément 5m3/h d'eau, 7, et 30 m3/h d'air comprimé, 9, pendant 15 mn comme on peut le voir sur la Fig. 2. On reprend alors un cycle de déshuilage. On peut ainsi procéder à un grand nombre de cycles sans remplacer les matériaux. Il est évident que les dimensions de l'appareillage nécessaire peuvent être modifiées ainsi que la nature des matériaux composant sa structure. Ainsi pour des cuves de diamètre supérieur à 5 mètres on peut utiliser un bac en béton, avec un plancher rigide et des buses d'injection d'air et d'eau. La régénération peut s'effectuer en une étape, comme précédemment soit en plusieurs comportant a. une étape de décolmatage du lit et du gâteau de filtration par passage d'un fort débit d'air sans injection d'eau. b. une injection simultanée d'eau et d'air à débit moindre. Les boues et les hydrocarbures extraits sont écrémés dans un décanteur en amont du filtre coalesceur. Comme on peut le constater, le procédé conforme à l'invention permet une utilisation prolongée des matériaux par une régénération automatique in situ, simple et économique. EXEMPLE Il. On décrit ici un mode de réalisation du procédé mettant en oeuvre un matériau fibreux 3 et un matériau granulaire,13, disposés en deux lits dans une combinaison de deux appareils. Comme on peut le voir sur la figure 3, le dispositif de filtration coalescence comporte un premier lit de filtration, 1, identique à l'appareil garni de Scotch Brite de l'exemple I, et l'eau épurée est conduite par, 6,dans un second appareil,ll,garni de matériau granulaire oléophile, 13, tel que défini précédemment. Chaque appareil est constitué d'un cylindre en acier de diamètre variable suivant les débits, allant de 0,30 m à 4 m et de hauteur allant de 1.2 m à 4 mètres. L'eau à traiter entre en, 5, dans le premier appareil I,con- tenant le lit fibreux, 3, maintenu dans les 2 plaques,2#et,4. L'eau filtrée sort en 6 et est envoyée dans le haut du 2ème appareil, 11, garni d'un lit granulaire, 13, maintenu également entre deux plaques perforées 32 et 34. L'eau traitée et épurée sort en, 12, elle contient moins de 5 ppm d'hydrocarbures totaux. Le colmatage des lits est suivi par un indicateur de perte de charge qui pour une consigne donnée déclenche la régénération qui est effectuée par agitation à l'aide de contre courants d'eau, 7, et d'air comprimé, 9,.L'eau de lavage des lits est évacuée en 8 et l'air en 10. EXEMPLE III On décrit ici un dispositif comportant à la fois un matériau fibreux à la partie supérieure et un matériau granulaire à la partie inférieure. L'appareil, tel qu'illustré Fig.4 est constitué d'un récipient, 21, en acier, cylindrique, de diamètre variable suivant les débits allant de 0,30 à 4 m et d'une hauteur de 2 à 5 mètres. Il comprend - un plateau inférieur, 22, permettant de supporter le matériau granulaire, présentant des mailles propres à retenir ce matériau - un plateau intermédiaire 23, permettant de supporter le matériau -fibreux et de retenir le matériau granulaire au moment du lavage régénérateur - un plateau supérieur, 24, permettant de retenir le matériau fibreux au moment du lavage. - une amenée d'eau à traiter, 5, - une évacuation de l'eau traitée, 6, - une amenée d'eau pour la régénération 7 - une sortie d'eau de régénération 8 - une amenée d'air pour la régénération 9 - une sortie d'air lors de la régénération 10. Un indicateur de perte de charge non représenté permet de suivre l'évolution du colmatage des 2 lits. On fait entrer de l'eau contenant 70 ppm d'hydrocarbures et 60 ppm de matières en suspension. Alimentée à un débit de 4m3/h sur le pilote, s'écoulant de haut en bas sur les 2 lits, cette eau est épurée à 5 ppm d'hydrocarbures totaux (mesurés par méthode infrarouge après extraction dans le tétrachlorure de carbone). Après une durée de la phase de filtration de 8h, la perte de charge négligeable sur le matériau fibreux est passée entre le haut et le bas du matériau granulaire de 100 millibares à 300 millibares. On régénère ensuite le litez l'agitant de bas en haut par envoi simultané de 2 m3/h d'eau et 20 m3/h d'air comprimé pendant 30 minutes. On reprend alors un nouveau cycle de deshuilage. On peut ainsi procéder à 200 cycles sans remplacer les matériaux. Il est évident que suivant les dimensions de l'appareillaye nécessaire on peut modifier la nature des matériaux composant sa structure. Ainsi pour des cuves de diamètre supérieur à 5 mètres on peut utiliser un bac en béton, avec un plancher rigide it des buses d'injection d'air et d'eau. La régénération peut s'éffectuer en une étape, comme dans l'exemple précédent soit en plusieurs comportant a. une étape de décolmatage du lit et du gâteau de filtration par passage d'un fort débit d'air sans injection d'eau. b. une injection simultanée d'eau et d'air à débit moindre. Comme on peut le constater, le procédé conforme à l'invention permet une utilisation prolongée des matériaux par une régénération automatique in situ, simple et économique. REVENDICATIONS 1 - Procédé de deshuilage des eaux chargées de matières en suspen sion par coalescence et filtration sur au moins un lit oléo- phile régénérable caractérisé en ce qu'on fait circuler les eaux à traiter de haut en bas sur au moins un lit de matériau fibreux, les autres étant granulaires, les lits fibreux et granulaires étant régénérés automatiquement par déclenchement automatique d'un signal donné par la perte de charge, la dite régénération étant obtenue par circulation de bas en haut d'ai et d'eau à travers les lits de filtration. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le maté riau oléophile fibreux est constitué par un tapis de fibres non non tissées élastiques cardées en polyamide, en polyester ou en un mélange des deux, renforcées par des grains d'abrasif liés aux fibres par une résine thermodurcissable. 3 3 -Procédé selon les revendicatlons 1 et 2 caractérisé en ce que le lematériau oléophile est constitué d'au moins un tapis fi preux de "Scotch Brite" enroulé sur lui même dont l'axe est parallèle à celui du filtre ou coincide avec lui, le dit tapis fibreux pouvant être préconditionné en cartouches de dimension ; variables surperposablesethujuxtaposables. 4 - Procédé selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le matériau fibreux peut être constitué par des cartouches comportant un empilement de disques de matériau fibreux. 5 - Procédé selon la revendication#caractérisé en ce que la fil ration sur matériau fibreux est suivie d'une filtration sur matériau granulaire choisi dans le groupe dés résines oléophi- les échangeuses d'ions et des résines en chlorure de polyvinyl massif. 6 - Procédé selon les revendications z ét 5 caractérisé en cs que le lit fibreux et le lit granulaire sont dans deux séries g d'appareils distincts. 7 - Procédé selon les revendications 1 et 5 caractérisé en ce que le lit fibreux et le lit granulaire sont réunis dans le même 1 appareil de filtration.