Brevet FR2459782A1 — publié le 19810116

Appareil dl'épuration électrochimique dq liquides pollués. L'invention concerne des dispositifs d'épuration de liquides pollués et, plus précisément, des appareils d'épuration électrochimique de liquides pollués. L'invention peut être utilisée pour l'épuration de liquides pollués par des matières organiques, suspen- sions mécaniques, substances tensioactives, etc. Une application avantageuse de l'invention est celle pour l'épuration de liquides pollués par des poly- mères et des produits pétroliers, par exemple des eaux usées contenant des huiles et des corps gras. Parmi les dispositifs connus d'épuration de liqui- des pollués, les appareils d'épuration électrochimique de liquides, notamment les appareils réalisant les procédés d'électroflottation et d'électrocoagulation, connaissent une utilisation toujours plus large ces derniers temps grâce à leurs possibilités technologiques élevées. On connaît des appareils mettant en oeuvre des procédés discontinus et continus d'épuration électrochi- mique de liquides. Un appareil connu d'épuration électrochimique de liquides pollués (certificat d'auteur URSS no 407844) comporte une chambre de décantation qui communique avec une chambre d'électrocoagulation installée à l'intérieur de ladite chambre. La chambre d'électrocoagulation est munie d'électrodes solubles et d'une tubulure d'amenée de liquide pollué installée au-dessous desdites électro- des. La chambre de décantation est munie d'une tubulure d'évacuation de liquide épuré. Au cours de l'épuration, le liquide pollué contenant des additifs électrolysants (HCl, NaCl) traverse l'espace entre les électrodes solu- bles auxquelles est amené un courant électrique. Des hy- droxydes du métal d'électrodes solubles se forment alors et coagulent les impuretés du liquide à épurer. De la chambre d'électrocoagulation, le liquide à épurer parvient dans la chambre de décantation o a lieu la séparation de 2459.782 l'écume et de la boue du liquide, après quoi l'écume, la boue et Le'liquide sont évacués par flux séparés. Le liquide épuré, qui traverse l'espace entre les électrodes, encrasse ces électrodes, ce qui accélère la passivation des électrodes et par conséquent augmente la consommation d'énergie électrique, nuit à la qualité d'épuration et implique la nécessité de nettoyer souvent les électrodes, ce qui revient à dire, en fin de compte, que le rendement de l'appareil baisse. On connaît également un appareil (brevet du Japon n0 52-14397) dans lequel la chambre d'électrocoagulation ne sert qu'à obtenir les coagulants en y amenant l'élec- trolyte pur, l'épuration du liquide étant effectuée dans une autre chambre dans laquelle le liquide épuré amené est mélangé avec l'électrolyte contenant les coagulants et amené de la chambre d'électrocoagulation. Cette conception de l'appareil permet de diminuer sensiblement les dépôts à la surface des électrodes. Ce- pendant, cette construction utilise dans une moindre me- sure le pouvoir de coagulation et de flottation des élec- trodes, parce que, lors de l'écoulement de l'électrolyte de la chambre d'électrocoagulation dans celle de décanta- tion, on constate une agrégation des coagulants (hydro- xydes du métal des électrodes solubles) ainsi que des bulles de gaz se formant à la surface des électrodes so- lubles), ce qui provoque une diminution de leur surface spécifique et par conséquent une altération du pouvoir de coagulation et de flottation et, finalement, des pertes d'énergie électrique. En outre, le mélange du liquide pollué avec l'électrolyte demande une énergie électrique supplémentaire. On connaît des appareils qui ne demandent pas de consommation supplémentaire d'énergie pour le mélange et dans lesquels le mélange du liquide pollué avec l'élec- trolyte ne se fait que dans la chambre électrocoagulation. Dans cette chambre, le liquide pollué est amené par une tubulure disposée au-dessus des électrodes, l'électrolyte passant entre les électrodes. Dans ces appareils, l'épuration de liquide est réalisée sans provoquer l'encrassement des électrodes et avec un coefficient élevé d'utilisation des coagulants et des