Brevet FR2489805A1 — publié le 19820312

24898O0 Appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués. L'invention se rapporte aux appareils d'épuration de liquides pollués et, plus précisément, aux appareils d'épuration électrochimique de liquides pollués. L'invention peut être utilisée pour l'épuration de liquides pollués par des matières organiques, des suspen- sions mécaniques, des agents tensioactifs, etc. Il est avantageux d'appliquer l'invention pour épuration de liquides pollués par des polymères et des produits pétroliers, par exemple, ou par des eaux usées contenant des huiles et des matières grasses. Les appareils d'épuration connus à ce jour sont le plus souvent des appareils qui mettent en oeuvre des techniques d'épuration par flottation électrique et coa- gulation électrique, ceci en raison de leurs possibilités technologiques élevées. On connait des appareils réalisant des procédés dis- continus ou continus d'épuration électrochimique du li- quide. Ces derniers semblent devoir être le plus appliqués. On connait un appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués (certificat d'auteur URSS NO 407844) comprenant une chambre de décantation communiquant avec une chambre de coagulation électrique installée à son in- térieur, les deux chambres étant remplies d'électrolyte. La chambre de coagulation électrique abrite des électrodes solubles et est munie d'une tubulure d'amenée du liquide pollué disposée au-dessous de ces électrodes. La chambre de décantation est munie d'une tubulure d'évacuation du liquide épuré. Lors de l'épuration, le liquide pollué con- tenant des adjuvants électrolysants (NaCl, HC1) traverse l'espace entre les électrodes solubles mises sous tension, ce qui provoque une formation d'hydroxydes du métal des électrodes solubles qui coagulent les impuretés contenues dans le liquide pollué. Ensuite, le liquide passe de la chambre de coagulation électrique dans la chambre de dé- cantation o la boue est séparée du liquide, après quoi la boue et le liquide épuré sont évacués séparément. Baignées par le liquide à épurer, les électrodes sont polluées, ce qui accélère la passivation des élec- trodes et, par conséquent, augmente les dépenses d'éner- gie électrique, baisse la qualité de l'épuration et de- mande un nettoyage fréquent, tout cela nuisant au rende- ment de l'appareil. On connaît un appareil (brevet Japon No 52-14397) dont la chambre de coagulation électrique ne sert qu'à obtenir des coagulants par l'amenée de l'électrolyte pur dans cette chambre, tandis que l'épuration du liquide est effectuée dans une autre chambre o le liquide à épurer est mélangé avec l'électrolyte contenant des coagulants, ce liquide étant amené de la chambre de coagulation élec- trique. Une telle conception de l'appareil permet de dimi- nuer sensiblement les dépôts sur la surface des électrodes. Cependant, cette construction n'utilise pas toutes les pos- sibilités de coagulation et de flottation des électrodes, car, lors de la formation des coagulants et du passage de l'électrolyte contenant ces coagulants depuis la chambre de coagulation électrique vers la chambre de décantation, on constate une agrégation des coagulants (hydroxydes du métal des électrodes solubles et bulles de gaz se formant sur la surface des électrodes solubles), ce qui diminue leur surface spécifique et, par conséquent, le pouvoir de coagulation et de flottation des électrodes. On connaît un appareil d'épuration électrochimique des eaux usées (certificat d'auteur URSS N0644.738 compre- nant une chambre de décantation avec une chambre de coagu- lation électrique installée coaxialement à son intérieur. L'appareil est doté de tubulures d'amenée et d'évacuation de. l'eau, et d'une tubulure d'amenée de l'électrolyte à la chambre de coagulation électrique. La chambre de coagulation électrique abrite, dans sa partie inférieure, des électrodes solubles qui, sous l'effet d'un courant électrique, génèrent des ions du mé- tal qui coopèrent avec les produits de l'hydrolyse de l'eau pour former des hydroxydes du métal. Ces hydroxydes du métal sont entraînés vers le haut par des bulles de gaz, c'est-à-dire de l'espace inter- électrode dans la zone d'amenée du liquide pollué de la chambre de coagulation électrique, et, en coopérant avec des impuretés, lesdits hydroxydes coagulent ces dernières en agrégats de particules qui montent dans la partie supé- rieure de la chambre de coagulation électrique. Dans un tel appareil, la coagulation des impuretés du liquide pollué s'effectue en présence d'une quantité excessive d'hydroxydes du métal. Une partie de ces hydro- xydes ne parviennent pas à interagir avec les impuretés du liquide pollué