Brevet FR2558459A1 — publié le 19850726

La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de traitement d'eaux industrielles par filtration et échange d'ions, destinés en particulier au traitement des condensats dans les centrales thermiques et nucléaires et des eaux d'appoint et de procédés de diverses industries. Certaines eaux industrielles, par exemple les condensats, présentent deux types différents de pollution nécessitant deux systèmes différents de traitement - une filtration des matières en suspension provenant des phénomènes d'érosion et/ou de corrosion dans les circuits de vapeur, - une déminéralisation des substances chimiques dissoutes introduites soit par l'eau d'appoint au générateur de vapeur, soit par des fuites au niveau des tubes du condenseur. Selon les techniques connues, on effectue le traitement des condensats soit en separant les fonctions filtration et déminéralisation realisées en une chape d'appareils comportant par exemple au moins un filtre à cartouche ou au moins un filtre à précouche inerte suivis d'au moins un lit mélangé de résines échangeuses d'ions, soit en réunissant les deux fonctions filtration et déminéralisation réalisées alors dans un seul appareil. Il existe dans ce cas deux types d'appareils suivant la fonction prédominante recherchée: filtration ou déminéralisation. Dans le cas où la fonction déminéralisation est prédomi nante on fait passer l'eau à traiter sur des lits mélangés de résines échangeuses d'ions disposés dans un seul appareil et raccordés directement aux pompes d'extraction du condensat. Ce procédé assure la qualité chimique de l'eau mais son rendement de filtration varie entre 30 et 80 % en fonction de la nature des matières en suspension contenues dans l'effluent. Dans le cas où la fonction filtration est prédominante, on fait passer l'eau à traiter sur un filtre à précouche dont lzemp tage est effectué avec des micro-résines échangeuses d'iona Ce procédé assure un très bon rendement de filtration mais se caractérise par une très faible capacité utile de déminéralisation, particulièrement dans le cas des condensats contenant de l'ammoniaque. En fait, un tel procédé et l'appareil pour le mettre en oeuvre ne sont utilisables que pour des eaux de refroidissement peu salines ou lorsque les condenseurs sont parfaitement étanches. L'invention a pour but un procédé et un appareil de traitement d'eaux industrielles, en particulier de condensats, par filtration et échange d'ions, dans lequel sont superposés dans une seule colonne un système de filtration efficace et un système de déminéralisation sur lits mélangés de résines échangeuses d'ions, optimisant le rendement des deux opérations. Suivant l'invention le procédé de traitement d'eaux industrielles par filtration et échange d'ions est caractérisé en ce que l'eau à traiter est amenée à traverser, dans une meme colonne, où ils sont superposés et séparés l'un de l'autre, un substrat filtrant de matériau granulaire et/ou un lit mélangé de résines échangeuses d'ions à fonction forte, de densité supérieure à 1. Suivant une disposition de l'invention, l'eau à traiter traverse de haut en bas le substrat filtrant de matériau granulaire, celui-ci étant constitué d'au moins une couche de matériau granulaire de densité supérieure à 1, par exemple sable, bic#ouche sable-anthracite, bicouche grenat-sable ou grenat-anthracite ; multicouche : grenat-sable-anthracite ou toute autre combinaison de matériawcfiltrants ou filtrants-adsorbants, tels que charbon actif, polymère organique inerte tel que polystyrène, divinylbenzène, PVC, etc... Suivant une autre disposition de l'invention, l'eau à traiter traverse de bas en haut le substrat filtrant de matériau granulaire, celuici étant constitué d'un matériau granulaire de densité inférieure à 1, par exemple polymère organique inerte tel que polyéthylène, résine échangeuse d'ions, présentant des capacités particulières d'adsorption des colloide s. Suivant encore une autre disposition de l'invention, le substrat filtrant de matériau granulaire est constitué de résines échangeuses de cations, ou de tout support granulaire susceptible de recevoir par emp tage une précouche de résineséchangeuses d'ions ou de polymères broyés, l'eau à traiter traversant alors le substrat filtrant de haut en bas ou de bas en haut. L'appareil suivant l'invention pour le traitement d'eaux industrielles par filtration et échange d'ions, constitué par une colonne unique comportant deux compartiments superposés, une entrée d'eau à traiter, une sortie d'eau traitée, une entrée et une sortie d'eau de lavage, est caractérisé en ce que ces deux compartiments sont séparés par un plancher et munis de moyens de communication entre le compartiment supérieur empli de substrat filtrant de matériau granulaire et le compartiment inférieur empli d'un li t mélangé de résines échangeuses d'ions. Suivant une forme de réalisation de l'invention, le plancher séparant les deux compartiments est un plancher à buselures. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, le plancher séparant les deux compartiments est un plancher plein, la communication entre les deux compartiments étant alors assurée par une canalisation extérieure munie de vannes-. On a décrit ci-après, à titre uniquement d'exemples non limitatifs, quelques unes des formes possibles de réalisation de l'invention. Au cours de cette description on se réfère aux dessins ci-joints sur lesquels la Fig 1 représente schématiquement l'appareil pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention dans le cas où les deux compartiments sont séparés par un plancher à buse lures, la Fig. 2 représente schématiquement l'appareil pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention dans le cas où les deux compartiments sont séparés par un plancher plein, la Fig. 3 représente schématiquement l'appareil pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention dans le cas où le substrat filtrant emplissant le compartiment supérieur a une densité inférieure à 1, la Fig. 4 représente schématiquement l'appareil pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention dans le cas où le substrat filtrant est constitué par un matériau à empâtage de micro-résines. Suivant la forme de réalisation représentée à la Fig. 1, l'appareil comporte deux compartiments 1 et 2 séparés par un plancher 3 à buselures 3a. Le compartiment 1 est empli de matériau filtrant granulaire la de densité supérieure à 1 ; le comparti ment 2 est empli d'un lit 2a mélangé de résines échangeuses d'ions. L'eau à traiter est distribuée au-dessus du compartiment 1 par la canalisation 4 ; l'eau traitée sort du lit mélangé par la canalisation 5. Le matériau filtrant la est lavé à contre-courant à l'aide d'un fluide de lavage tel que l'eau, introduit par la canalisation 6 et recueilli par la canalisation 7. Suivant la forme de réalisation représentée à la Fig. 2, l'appareil comporte deux compartiments 1 et 2 séparés par un plancher plein 8. Le compartiment 1 est empli de matériau filtrant granulaire la de densité supérieure à 1, le compartiment 2 étant empli d'un lit mé- langé 2a de résines échangeuses d'ions. L'eau à traiter est distribuée par la canalisation 9 disposée au-dessus du compartiment 1. Après avoir traversé le lit filtrant la elle est reprise par un collecteur 10 débouchant dans une canalisation 11 à vanne lla, branchée sur une canalisation 12 à vanne 12a, débouchant, par un-collecteur 13 au-dessus du lit mélangé 2a. L'eau filtrée, déminéralisée par passage à travers le lit mélangé 2a, est collectée dans, et évacuée par la canalisation 14. Le lavage du lit filtrant est assuré par admission au moyen de la canalisation 11 après ouverture de la vanne lla, fermée pendant le processus de filtration, d'un fluide de lavage tel que l'eau, repris et évacué par la canalisation 15. Suivant l'exemple traité à la Fig. 3 l'appareil comporte plancher deux compartiments 1 et 2 séparés par un/plein 3. Le compartiment 1 est empli d'un matériau filtrant granulaire la de densité inférieure à 1, le compartiment 2 étant empli d'un lit mélangé 2a de résines échangeuses d'ions. L'eau à traiter est distribuée par la canalisation 16 au-dessous du compartiment supérieur de filtration 1, la filtration s'effectuant alors en direction ascendante. L'eau, filtrée par le matériau granulaire la est recueillie par une canalisation 17, sur laquelle est prévue une vanne 17a et qui est reliée, moyennant l'interposition d'une vanne 18a à la canalisation 18 débouchant, sous le plancher 3, au-dessus du lit mélangé 2a. L'eau traitée sort par la canalisation 19.Le lavage du filtre la est réalisé par l'introduction du fluide de lavage tel que de l'eau par la canalisation 17, la vanne 17a étant ouverte et la vanne 18a fermée. Le fluide de lavage est évacué par la canalisation 20. Conformément à la forme de réalisation représentée à la Fig. 4 l'appareil comporte