bulles de gaz, donc avec un rendement plus élevé que dans l'appareil ci-dessus décrit. Par exemple, l'ap- pareil d'épuration électrochimique de liquides pollués connu d'après le certificat d'auteur URSS nO 644738 com- porte une chambre de décantation avec une tubulure d'éva- cuation de liquide épuré, laquelle chambre communique avec une chambre d'électrocoagulation installée à l'inté- rieur de ladite chambre et ayant la forme d'un tube dans la partie inférieure duquel est disposé un système d'é- lectrodes solubles et qui est muni d'une tubulure d'ame- née de liquide pollué installée au-dessus dudit système d'électrodes solubles. Dans ce cas, la tubulure d'amenée de liquide pollué doit être installée à une distance des électrodes qui permette d'exclure la possibilité de leur encrassement par les impuretés que contient le liquide Pollué. Par exemple, en utilisant une tubulure de forme cylindrique, ladite distance doit être de 1 à 7 fois le diamètre de la tubulure. Le principal inconvénient de l'appareil décrit ci-dessus consiste dans le fait que dans le volume de la chambre d'électrocoagulation, entre la tubulure d'amenée de liquide pollué et les électrodes, ainsi que dans l'es- pace entre les électrodes, a lieu l'agrégation de coagu- lants et de bulles de gaz provoquée par le tourbillonne- ment des flux d'électrolyte, c'est-à-dire, tout comme dans la construction précédente; on peut donc constater dans l'appareil en question des pertes d'énergie élec- trique considérables dues à l'utilisation incomplète des coagulants et des bulles de gaz. L'invention a pour but un appareil d'épuration électrochimique d'un liquide pollué dont la construction permette de diminuer la consommation d'énergie électrique grâce à une utilisation plus complète des produits de solution des électrodes, lesdits produits provoquant la coagulation et la flottation des impuretés contenues dans le liquide pollué. L'appareil d'épuration électrochi- mique de-liquide pollué conforme à l'invention comporte une chambre de décantation avec une tubulure d'évacuation du liquide épuré, laquelle chambre communique avec une chambre d'électrocoagulation dans la partie inférieure de laquelle est disposé un système d'électrodes solubles, cette chambre étant munie d'une tubulure d'amenée de li- quide pollué disposée au-dessus dudit-système d'électrodes solubles, et d'une tubulure d'amenée d'électrolyte dispo- sée au-dessous du système d'électrodes, et il est carac- térisé en ce que dans la partie inférieure de la chambre d'électrocoagulation sont installées des cloisons en ma- tériau isolant, destinées à baisser l'intensité de mélan- ge des flux de liquide montant vers le haut de la chambre d'électrocoagulation. La baisse de l'intensité de mélange-des flux de liquide montant vers le haut de la chambre d'électrocoa- gulation aboutit à la baisse de l'intensité d'agrégation des hydroxydes du métal des électrodes solubles (des coa- gulants) et des bulles de gaz se formant à la surface de ces électrodes. Il en résulte une élévation du rendement de l'appareil d'épuration électrochimique d'un liquide pollué. Pour diminuer l'intensité de l'agrégation des particules coagulantes et des bulles de gaz dans l'es-- pace au-dessus des électrodes, on peut disposer les cloi- sons en matériau isolant entre les électrodes et la tubu- lure d'amenée de liquide pollué, ce manière qu'elles for- ment des canaux en forme de fentes prolongeant les espa- ces entre les électrodes. Ces cloisons peuvent être ins- tallées tant au-dessus des électrodes en plaque qu'au- dessus des électrodes cylindriques; elles peuvent être fixées aux bords supérieurs des électrodes. Pour diminuer l'intensité de l'agrégation des par-. ticules coagulantes et des bulles de gaz dans l'espace entre les électrodes, l'appareil d'épuration électrochi- mique d'un liquide pollué est muni de cloisons supplé- mentaires disposées dans les espaces entre les électrodes de manière à les diviser en de nombreux canaux verticaux. Dans le cas d'électrodes en plaque, il est avantageux d'installer ces cloisons supplémentaires perpendiculai- rement aux surfaces travaillantes desdites électrodes et dans le cas d'électrodes cylindriques, de les installer perpendiculairement à la normale de leurs surfaces tra- vaillantes. Cette disposition des cloisons supplémentaires rend le système d'électrodes solubles plus rigide. Il est encore plus avantageux de prévoir, dans la chambre d'électrocoagulation de l'appareil d'épuration électrochimique d'un liquide pollué, des cloisons en ma- tériau isolant tant au-dessus des électrodes solubles qu'au-dessous d'elles. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront 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 est une représentation schématique de l'appareil d'épuration électrochimique d'un liquide pollué en coupe; - la figure 2 représente le fragment II de la fi- gure 1; - la figure 3 représente le système d'électrodes avec les cloisons supplémentaires installées dans les espaces interélectrodes; - la figure 4 représente une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3. L'appareil d'éouration électrochimique de liquides pollués comporte (figure 1) une chambre d'électrocoagula- tion 1 réalisée sous forme d'un tube dans la partie infé- rieure duquel est disposé un système d'électrodes en pla- que soluble 2, par exemple en aluminium, muni de cloisons 3 en matériau isolant, laquelle chambre est munie d'une tubulure 4 d'amenée de liquide pollué et d'une tubulure d'amenée d'électrolyte. La chambre d'électrocoagulation est installée dans la chambre de décantation 6 et est munie d'une tubulure 7 d'évacuation de liquide pollué, d'une tubjilure 8 d'évacuation de boue, et d'une tubulure 9 d'évacuation d'une partie du liquide épuré dans la chambre d'électrocoagulation 1 par l'intermédiaire de la conduite 10. Les cloisons 3 sont fixées aux électrodes 2 à l'aide des éléments de fixation 11. Des bornes 12 servent à amener le courant électri- que aux électrodes 2. La figure 1 représente également un mélangeur 13 servant à obtenir l'électrolyte, une pompe 14 d'amenée d'électrolyte dans la chambre d'élec- trocoagulation 1 et un dispositif 15 d'évacuation de l'écume de l'appareil. L'une des variantes possibles de réalisation des éléments de fixation 11 est montrée dans la figure 2 sur laquelle les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes organes que sur la figure 1. Dans la figure 3 est montré le système d'électrodes solubles 2 avec cloisons supplémentaires 16 installées dans les espaces interélectrodes en les divisant en canaux verticaux nombreux 17 qu'on peut bien voir dans la figure4. L'appareil d'épuration électrochimique d'un liquide pollué fonctionne comme suit. Avant de procéder à l'épuration de liquide pollué, les cavités de la chambre d'électrocoagulation 1 et de la chambre de décantation 6 sont remplies d'électrolyte par la tubulure 5 (eau industrielle contenant une quantité peu importante d'acide chlorhydrique ou de chlorure de sodium). Aux bornes 12 est appliqué un courant électrique qui en parcourant les électrodes solubles 2 et l'électro- lyte provoque, à la surface des électrodes 2, la formation d'hydroxydes d'aluminium et de bulles de gaz (hydrogène et oxygène) montant vers la partie supérieure de chambre d'é- lectrocoagulation 1. Environ 25 à 30 secondes après l'ame- née du courant électrique aux électrodes 2, le liquide pollué est amené dans la chambre d'électrocoagulation 1 par la tubulure 4. Le liquide pollué et les hydroxydes d'aluminium interagissant, on constate une coagulation des particules d'impuretés contenues dans le liquide à épurer accompagnée de la formation d'agrégats desdites particules qui, ensuite, sont entraînés par les bulles de gaz vers Jle haut de la chambre électrocoagulation 1. Le liquide ainsi traité parvient dans la chambre de décanta- tion 6 o a lieu la séparation de l'écume et de la boue du liquide pollué. L'écume est évacuée de l'appareil par le dispositif 15, la boue, par la tubulure 8 et le liqui- de épuré est évacué par la tubulure 7. Une partie du li- quide épuré parcourt la tubulure 9 et la conduite 10 pour être amené, à l'aide de la pompe 14, dans le mélangeur 13 o est également amenée la quantité nécessaire d'acide chlorhydrique ou de chlorure de sodium en vue