et, mélangés avec l'écume formée, ces hydro- --xydes sont évacués hors de l'appareil. Une autre partie des hydroxydes du métal, de 7 à 18 % environ, qui ne sont pas parvenus à interagir avec les impuretés du liquide pollué, passent avec ce liquide de la chambre de coagulation élec- trique dans la chambre de décantation pour être entraînés par un courant de liquide et évacués hors de l'appareil. Une partie d'impuretés arrivent dans la chambre de décan- tation avec les hydroxydes du métal. Le liquide passe directement sur la surface de la chambre de coagulation électrique, d'o il vient dans la chambre de décantation pour y être réparti principalement dans les parties inférieure et médiane. La présence d'une telle quantité d'hydroxydes du métal, de 10 à 20 mg/l, nuit à la qualité d'épuration du liquide et augmente les dépenses spécifiques d'électrodes solubles et d'énergie électrique. L'invention vise un appareil d'épuration électro- chimique de liquides pollués dont la construction permet d'améliorer la qualité d'épuration, grâce à une répartition plus régulière du liquide à épurer dans la chambre de dé- cantation et à une intensification simultanée de la flotta- tion des impuretés et des hydroxydes du métal des élec- trodes solubles passant dans la chambre de décantation. L'appareil d'épuration électrochimique conforme à l'invention comprenant une chambre de décantation avec une tubulure d 'évacuation du liquide épuré, ladite chambre communiquant avec une chambre de coagulation électrique qui est munie d'une tubulure d'amenée du liquide pollué et d'une tubulure d'amenée de l'électrolyte et qui abrite, dans sa partie inférieure, un système d'électrodes solu- bles, et il est caractérisé en ce que, dans la partie su- périeure de la chambre de décantation et au-dessous de l'extrémité ouverte de la chambre de coagulation électri- que, est installé un système d'électrodes insolubles au- dessus desquelles est installé un distributeur présentant des orifices et des canaux pour permettre au liquide de passer de la chambre de coagulation électrique dans la chambre de décantation et pour assurer l'évacuation de _l'écume et du gaz hors de ces mêmes chambres. Le fait d'installer des électrodes insolubles dans la partie supérieure de la chambre de décantation assure un dégagement des bulles de gaz remontant à la surface du- liquide avec les hydroxydes du métal et les particules non coagulées d'impuretés contenues dans le liquide passant de la chambre de coagulation électrique dans la chambre de décantation, lesdites bulles de gaz formant l'écume qui est ensuite évacuée hors de l'appareil. Il est avantageux de réaliser le distributeur sous forme de deux parois présentant des orifices répartis ré- gulièrement o sont insérées des tubulures d'évacuation de l'écume et du gaz hors de la chambre de décantation, une desdites parois étant installée au-dessus de l'extré- mité ouverte de la chambre de coagulation électrique et présentant des orifices au-dessus de cette dernière, les- dits orifices servant à évacuer l'écume et le gaz hors de la chambre de coagulation électrique, tandis que l'autre paroi est installée au-dessous de l'extrémité ouverte de la chambre de coagulation électrique et présente des ori- fices répartis régulièrement entre les tubulures et ser- vant au passage du liquide à partir de la chambre de coa- gulation électrique dans la chambre de décantation.- Le fait d'installer un tel distributeur permet d'as- surer une répartition régulière du liquide quittant la chambre de coagulation électrique sur toute la section transversale de la partie supérieure de la chambre de décantation et une évacuation simultanée de l'écume hors de la chambre de décantation o elle arrive lors du pas- sage du liquide. 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 représente une coupe de l'appareil d'épuration électrochimique de liquides pollués conforme ---à l'invention; - la figure 2 représente, à échelle agrandie, le détail I encerclé sur la figure 1. L'appareil d'épuration du liquide pollué comprend une chambre de coagulation électrique 1 réalisée sous forme de tube et ayant, dans sa partie inférieure, un sys- tème 2 d'électrodes solubles ainsi qu'une tubulure 3 d'ame- née du liquide pollué et une tubulure 4 d'amenée de l'élec- trolyte. La tubulure 3 d'amenée du liquide pollué est dis- posée au-dessus du système 2 d'électrodes solubles tandis que la tubulure 4 d'amenée de l'électrolyte est disposée au-dessous du système 2 d'électrodes solubles. La partie supérieure-de la chambre de coagulation électrique 1 est insérée dans la chambre de décantation 5. La chambre de décantation 5 est munie d'une tubu- lure 6 d'évacuation du