Brevet FR2496081A1 — publié le 19820618

APPAREIL D EPURATION ELECTROCHIMIQUE DE LIQUIDES POLLUES. L'invention se rapporte à des dispositifs d'épuration de liquides et, plus précisément, à un appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués. L'invention peut être utilisée pour l'épuration de liquides pollues par des matières organiques, solides en suspension, agents tensioactifs, etc. Elle s'applique tout particulieremont et de la façon la plus rationnelle a l'épuration des liquides pollués par des polymères et des produits pétroliers, par exemple, d'eaux usées contenant des liquides de coupe. Il est un fait que dans les dernières années, les appareils d'épuration de liquides pollués, basés sur les techniques d'épuration électrochimique et, plus particulièrement, les appareils basés sur les techniques d'épuration par flottation et coagulation électriques se sont tout particulièrement répandus grâce a leurs large intérêt technologique. il semble que les appareils pour la mise en oeuvre de procédés discontinus ou continus d'épuration électrochimique de liquide aient le plus d'avenir. Un appareil connu d'épuration électrochimique de liquide pollué décrit dans le Certificat d'auteur d'U.R.S.S. No. 407844, publié le 10 décembre 1973, comprend une chambre de décantation communiquant avec une chambre de coagulation électrique installée à l'intérieur de la chambre de décantation. La chambre de coagulation électrique est munie d'électrodes solubles et d'une tubulure d'amenée du liquide pollué disposée au-dessous desdites électrodes. La chambre de décantation est munie d'une tubulure d'évacuation du liquide épuré. Lors de l'épuration, le liquide pollué par des additions électrolysantes (acide chlorhydrique, chlorure de sodium) passe entre les électrodes solubles mises sous tension et on assiste a la formation d'hydroxydes du métal dont sont formées les électrodes solubles, lesdits hydroxydes coagulant les impuretés contenues dans le liquide pollué. Le liquide à épurer passe ensuite de la chambre de coagulation électrique dans la chambre de décantation ou il se sépare de la boue le liquide et la boue sont ensuite évacués sous la forme de courants distincts. Baignées par le liquide à épurer, es électrodes se voient polluées progressivement, ce qui accélère la passivation des électrodes et, par consaquent, augmente la consommation d'énergie électrique et nécessite des nettoyages fréquents des électrodes; ces inconvénients s'expriment par une diminution du rendement de l'appareil. Le brevet d'invention du Japon No. 52-i4397 décrit un appareil comportant une chambre de coagulation électrique qui n'est utilisée que pour la formation des coagulants lors de l'amenee de l'electrolyte dans cette chambre tandis que l'épuration du liquide est effectuée dans une autre chambre ou le liquide à épurer introduit est mélangé a l'eiectrolyte contenant les coagulants provenant de la chambre de coagulation électrique. L'appareil selon ce mode de construction assure une diminution sensible des dépôts dtimpuretes sur la surface des électrodes. Cependant, cet appareil connu ne permet pas de mettre en oeuvre tout le pouvoir de coagulation et de flottation des électrodes car, lors du passage de l'électrolyte de la chambre de coagulation électrique dans la chambre de décantation, se produit une agrégation des coagulants (hydroxydes du métal des électrodes solubles) et des bulles de gaz se formant à lq surface des électrodes solubles, ce qui diminue leur surface spécifique et, par conséquent, leurs capacité respectives de coagulation et de flottation. Tous les facteurs sus-mentionnés nuisent au rendement de cet appareil, car une partie considérable de coagulants et des bulles de gaz formés ne sont pas utilisés pour l'épuration du liquide. On connaît du certificat d'auteur d'U.R.S.S. No. 644738 du 30 Janvier 1979, des appareils dans lesquels le liquide à traiter est amené dans une chambre de coagulation électrique par une tubulure disposée au-dessus des électrodes, tandis que l'électrolyte passe entre les électrodes. Dans ces appareils, l'épuration du liquide est effectuée pratiquement sans qu'aucune pollution des électrodes ou altération de leur pouvoir de