Brevet FR2508431A1 — publié le 19821231

La présente invention concerne une composition de traitement, sa fabrication et son utilisation et, en particulier, des compositions appropriées pour le traitement des eaux d'égouts. La composition pour le traitement des eaux d'égouts selon l'invention comprend une solution aqueuse de sulfate ferrique et de nitrate ferrique dans un rapport molaire sulfate ferrique/ nitrate ferrique de 1:0,5 à 1:3 et, facultativement, jusqu'à 2,5 moles d'acide nitrique par mole de sulfate ferrique. L'invention concerne également un procédé pour la fabrication d'une composition telle que définie ci-dessus, qui consiste à faire réagir en solution aqueuse l'acide nitrique avec le sulfate ferreux (en l'absence d'acide sulfurique ajouté séparément), la quantité d'acide nitrique étant suffisante pour produire du sul- fate ferrique et du nitrate ferrique en solution et la réaction étant effectuée à une température d'au moins 60 C et pas plus de o C. L'invention concerne également un procédé pour le traitement des eaux d'égouts, qui consiste à déceler une déficience apparente ou potentielle en oxygène libre dans une masse d'eau d'égout et à ajouter & l'eau d'égout une composition selon l'inven- tion de manière à réduire la production de sulfures nocifs. La présente invention concerne une composition qui est éminemment appropriée pour l'utilisation dans le traitement des eaux d'égouts Les bactéries présentes dans les eaux d'égouts dans des conditions o l'alimentation en oxygène (air) est déficiente tendent à réagir avec les ions sulfates en solution et à produire des sulfures nocifs,tels que le sulfure d'hydrogène gazeux qui peut être une gêne pour les personnes dans le voisinage Ces condi- tions peuvent facilement apparaître dans les égouts dits égouts principaux montants à travers lesquels les eaux d'égouts sont pompées et dans les réservoirs de stockage ou dans d'autres égouts, tels que les égouts à gravité, spécialement ceux existant sous les climats chauds. L'addition d'une composition selon l'invention fournit des nitrates que les bactéries présentes dans l'eau d'égout métabolisent de préférence auisulfates, et la teneur en sulfures toxiques dans l'effluent est réduite, La composition selon l'invention qui est appropriée pour le traitement des eaux d'égouts est une solution aqueuse de sulfate ferrique et de nitrate ferrique dans une gamme particulière de rapports molaires Le rapport molaire du sulfate ferrique au nitrate ferrique est de 1:0,5 A 1:3, de préférence de 1:0,75 à 1:1,25 et, plus particulièrement, d'environ 1:1. Si on le désire, la composition peut contenir de l'acide nitrique libre qui peut provenir d'un excès ajouté au début de la fabrication de la composition, ou bien on peut l'ajouter après la préparation de la composition Les proportions molaires sulfate ferrique/nitrate ferrique/acide nitrique dans la composition selon l'invention peuvent être de 1:0 > 5:0 à 1:3:2,5 Dans la présente description, on détermine les rapports molaires en utilisant pour le sulfate ferrique, le nitrate ferrique et l'acide nitrique les formules suivantes Fe 2 ( 504)3, Fe(N 03)3 et HNO 3, respectivement. On peut fabriquer la composition selon l'invention en mélangeant le sulfate ferrique, le nitrate ferrique et facultative- ment l'acide nitrique libre en solution aqueuse dans les proportions désirées, mais on forme de préférence le mélange de sulfate ferrique et de nitrate ferrique in situ en solution aqueuse par l'oxydation du sulfate ferreux. La source de sulfate ferreux peut être avantageusement le sulfate hôptahydraté Fe 504,7 H 20 que l'on obtient comme sous- produit dans la fabrication de pigments de dioxyde de titane dans le procédé dit "au sulfate" Dans ce procédé, on fait digérer une source de dioxyde de titane (telle que l'ilménite ou une scorie) avec l'acide sulfurique concentré et,après dissolution du gâteau produit, on obtient une solution de sulfate de titanyle contenant du fer. Ensuite, on fait cristalliser ce sulfate ferreux heptahydraté et on le sépare. Le sulfate ferreux heptahydraté obtenu à partir du procédé