Brevet FR2507174A2 — publié le 19821210

FR 2507174 A2 19821210 FR 8111344 A 19810605 PROCEDE DE RECYCLAGE D'EAUX USEES On a décrit dans le brevet principal un procédé de recyclage des eaux usées provenant de petites unités d'habitation caractérisé en ce aue les eaux usées h purifier subissent d'abord un traitement par un agent oxydant ou alcalin et physîcochimiaue permettant l'obtention d'une eau de aualité bactériologiaue et physico chimique convenable dans un réservoir décanteur de stockage puis sont pompées et envoyées sur un filtre avant de subir, sur tout ou partie, un traitement sur matériau échangeur de cations éventuellement suivi d'un traitement sur charbon actif puis sont stockées dans un réservoir, l'eau régénérée contenant moins de 10 ppm de carbone organiaue. La présente addition a pour objet un perfectionnement à ce procédé permettant, entre autre, d'économiser les résines échangeuses d'ions oui sont chères et d'obtenir une eau épurée présentent une dureté calcique compatible avec un usage domestiaue et de bonne conservation dans le temps. - Il a maintenant été trouvé un procédé de recyclage des eaux usées provenant de petites unités d'habitation caractérisé en ce aue les eaux usées à purifier sont traitées par un agent alcalin, puis sont pompées et filtrées avant de subir un traitement sur matériau échangeur de cation éventuellement suivi d'un traitement sur charbon actif puis sont stockées dans un réservoir dans lequel on ajoute une petite auantité d'un mélange de sel soluble de calcium et de sel bactéricide. En une première étape, les eaux usées placées dans le récipient de stockage sont traitées par un agent alcalin. La soude ou la potasse peuvent convenir, mais on préférera la chaux soit sous forme de chaux vive, soit sous forme de chaux éteinte ou même de chaux sodée. On utilise des auantités telles aue après brassage énergique le pH des eaux usées soit au moins égal 11 et de préférence égal à 12. Généralement, des auantités comprises entre 0,5 et 5 g par litre d'eaux usées sont convenables. De ce fait, les eaux sont rendues stériles. On constate de plus au'il se produit une floculation. Dans le cas de l'utilisation de chaux, après une agitation dont la durée peut varier de 5 minutes à une heure et de préférence de 10 à 30 minutes, selon son efficacité, on introduit de 0,1 à 2 g par litre d'un sel sodé dont le sel de calcium précipite. Le bicarbonate de soude convient particulièrement bien pour ce faire. Après une agitation de quelques minutes on laisse décanter. L'eau décantée est alors reprise par exemple par une pompe et envoyée sur un filtre. L'eau filtrée est ensuite neutralisée par passage sur matériau échangeur de cations. On utilise de préférence des résines échangeuses cationioues à capacité d'échange élevée (2 à 5 mea./l). Ces résines sont abondamment utilisées dans le commerce. L'eau filtrée désionisée passe ensuite sur du charbon actif oui permet l'élimination des matières organiaues solubles dans l'eau. L'eau ainsi traitée est enfin envoyée dans le réservoir de stockage. On ajoute dans ce réservoir une petite auantité de sels minéraux oui permettent d'une part de faire remonter le titre hydrométriaue à une valeur telle aue l'eau régénérée soit adaptée à son utilisation ultérieure et d'autre part la conservation de l'eau. Ces sels minéraux oui peuvent être ajouté séparément sont plus commodémment ajoutés ensembles. Ils sont avantageusement constitués d'une part de sel soluble de calcium et d'autre part d'un bactéricide non toxiaue. Une ouantité convenable se situe entre 0,05 g à 1 g par litre d'eau régénérée d'un mélange oui peut, par exemple, être constitué par 100 à 500 parties de chlorure de calcium et 1 à 50 parties d'hypochlorite de chaux. Les eaux régénérées ainsi obtenues ne contiennent pas plus de 10 mg/litre de matière organiaue exprimée en carbone organiaue ; leur titre hydrométriaue est de l'ordre de 10 à 40 degrés TH. Elles présentent une bonne conservation même si le stockage est réalisé à une température pouvant attendre 60 à 700C. L'appareillage permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention sera adapté à l'utilisation prévue tant en ce oui concerne ses dimensions, oue de la dispoisition choisie. On donnera toutefois ici une indication du type de matériel à utiliser. Le réservoir de stockage des eaux usées en matière plastiaue ou en métal peut avoir une capacité oui varie selon l'utilisation envisagée de 20 1 à 200 1. Toutefois ces chiffres ne sont pas critiaues et correspondent seulement à des capacités avantageusement utilisées dans des embarcations ou des véhicules habitables. Ce réservoir comporte à sa partie supérieure une grille grossière pour arrêter les plus grosses particules. A la partie inférieure, il comporte une zone conioue ou pyramidale terminée par une vanne permettant d'éliminer les boues et les solides oui auront décanté. Une tubulure latérale située à la partie basse du réservoir permet de