coagulation et de flottation ne se produise; il en résulte, en fait, que le rendement de ces appareils est plus élevé que celui de l'appareil précé- demment décrit. Ainsi, par exemple, un appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués, du type en question, comprend une chambre de décantation présentant une tubulure d'évacuation du liquide épuré, ladite chambre de décantation communiquant avec une chambre de coagulation électrique disposée en son intérieur et ayant la forme d'un tube logeant dans sa partie inférieure un système d'électrodes solubles, et comportant une tubulure d'amenée du liquide pollué, di sposée au-dessus du système d'électrodes solubles. La tubulure d'amenée du liquide pollué doit être installée à une distance des électrodes suffisante pour éviter leur pollution par les impuretés contenues dans le liquide pollué. Par exemple, dans le cas ou l'on emploie une tubulure de forme cylindrique, cette distance est de l'ordre de 1 à 7d, "d" étant le diamètre de la tubulure. Cet appareil selon ce Certificat d'auteur d'U.R.S.S. No. 644738 a l'inconve- nient de donner lieu à un rendement faible; de consommer trop d'énergie electrique et de nécessiter une trop forte consommation d'électrodes solubles, surtout dans le cas de traitement de liquide très pollué (concentration d'impuretés de l'ordre de 2000 mg/l et plus). Pour traiter un tel liquide, il faut employer un courant électrique de densité élevée (1,5 à 2,5 A/dm2); de ce fait, on assiste à la formation d'une grande quantité d'écume (jusqu'a 30 à 40% de volume du liquide traité) contenant des hydroxydes du métal des électrodes (de 10 à 15%), lesdits hydroxydes possédant un bon pouvoir d'absorption et de coagulation. Cependant, l'écume ainsi formée n'est pas mise en jeu, dans cet appareil et se voit évacuée hors de l'appareil au fur et a mesure de son accumulation. L'invention a pour objet un appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués à rendement élevé et à consommation spécifique d'énergie électrique diminuée qui résultent d'une meilleure utilisation de l'écume formée contenant une quantité jmportante de coagulants. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un appareil d'épuration électrochimique de liquides pollues, du type comprenant une chambre de decantation comportant des tubulures d'évacuation du liquide épuré et de la boue, ladite chambre de décantation communiquant avec une chambre de coagulation électrique disposée à l'intérieur de la chambre de coagulation et présentant une tubulure d'amenée de l'électrolyte, une tubulure d'amenée du liquide pollué et un système d'électrodessolubles dispose au-dessous de la tubulure d'amenée du liquide pollué, cet appareil étant caractérisé en ce oue les parois de la chambre de coagulation électrique présentent des orifices disposés suivant son périmètre au-dessous du niveau du liquide contenu dans la chambre de décantation, et en ce qu'il est en outre muni d'injecteurs destinés a envoyer au moins une partie de l'écume se trouvant dans la partie supérieure de la chambre de coagulation électrique dans la partie supérieure de la chambre de décantation, ces injecteurs étant reliés à une source de gaz comprime et ayant, chacun, une tubulure de prise d'écume et une tuyère dont l'extrémité est située dans l'un des orifices pratiqués dans les parois de la chambre de coagulation électrique précitée. L'appareil selon ce mode de construction permet d'ameliorer le rendement de l'épuration ainsi que de diminuer la consommation spécifique d'entre gie électrique du fait qu'il permet une utilisation plus complète de l'écume produite qui contient une quantité importante de coagulants. Il est rationnel d'installer dans la chambre de décantation, au-dessous des orifices pratiquas dans les parois de la chambre de coagulation électrique, un système d'électrodes insolubles destiné à stimuler la montéedes impuretés et des coagulants contenus dans le liquide provenant de la chambre de coagulation électrique. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure 1 représente une coupe longitudinale de l'appareil d'épuration électrochîmique de liquides pollués selon l'invention. La Figure 2 présente, à échelle agrandie, une vue de l'ensemble montré par le cercle A sur la Figure 1. La Figure 3 présente, à échelle agrandie, la chambre de coagulation électrique, vue en coupe, suivant les lignes III-III de la Figure 1. L'appareil d'épuration electrocuimique de liquides pollués représenté Figure 1 comprend une chambre de décantation 1 et une chambre de coagulation électrique 2, en partie logée dans cette dernière. La chambre de coagulation électrique selon l'invention se présente sous forme d'un tube vertical dont le bout supérieur est ouvert, ledit tube logeant, dans sa partie inférieure, un système 3 d'électrodes solubles. Une tubulure 4 disposée au-dessus du système 3 d'électrodes solubles sert à amener le liquide pollué dans la chambre de coagulation électrique 2. Au-dessous du système 3 d'électrodes est disposée une tubulure 5 d'amenée de l'électrolyte dans la chambre de coagulation électrique 2. La partie supérieure de la chambre de décantation 1 comporte une tubulure 6 d'évacuation du liquide épuré hors de l'appareil, tandis que sa partie inférieure comporte une tubulure 7 d'évacuation de la boue. La chambre de décantation 1 loge une cloison tubulaire de séparation 8 dont l'extrémité supérieure est approximativement au même niveau que l'extré- mité ouverte de la chambre de coagulation électrique 2, tandis que l'extré- mite inférieure de la cloison sus-mentionnée n'atteint pas le fond de la chambre de décantation, et donc, forme un passage annulaire pour le liquide à épurer. Pour évacuer l'écume, on peut utiliser un dispositif 9 de type connu. Selon l'invention, dans les parois de la chambre de coagulation électrique 2 sont pratiqués des orifices 10, disposés suivant son périmètre audessous du niveau du liquide contenu dans la chambre de décantation 1. L'appareil est doté d'injecteurs d'air il (cf. les Figures 2 et 3) servant à envoyer au moins une partie d'écume de la partie supérieure de la chambre de coagulation électrique 2 dans la partie supérieure de la chambre de décantation 1. Les injecteurs 11 sont installés de maniée à permettre a leurs tuyères 12 d'être insérées dans des orifices respectifs 10 (Figure 3). Les injecteurs 11 (Figures 1 et 3) sont reliés à une source de gaz comprimé (non représentée) par une tubulure 13. Il est rationnel que le gaz en question soit de l'air comprimé. Chacun des injecteurs 11 a une tubulure 14 de prise d'écume de la partie supérieure de la chambre de coagulation électrique 2. Le mode préféré de réalisation de l'appareil représenté figure 1 comprend des électrodes insolubles 15, 16, installées dans la chambre de décantation 1, au-dessous des orifices 10 pratiqués dans les parois de la chambre de coagulation électrique 2. L'électrode 15 est branchée à la borne positive 17 d'une source de courant continu (non représentée), tandis que l'électrode 16 est branchée à sa borne négative 18. Les électrodes 15, 16, peuvent être des disques perforés en acier inoxydables. La distance entre les électrodes 15 et 16 est de 10 à 20 mm. La polarité de branchement des électrodes telle que représentée sur le dessin correspond au mode préféré de réalisation. L'appareil comprend aussi une tubulure 19 d'évacuation hors de la chambre de décantation 1 des agrégats non coagulés formés d'impuretés et d'hydroxydes. L'appareil fonctionne de la manière suivante. Ayant traitement du liquide, les cavités des chambres de coagulation électrique et de décantation sont remplies d'électrolyte (eau industrielle additionnée de petites quantités de HCl ou de NaCl), ensuite, les électrodes 3, 15, 16, sont mises sous tension et un certain temps après (25 a 30s), on amène dans l'appareil, par la tubulure 4, le liquide à épurer; le liquide est amené dans la cavité de la chambre de coagulation électrique 2 ou il se répartit suivant son volume. En même temps que se produit l'amenée du liquide pollué, on alimente les injecteurs 11 en air comprime. Lors de la dissolution anodique des électrodes solubles 3, on assite a une formation des hydroxydes du métal correspondant et a un dégagement de bulles de gaz. Ensuite, les hydroxydes métalliques sont transportés par des bulles de gaz (hydrogène) vers le haut de la chambre de coagulation électrique 