d'obtenir l'électrolyte envoyé ensuite dans la chambre d'électrocoa- gulation 1 par tubulure 5. Pour l'épuration d'un liquide contenant de l'huile, des corps gras, des produits pétroliers, il est avantageux d'ajouter, au cours de l'épuration, de l'acide chlorhy- drique au liquide à épurer. Cela permet de diminuer la stabilité chimique des impuretés. La présence, dans l'appareil, des cloisons 3, 16 permet de diminuer considérablement l'intensité de l'agré- gation des hydroxydes du métal (des coagulants) des élec- trodes solubles 2 et des bulles de gaz, ce qui permet d'augmenter le coefficient de leur utilisation et, par conséquent, de diminuer la consommation d'énergie électri- que nécessitée par l'épuration. La consommation des élec- trodes 2 baisse, tandis que le rendement de l'appareil d'épuration électrochimique d'un liquide pollué s'accroit. Par exemple, l'appareil peut comporter une chambre de décantation cylindrique 6 d'un diamètre de 1,0 mm et d'une hauteur de 1,2 m, une chambre d'électrocoagulation 1 ayant la forme d'un tuyau d'un diamètre de 0,3 m et d'une hauteur de 3,0 m dans la partie inférieure duquel, à 0,6 m de la tubulure 4, sont fixées dix paires d'élec- trodes en plaque d'aluminium 2 d'une surface travaillante de 3 m 2 au total, la distance entre l'anode et la cathode de chaque paire étant de 12 mm. Dans cet appareil, on ins- talle des cloisons 3 et 16 en vinyplaste, les cloisons 3 présentent une hauteur de 0,5 m, leurs épaisseur et lar- geur étant égales à celles des électrodes 2; les cloi- sons 16 présentent une épaisseur de 3 à 4 mm, une hauteur égale égale à celle des électrodes 2 avec les cloisons 3, une largeur de 12 mm et sont disposées à 10 cm les unes des autres. Un courant continu d'une tension de 12 V et d'une densité de 10 mA/cm2 est amené aux électrodes 2. On peut épurer un liquide de coupe sans interfaces visibles et qui n'est qu'une eau usée très concentrée avec une stabi- lité considérable de liaisons chimiques des impuretés, ces dernières étant en quantité de 3 à 5 g/l. La consommation d'énergie électrique n'est que de 2,0 kWOh et celle d'aluminium des électrodes de 90 g/m3; le rendement de l'appareil était de 6,0 à 7,0 m3/h. Le liquide épuré contient 18 à 25 mg/l d'impuretés. L'analyse de la boue prélevée de l'appareil montre que l'utilisation d'hydroxyde d'aluminium était de 75 à 80 % sur le total de sa consommation. L'appareil d'après le certificat d'auteur URSS n 644733 a les caractéristiques suivantes en cas d'épu- ration d'un liquide analogue - rendement 5,2 à 6,0 %h; - consommation d'énergie électrique: 2,5 kW3h - consommation d'aluminium: 160 g/m3; - - utilisation d'hydroxyde d'aluminium: 55 à 60 %. Bien entendu, l'invention n'est 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 moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinai- sons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1i Appareil d'épuration électrochimique de liqui- des pollués, comportant une chambre de décantation avec une tubulure d'évacuation du liquide épuré, laquelle chambre communique avec une chambre d'électrocoagulation dans la partie inférieure de laquelle est disposé un système d'électrodes solubles, cette chambre étant munie d'une tubulure d'amenée de liquide pollué disposée au- dessus dudit système d'électrodes solubles, et d'une tubulure d'amenée d'électrolyte disposée au-dessous du système d'électrodes solubles, caractérisé en ce que dans la partie inférieure de la chambre d'électrocoagu- lation sont installées des cloisons en matériau isolant, destinées à baisser l'intensité de mélange des flux de liquide montant vers le haut de la chambre d'électrocoa- gulation. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cloisons en matériau isolant sont disposées entre la tubulure d'amenée de liquide pollué et le système d'électrodes solubles de manière à former des canaux en forme de fentes qui prolongent les espaces interélectrodes. 3. Appareil suivant les revendications 1 ou 2, ca- ractérisé en ce qu'il est muni de cloisons supplémentaires disposées dans les espaces interélectrodes de manière à les diviser en de nombreux canaux verticaux.