soutirer les eaux usées. Un dispositif placé à la partie supérieure du réservoir permet d'une part le passage éventuel d'une agitation et d'autre part l'addition de l'agent alcalin. Une entrée latérale située à la partie haute peut permettre le recyclage des eaux usées concentrées en impuretés venant du filtre tangentiel ou autre. Une pompe permet de soutirer les eaux usées dans le réservoir et de les envoyer sur le filtre. Cette pompe peut être une pompe flottante ou une pompe immergée. Comme il a été dit plus haut tout système de filtration peut convenir mais on a intérêt pour éviter les problèmes de colmatage à utiliser un filtre tangentiel ou un filtre de type bougie permettant un certain autonettoyage. Un tel filtre est essentiellement composé d'une chambre amont munie d'une entrée de fluide et d'une chambre avale munie d'une sortie de fluide. Les deux chambres sont séparées par un système filtrant de forme coniaue, cylindriaue ou pyramidale. La base de ce système filtrant est munie d'une sortie permettant soit l'élimination, soit le recyclage de la auantité d'eau concentrée en impuretés oui n'a pas traversé le système filtrant et oui a entrainé les dites impuretés, empêchant le colmatage du système filtrant. Le système filtrant est constitué d'une couche poreuse de type soit textile, soit non tissé, soit papier, soit métal fritté ou autre. Un précolmatage préliminaire du système filtrant permet de déterminer la grosseur des particules dont on tolère la traversée du filtre. Généralement cette taille de particule se situe entre 1 et 3 microns. Le filtrat est ensuite envoyé sur les résines cationio#es et sur le charbon actif. Ces matériaux peuvent être placés dans des cartouches indépendantes. On peut aussi concevoir une cartouche unioue subdivisée en compartiments comprenant chacun la matière nécessaire au traitement prévu. L'eau oui a traversé successivement les différentes cartouches ou les divers compartiments est ensuite envoyée dans un réservoir de stockage éauipé d'un dispositif d'introduction du mélange de sels. Un tel dispositif peut permettre un certain nombre de recyclages d'eaux usées. Ce nombre dépend de la auantité de l'eau usée oui passe à chaQue fois et de la capacité des cartouches de charbon actif et de résines ionioues. I1 va de soit aue si l'on désire une eau épurée de grande dualité le nombre de passages sera plus limité, car le charbon actif et les résines ioniaues se saturent progressivement et perdent peu à peu leur efficacité. il sera nécessaire en vue d'une bonne marche de l'appareil de le maintenir constamment plein d'eau. Un simple changement des cartouches de charbon actif et de résines échangeuses d'ions ainsi aue la vidange des boues situées dans le réservoir décanteur permettent de remettre en état l'appareil pour une nouvelle utilisation. On aura intérêt pour des raisons d'encombrement de l'appareil à prévoir des cartouches de petites dimensions, de oueloues litres par exemple, oui permettront toutefois d'envisager une dizaine de recyclages dans de bonnes conditions. Parmi les avantages nombreux d'un tel dispositif on notera la simplicité du fonctionnement : il suffit en effet d'ajouter l'agent alcalinisant et éventuellement le sel sodé dans le réservoir d'eaux usées plein, d'agiter, puis de laisser décanter, pendant auelaues minutes puis de mettre en route la pompe de circulation. Si on utilise un filtre tangentiel ou autodécolmatant, il n'y aura pas de colmatage et le filtre pourra donc être utilisé longtemps. L'emploi de cartouches ou autres dispositifs amovibles des résines échangeuses et du charbon actif permettra facilement au bout d'une certaine durée de fonctionnement leur remplacement ou leur régénération. La durée de fonctionnement sera évidemment fonction de la auantité d'eau épurée produite mais on peut estimer aue selon les dimensions des cartouches, il sera possible de produire un ou plusieurs mètres cube d'eau épurée sans changement. Une vidange périodiaue du bas du réservoir de stockage permettra d'éliminer les boues et autres solides ayant décanté. Cette installation peut fonctionner sans l'emploi d'énergie électriaue si on prévoit une pompe à main par exemple, pour réaliser l'agitation et la circulation de l'eau dans le circuit. Les exemples suivants sont donnés à titre illustratif. EXEMPLE 1 On dispose d'un réservoir cylindriaue (1) de 100 litres de capacité en polyéthylène muni à sa partie inférieure d'un cone terminé par une vanne de vidange. La partie supérieure du réservoir comporte une entrée munie d'un crible pour les eaux usées et d'une entrée pour l'introduction des sels alcalins. Une tubulure reliée à une pompe immergée (2) permet de prélever les eaux usées traitées pour les envoyer grâce à une vanne trois voies (3), soit sur un filtre (4), soit à la base du réservoir, réalisant ainsi un circuit fermé permettant l'agitation à l'intérieur du réservoir. La pompe électriaue permet un débit de 0,5 à 10 litres/minutes