au sulfate peut contenir en association une faible quantité d'acide sulfurique et, normalement, la quantité de cet acide est inférieure à 2 E en poids,par rapport au sulfate heptahydraté De préférence, la quantité est aussi faible que l'on peut convenablement l'obtenir, mais on peut tolérer sans difficulté dans le procédé pour la fabrication de la composition des quantités de moins de 0,57 en poids, par exemple d'environ 0,2 % en poids, d'acide,par rapport au sulfate ferreux heptahydraté. Selon le procédé de l'invention, la réaction avec l'acide nitrique est effectuée sans addition d'acide sulfurique. On entend par là qu'il ne doit y avoir que l'acide sulfurique asso- cié avec le sulfate heptahydraté et, comme on l'a déjà indiqué, celui-ci doit seulement être présent au plus en faibles quantités. La réaction d'oxydation est ordinairement effectuée par addition de sulfate ferreux heptahydraté finement divisé à de l'acide nitrique aqueux ayant une concentration de 20 à 70 % en poids en quantité telle qu'il y ait production de sulfate ferrique et de nitrate ferrique Le mélange de réaction est contenu dans un réci- pient convenable quelconque qui peut être en acier inoxydable et le courant gazeux effluent contenant de l'oxyde nitrique est épuré avant décharge dans l'atmosphère. On préfère ajouter le sulfate ferreux heptahydraté à l'acide de manière contrôlée et à un débit tel que le gaz effluent produit contienne encore de l'oxygène pour qu'une épuration appropriée du courant gazeux puisse avoir lieu avant la décharge dans l'atmos- phère L'addition de sulfate ferreux heptahydraté est effectuée de manière convenable au moyen d'un dispositif d'alimentation à vis, de manière à obtenir un débit d'addition connu. La réaction est effectuée à une température de pas moins de 60 C pour éviter la production de nitrososulfate ferreux dans la solution La température ne doit pas dépasser 100 C, sinon, l'hydrolyse des produits peut avoir lieu De préférence, la réaction est effectuée dans la gamme de températures de 70 à 855 C et, en par- ticulier, à environ 750 C. La température est maintenue par application de chaleur au récipient de réaction et le débit d'addition du sulfate ferreux heptahydraté est choisi de telle sorte que la température ne tombe pas au-dessous de 60 C à un instant quelconque. La réaction peut être effectuée en continu ou en discontinu (ce procédé étant généralement le plus facile à contrôler). Dans le procédé en discontinu, l'addition du sulfate ferreux hepta- hydraté à l'acide est poursuivie jusqu'à ce que l'on ait ajouté la quantité désirée, selon la quantité d'acide utilisée La réaction est terminée lorsque l'on a ajouté la totalité du sulfate ferreux heptahydraté Lorsque la réaction est terminée, on analyse habituel- lement le produit pour contr 8 ler la composition du produit et permettre d'effectuer éventuellement tout réglage nécessaire Par exemple, on peut régler la concentration des composants ferriques dans la solution aqueuse par addition d'eau, ou bien on peut ajouter de l'acide nitrique en quantités comprises dans la gamme précédem- ment indiquée. De manière caractéristique, la composition d'emploi a, par exemple, une teneur totale en sulfate ferrique et nitrate ferrique comprise entre 25 et 60 % en poids et, plus particulière- ment, de 30 à 45 % en poids La composition peut être diluée avant son utilisation dans le traitement des eaux d'égouts. Le traitement des eaux d'égouts par la composition selon l'invention est un moyen intéressant pour maintenir "en vie" les eaux d'égouts et garantit que les bactéries restent actives pendant le déplacement des eaux d'égouts vers les installation de traitement et pendant le stockage dans des réservoirs de stockage lorsqu'il existe un défaut en oxygène disponible. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLE 1 On place 250 cm 3 d'acide nitrique (à 60 % en poids) et 400 cm d'eau dans un bécher en verre et on chauffe le mélange à 750 C au moyen d'une plaque chaude On place le bêcher dans une hotte pendant le chauffage et la réaction ultérieure On ajoute 675 g de sulfate ferreux heptahydraté du commerce par petites por- tions, tandis que l'on ajoute l'acide, l'addition du sulfate hepta- hydraté s'effectuant en une durée de 45 min et la température étant maintenue pendant l'addition entre 75 et 800 C. A la fin de l'addition, on obtient une solution aqueuse de sulfate ferrique et de nitrate ferrique La solution contient le sulfate ferrique et le nitrate ferrique dans un rapport molaire de 1:1. Le produit ainsi obtenu est éminemment approprié pour le traitement des eaux d'égouts. EXEMPLE 2 On répète la réaction effectuée à l'exemple 1, mais en utilisant 156 cm 3 de l'acide nitrique et 475 cm 3 d'eau avec la même quantité de sulfate ferreux heptahydraté du commerce Le produit obtenu est une solution aqueuse de sulfate ferrique et de nitrate ferrique dans le rapport molaire de 1:0,6 Ce produit est éminemment approprié pour le traitement des eaux d'égouts. EXEMPLE 3 On répète l'expérience décrite à l'exemple 1, mais en utilisant 300 cm d'acide nitrique ayant une concentration de % en poids et 360 cm d'eau On utilise à nouveau 675 g de sulfate ferreux heptahydraté du commerce Le produit obtenu est une solution contenant du sulfate ferrique, du nitrate ferrique et de l'acide nitrique dans les proportions molaires 1:1:0,75 Ce produit est également éminemment approprié pour le traitement des eaux d'égouts. Il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'illustra- tion et que l'homme de l'art peuty apporter diverses modifications et divers changements sans toutefois s'écarter du cadre et de l'es- prit de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 Composition pour le traitement des eaux d'égouts, caractérisée en ce qu'elle consiste en une solution aqueuse de sulfate ferrique et de nitrate ferrique dans un rapport molaire de 1:0,5 à 1:3 et facultativement jusqu'à 2,5 moles d'acide nitrique par mole de sulfate ferrique. 2 Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport molaire du sulfate ferrique au nitrate ferrique est de 1:0,75 à 1:1,25 et de préférence de 1:1. 3 Composition selon la revendication 1 ou 2, carac- térisée en ce que la quantité totale de sulfate ferrique et de nitrate ferrique est de 25 à 60 % en poids de la composition, et de préférence de 30 à 457 en poids de la composition. 4 Procédé pour la fabrication d'une composition selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait réagir une solution aqueuse d'acide nitrique avec le sulfate ferreux (sans addition séparée d'acide sulfurique), la quantité d'acide nitrique étant suffisante pour produire du sulfate ferrique et du nitrate ferrique en solution et la réaction étant effectuée à une température d'au moins 601 C et pas plus de 1000 C. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'acide sulfurique éventuellement associé avec le sulfate ferreux est présent en quantité de moins de 0,5 % en poids d'acide, par rapport au sulfate ferreux. 6 Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le sulfate ferreux est du sulfate ferreux heptahydraté solide finement divisé et on l'ajoute à de l'acide nitrique aqueux ayant une concentration de 20 à 70 % en poids. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le sulfate ferreux heptahydraté est ajouté à l'acide nitrique à une vitesse telle que le gaz effluent produit contienne encore de l'oxygène pour que l'épuration appropriée du courant gazeux puisse avoir lieu avant la décharge dans l'atmosphère. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la réaction est effectuée à une tempé- rature de 70 à 850 C. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 8, caractérisé en ce que l'on ajoute de l'eau ou une quantité supplémentaire d'acide nitrique après la fin de la réac- tion pour ajuster comme on le désire la concentration des composants ferriques. Procédé pour le traitement des eaux d'égouts, caractérisé en ce que l'on décèle une déficience apparente ou poten- tielle en oxygène libre dans une masse d'eaux déégouts et on ajoute ensuite à l'eau d'égout une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on dilue ladite composition par l'eau avant son utilisa- tion.