liquide épuré ainsi que d'une tubu- lure 7 d'évacuation de la boue accumulée dans cette cham- bre. La chambre de décantation 5 abrite, dans sa partie supérieure, au-dessous du bout de la chambre de coagula- tion électrique 1, un système d'électrodes insolubles réa- lisées sous forme de plaques perforées en acier inoxydable dont une est connectée à la borne positive d'une source de courant, tandis que l'autre est connectée à la borne néga- tive. Au-dessus de ces plaques, sur toute la section de la chambre 5, est installé un distributeur ayant deux parois , 11. La paroi supérieure 10 est disposée au-dessus de l'extrémité ouverte de la chambre de coagulation électri- que 1 et présente un orifice 12 disposée au-dessus de la chambre de coagulation électrique 1 et servant à évacuer l'écume et le gaz hors de cette chambre. La naroi inférieure 11 est disposée au-dessous de l'extrémité ouverte de la chambre de coagulation électri- que 1 et présente des orifices 13 répartis régulièrement sur toute la surface de cette paroi et servant au passage du liquide de la chambre de coagulation électrique 1 dans la chambre de décantation 5. Les parois supérieure et inférieure 10, 11 sont reliées entre elles par des tubulures 14 réparties régu- lièrement entre les orifices 13 et servant de canaux de sortie Pour évacuation de l'écume hors de la chambre de décantation 5 o elle arrive avec le liquide amené après être formée pendant la flottation des impuretés du liquide dans la chambre de décantation. Au-dessus du distributeur est installé un disposi- tif 15 d'évacuation de l'écume et du gaz hors de l'appa- reil. Le dispositif 15 est relié à une tubulure 16 servant à évacuer hors de la chambre de décantation 5 une partie des impuretés séparées du liquide lors de sa démixtion, par exemple l'huile. L'amenée de l'électrolyte dans la chambre de coa- gulation électrique 1 par la tubulure 4 est effectuée à l'aide d'un dispositif d'éjection ou d'une pompe. En tant qu'électrolyte peut être utilisé,,dans certains cas, le liquide épuré évacué hors de l'appareil. L'appareil fonctionne de la manière suivante La chambre de coagulation électrique 1 et la cham- bre de décantation 5 sont remplies d'électrolyte (par exemple eau industrielle additionnée d'acide chlorhydrique ou de chlorure de sodium) à l'aide du dispositif 17 par la tubulure 4. Ensuite, le système d'électrodes solubles 2 et le système d'électrodes insolubles comprenant les plaques perforées 8, 9 sont mis sous tension. Le liquide pollué est amené, 25 s à 30 s après, par la tubulure 3, dans la chambre de coagulation électrique 1. Le courant électrique, en passant à travers l'électrolyte, dissout les électrodes et entraîne une formation, sur la surface des électrodes 2, d'un gaz (hydrogène) transportant les hydroxydes du métal de l'espace interélectrode dans la zone d'amenée du li- quide pollué. Les hydroxydes du métal coagulent les impu- retés conténues en état colloïdal dans le liquide pollué en formant les agrégats de ces particules. Ensuite, ces particules sont transportées par des bulles de gaz vers le haut de la chambre de coagulation électrique 1 et éva- cuées de cette chambre par l'orifice 12 sous forme d'écume. Le liquide traité contenant les agrégats d'impure- tés coagulées, les hydroxydes du métal et les restes de l'écume passe pardessus l'extrémité supérieure de la chambre de coagulation électrique 1 dans l'espace entre les parois 10, 11 du distributeur. Le liquide, en se ré- pandant sur la paroi inférieure 11, arrive à traeers les orifices 13 de cette paroi dans la chambre de décantation pour être réparti régulièrement sur toute la section transversale de cette chambre. Lors du passage du liquide entre les électrodes insolubles réalisées en forme de dis- ques perforés 8, 9 les hydroxydes du métal, les restes des impuretés et de l'écume contenus dans ce liquide sont transportés par des bulles de gaz provenant de ces élec- trodes, montent en flottant pour arriver, par des canaux des tubulures 14, sur la paroi supérieure 10 d'o ils sont évacués hors de l'appareil par le dispositif 15. La fraction liquide formant flotteur, par exemple l'huile, s'accumule sur la surface du liquide dans la chambre de décantation 5 et quitte l'appareil par la tu- bulure 16. La boue accumulée lors du fonctionnement de l'appa- reil est évacuée par la tubulure 7. Lors de l'épuration d'un liquide contenant des huiles dissoutes, des matières grasses, des produits pé- troliers, des polymères, des agents tensio-actifs, il est rationnel d'ajouter des électrolytes à ce liquide à épu- rer, ce qui diminue la stabilité chimique des émulsions et des colloïdes. Dans ce cas, il est possible d'utiliser; en