et une pression de refoulement de 0,7 bar. Ce réservoir est rempli avec un mélange comprenant 20 parties d'eau de vaisselle et 80 parties d'eaux de lavage. Les eaux de vaisselle venant d'un restaurant ont la composition chimioue suivante : carbone d'origine minérale 155 ppm, carbone d'origine organiaue 735 ppm, soit carbone total : 890 ppm. Matières en solution 358 mg/litre et pH 9. Ces eaux ont un aspect trouble. Les eaux de lavage ont un pH de 7,5, un taux de matières en solution de 44 mg/litre, un taux de carbone d'origine minérale de 150 ppm, un taux de carbone d'origine organioue de 352 ppm, soit un taux de carbone total de 502 ppm. Ces eaux ont un aspect trouble. On ajoute dans le réservoir plein, 100 g de chaux. On met en route la pompe, la vanne trois voies étant disposée de telle façon aue les eaux tournent en circuit fermé. Après 30 minutes d'une telle agitation, on ajoute 50 9 de bicarbonate de soude en poudre. On agite encore 5 minutes et on laisse décanter pendant 10 minutes. On change la position de la vanne trois voies et on envoie l'eau décantée sur le filtre à cartouche à un débit de 1,5 litre/minute. L'eau filtrée passe ensuite dans une boite à chicane (5) contenant 9 litres de résine cationiaue à groupes actifs faiblement acide de structure macroporeuse vendue sous l'appelation commerciale BAYER LEWATIT CNP 80. L'eau désionisée passe ensuite sur du charbon actif placé dans une boîte à chicane (6) accolée à la précédente. Cette boîte contient 15 litres de charbon actif ayant une surface spécifique de 1 500 m2/9 et de granulométrie comprise entre 0,5 et 2,5 mm (vendu sous la maraue commerciale de BKA par BAYER). L'eau sortant de cette cartouche est envoyée dans un réservoir (7) ayant une capacité de 100 litres en polyéthylène. On ajoute dans ce réservoir 20 9 de chlorure de calcium et 0,5 g d'hypochlorite de chaux. Des prélèvements sont faits dans le réservoir (6) et des analyses sont effectuées sur un appareil de dosage de carbone à infra rouge type Beckmann. On obtient les résultats suivants - carbone organiQue : 5 mg/l ce oui est à la limite de sensibilité des mesures - dureté environ 20 degrés français - partie insoluble = O (non mesurable) L'eau est donc réutilisable pour les opérations de lavage type vaisselle ou douche et peut être conservé plusieurs jours sans dégradation grâce à sa pureté organioue et minérale et à l'action bactéricide de l'hypochlorite de chaux. EXEMPLE 2 On dispose d'un bac parallélépipèdique de 60 litres de capacité contenant 20 % d'eau de vaisselle : soit 12 litres, ayant une DCO de 4260 mg/litre (DCO définie selon la norme AFNOR T 90 101) et 80 % d'eau de lavage : soit 48 litres, ayant une OCO de 356 mg/litre. Ces eaux ont un aspect trouble. On ajoute dans le réservoir plein 60 g de chaux éteinte. On agite pendant 12 minutes. Le pH mesuré est de 12,1. On laisse décanter durant 33 minutes. On ajoute 30 g de bicarbonate de sodium. On agite encore pendant 12 minutes puis on laisse décanter pendant 8 minutes. On envoie alors l'eau décantée sous un débit de 1,5 litre/mn sur le filtre. L'eau filtrée passe ensuite dans une boîte à chicane contenant 9 litres de résine cationiaue comme indiqué à l'exemple 1. L'eau désionisée passe ensuite sur du charbon actif comme à l'exemple 1. L'eau ainsi traitée est envoyée dans un réservoir de stockage oui contient 10 g de chlorure de calcium et 0,2 g d'hypochlorite de chaux. On fait un prélèvement sur l'eau après un stockage de 1 heure. L'eau a un degré hydrométriaue de 19. La mesure de la DCO montre un indice inférieur à la limite de sensibilité de la méthode utilisée soit : DCO inférieure à 20 mg/l. L'eau très claire peut donc réutilisée pour les opérations de lavage et peut être conservée plusieurs jours sans dégradation. REVENDICATIONS 1. Procédé de recyclage des eaux usées selon la revendication 1 de la demande principale NO 81/02538 caractérisé en ce que les eaux usées à purifier sont traitées par un agent alcalin, puis sont pompées et filtrées avant de subir un traitement sur matériau échangeur de cation éventuellement suivi d'un traitement sur charbon actif puis sont stockées dans un réservoir dans lequel on ajoute une petite quantité d'un mélange de sel soluble de calcium et de sel bactéricide. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, si l'on utilise comme agent alcalin la chaux, on ajoute ensuite un sel sodé précipitant la chaux. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on utilise de 0,5 à 5 g de chaux par litre d'eau usée. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le sel sodé précipitant la chaux est du bicarbonate de soude utilisé à des taux compris entre 0,1 et 5 g par litre d'eau traitée. 5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on ajoute dans le réservoir d'eau régérérée de 0,05 à lg/litre d'un mélange constitué par 100 à 500 parties de chlorure de calcium comme sel soluble de chaux et de 1 à 50 parties d'hypochlorite de chaux comme sel