2 et, au ccntact du courant du liquide pollué, provoquent la coagulation des impuretés contenues dans le liquide. Ainsi traité, le liquide contenant les agrégats d'impuretés coagulées et les hydroxydes passe entre les tuyères 12 et les parois des orifices 10 dans la zone médiane de la chambre de décantation et, sous l1effet des jets d'air comprimé sortant des tuyères 12, est réparti régulierelilent dans cette chambre. Simultanément à l'air comprime, pénètre dans la chambre de décantation par les tubulures 14 et les tuyères 12 de l'écume accumulée dans la partie supérieure de l'appareil et contenant, elle aussi, des hydroxydes actifs.En se mélangeant avec le liquide passant entre les tuyères 12 et les parois des orifices 10, l'écume contribue à améliorer la coagulation des impuretés et, de ce fait, à utiliser plus complètement les hydroxydes en question. Lors du passage des agrégats #non-coagulés formés d'impuretés et dshydro- xydes contenus dans le liquide, entre les électrodes 3 se fixent sur ceux-ci les bulles de gaz qui se forpent d la surface de ces électrodes, de sorte qu'ils soient entraînés puis évacués par la tubulure 19 à mesure qu'ils s'accumulent. Le liquide épuré passe dans le labyrinthe, formé dans le décanteur par la cloison verticale 8, et est évacué par la tubulure 6 hors de l'appareil. Une partie de ce liquide peut être renvoyée dans le compartiment inférieur de la chambre de coagulation électrique 2. L'écume accumulée dans la partie supérieure de l'appareil est évacuée à l'aide du dispositif 9. La boue accumulée dans le décanteur lors du fonctionnement de l'appareil est évacuée par la tubulure 7. Les essais ont démontré que cet appareil permet une utilisation plus complète des produits de dissolution des électrodes et du pouvoir de coagulation de l'écume; cet appareil conduit à une augmentation du rendement de l'épuration de 15 à 35% (la plus grande valeur étant obtenue pour des liquides ayant une teneur en impuretés élevée), à une consommation a'energ-ie élec- trique réduite de 1,25 à 1,4 fois et à une consommation d'électrodes solubles diminuée de 1,3 à 1,4 fois. Le degré total d'épuration est de 98,9 à 99,4%. De plus, l'amenée dans le décanteur du liquide pulvérisé à l'aide d'air comprimé, crée des conditions pour une meilleure coagulation des restes d'imsûretés, ce qui permet de diminuer de 1,8 à 2,0 fois la consommation d'énergie électrique par le système d'électrodes insolubles. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux rodes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Appareil d'épuration électrochimique de liquides pollues, du type comprenant une chambre de décantation (1) comportant des tubulures (6, 7) d'évacuation du liquide épuré et de la boue, ladite chambre de décantation (1) communiquant avec une chambre de coagulation électrique (2) disposée à l'intérieur de la chambre de décantation (1) et présentant une tubulure (4) d'amenée du liquide pollué, une tubulure (5) d'amenée de l'électrolyte et un système (3) d'électrodes solubles disposé au-dessous de la tubulure d'amenée du liquide pollué, cet appareil étant caractérisé en ce que les parois de la chambre (2) de coagulation présentant des orifices (10) disposés suivant son périmètre au-dessous du niveau du liquide contenu dans la chambre de décantation, et en ce qu'il est en outre muni d'injecteurs (,1) destinés a envoyer au moins une partie de l'écume se trouvant dans la partie supérieure de la chambre de coagulation électrique (2) dans la partie supérieure de la chambre (1) de décantation électrique, ces injecteurs (11) étant reliés a une source de gaz comprimé et présentant chacun une tubulure 14 de prise d'écume et une tuyère (12) dont l'extrémité est située dans l'un des orifices (10) pratiqués dans les parois de la chambre de coagulation électrique précitée. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est en outre muni d'un système d'électrodes (15) insolubles logé dans la chambre de décantation (1) au-dessous des orifices pratiqués dans les parois de la chambre de coagulation électrique (2) et destiné a stimuler la montée des coagulants contenus dans l'écume provenant de la chambre de coagulation électrique (2).