tant qu'électrolyte amené par la tubulure 4 dans la chambre de coagulation électrique, le liquide épuré évacué de la chambre de décantation 5. Le fait d'installer dans la chambre de décantation à la fois le système d'électrodes insolubles et le dis- tributeur, permet d'améliorer la qualité de l'épuration grâce à une diminution de la teneur du liquide épuré en impuretés, y compris les hydroxydes du métal. Par exemple, l'appareil comprend une chambre de -coagulation électrique 1, réalisée sous forme d'un tube mesurant 0,3 m de diamètre et 3,0 m de hauteur, ledit tube abritant, dans sa partie inférieure, à la distance de 0,6 m de la tubulure 3 d'amenée du liquide pollué dans l'appareil, 10 paires d'électrodes laminaires 2 en alumi- nium ayant une surface utile totale de 3 m2, la-distance entre la cathode et l'anode de chaque paire étant de lOmm, ainsi qu'une chambre de décantation 5 cylindrique mesurant 1 m de diamètre et 1,2 m de hauteur disposée à la distance de 0,5 m au-dessous de l'extrémité de la chambre de coagu- lation électrique 1; le système d'électrodes insolubles prévu selon l'invention est réalisé sous forme de disques perforés 8, 9 en acier inoxydable distantes l'une de l'au- tre de 12'mm. Au-dessus des électrodes insolubles est installé un distributeur comprenant des parois 10, 11 reliées en- tre elles par des tubulures 14. Le système d'électrodes solubles 2 a été alimenté en courant continu à une tension de 12 V et à une densité de 10 mA/cm, tandis que le système d'électrodes insolu- bles a été alimenté en courant continu à une tension de 12 V et à une densité de 6 mA/cm. On épurait des eaux usées, en l'occurrence un liquide de coupe très concentré avec une teneur en impuretés de 3 à 5 g/l. De telles eaux usées sont des émulsions du type huile dans l'eau, stabi- lisées par différents émulsifiants et caractérisées par une stabilité d'agrégation considérable et par le fait qu'elles ne se séparent pas spontanément pendant une lon- gue période de temps. Les dépenses d'énergie électrique étant de 2,0 à 2, 2 kWh/m et les dépenses d'électrodes en aluminium étant de 85 à 100 g/m, le rendement de l'appa- reil a été de 6,0 à 7,0 m 3/h. La teneur du liquide épuré en impuretés a été de 18 à 25 mg/l et en hydroxydes d'alu- minium de 8 à 10 mg/l. Le liquide épuré à l'aide de l'appareil selon le certificat d'auteur NI 644738 présentait une teneur en impuretés de 45 à 55 mg/l et en hydroxydes d'aluminium de 27 à 30 mg/l. Le liquide épuré de cette manière dans l'appareil a été passé, pour être épuré définitivement, à travers trois filtres à sable quartzeux reliés en série, les hau- teurs des couches de sable quartzeux étant de 1,2 m, 1,Om et 0,8 m respectivement. 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 com- prend tous les moyens constitutifs des équivalents tech- niques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Appareil d'épuration électrochimique de liqui- des pollués, comprenant une chambre de décantation (5) avec une tubulure d'évacuation du liquide épuré (6), la- dite chambre communiquant avec une chambre de coagulation électrique (1) qui est munie d'une tubulure d'amenée du liquide pollué (3) et d'une tubulure d'amenée de l'élec- trolyte (4) qui abrite, dans sa partie inférieure, un système d'électrodes solubles (2), caractérisé en ce que, dans la partie supérieure de la chambre de décantation (5), et au-dessous de l'extrémité ouverte de la chambre de coagulation électrique (1), est installé un système d'électrodes insolubles (8, 9) au-dessus desquels est --installé un distributeur (10, 11) présentant des orifices (12, 13) et des canaux pour permettre au liquide de passer de la chambre de coagulation électrique (1) dans la cham- bre de décantation (5) et pour assurer l'évacuation de l'écume et du gaz de ces mêmes chambres. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur est réalisé sous forme de deux parois (10) et (11) présentant des orifices (12) et (13) répartis régulièrement o sont insérées des tubulures (14) et (16) d'évacuation de l'écume et du gaz hors de la chambre de décantation (5), une desdites parois (10) étant installée au-dessus de l'extrémité ouverte de la chambre de coagulation électrique (1) et présentant des orifices au-dessus de cette dernière, lesdits orifices servant à évacuer l'écume et le gaz hors de la chambre de coagula- tion électrique (1), tandis que l'autre paroi (11) est installée audessous de l'extrémité ouverte de la chambre de coagulation électrique (1) et présente des orifices répartis régulièrement entre les tubulures (14) et (16) et servant au passage du liquide de la chambre de coagu- lation électrique (1) dans la chambre de décantation (5).