deux compartiments 1 et 2 séparés par un plancher 3 à buselures 3a, le compartiment 1 étant empli d'un matériau granulaire filtrant la de densité supérieure à 1, le compartiment 2 étant empli d'un lit mélangé 2a de résines échangeuses d'ions. Le matériau granulaire la est empâté, par exemple, par des micro-résines ou des micro-polymères lb par des moyens qui seront décrits plus loin. L'eau à traiter arrive par une canalisation 21 munie de deux vannes 21a et 21b, pour être distribuée au-dessus du lit la. L'eau, après avoir percolé successivement à travers le matériau filtrant empaté la et le lit mélangé 2a, est recueillie par un collecteur 22 et évacuée par une canalisation 23 reliée à ce collecteur et sur laquelle est prévue une vanne 23a. L'eau est, dans ce cas, traitée par filtration et déminérali sation. Cependant, l'appareil est agencé, suivant l'invention, de façon à permettre de réaliser uniquement soit la filtration, soit la déminéralisation de l'eau à traiter. Pour réaliser uniquement la filtration, l'appareil comporte, disposé sous le plancher 3 à buselures 3a, un collecteur ramifié 24 débouchant dans une canalisation 25 pourvue d'une vanne 25a en vue de l'évacuation de l'eau filtrée. Pour réaliser seulement la déminéralisation de l'eau,la canalisation 21 d'amenée d'eau à traiter est reliée, entre les vannes 21a et 21b, à une canalisation 26 munie d'une vanne 26a et débitant dans la canalisation 25. Il suffit alors, la vanne 21a étant ouverte, de fermer la vanne 21b, d'ouvrir la vanne 26a et de fermer la vanne 25a. L'eau à traiter est introduite par le collecteur 24 au-dessus du lit mélangé 2a et, une fois déminéralisée, sort de l'appareil par la canalisation 23. L'emp tage lb du substrat filtrant la est réalisé de la façon suivante : les micro-résines ou les micro-polymères sont prélevés d'un bac 27 et véhiculés, par une pompe 28, dans une canalisation 29, munie d'une vanne 29a et branchée sur une canalisation 30 à vanne 30a, débouchant au-dessus du lit la de matériau filtrant. Après empâtage le surplus du produit d'emp tage, repris par le collecteur 24 est retourné au bac 27 par les canalisations 25 et 26. Cette dernière est munie d'une vanne 26b pour le retour du surplus de l'empatage, les vannes 25a, 21a et 21b étant fermées, les vannes 26a et 26b ouvertes. Eiinde cycle, l'élimination des produits d'empatage usés s'effectue, en meme temps que le lavage du matériau filtrant la, par introduction d'un fluide de lavage moyennant la canalisation 25, l'évacuation du produit de lavage étant réalisée par la canalisation 30, les vannes 30a et 25a étant ouvertes, la vanne 29a fermée. On peut effectuer un brassage à l'air comprimé par la canalisation 32. L'appareil suivant l'invention pouvant fonctionner avec des circuits indépendants les uns des autres permet de nettoyer le matériau filtrant du compartiment supérieur tout en continuant à traiter le condensat sur le lit mélangé du compartiment inférieur. Un appareil suivant l'invention peut être utilisé dans le cas d'un substrat filtrant de densité inférieure à 1 et pouvant être muni d'un empâtage par précouche, le nettoyage du matériau filtrant s'effectuant alors en direction descendante comme dans l'exemple représenté à la Fig. 3 et décrit plus haut. Dans tous les cas on effectue, de façon connue, un transfert pour la régénération externe des matériaux filtrants et d'échange d'ions, Dans le cas où le substrat filtrant est une résine échangeuse d'ions, sa régénération peut s'effectue in situ par introduction du liquide de régénération au moyen de la canalisation 21 et son évacuation par la canalisation 25. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'eaux industrielles par filtration et échange d'ions, caractérisé en ce que l'eau à traiter est amenée.à traverser, dans une même colonne où ils sont superposés et séparés l'un de l'autre, un substrat filtrant de matériau granulaire et/ou un lit mélangé de résines échangeuses d'ions à fonction forte, de densité supérieure à 1. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau à traiter est amenée à traverser de haut en bas le substrat filtrant de matériau granulaire, celui-ci étant constitué d'au moins une couche d'un matériau granulaire de densité supérieure à 1, tel que par exemple sable, bicouche : sable-anthracite, grenat-sable ou grenat-anthracite, multicouche : grenat-sable-anthracite ou toute autre combinaison de matériaux filtrants ou filtrants-adsorbants, polymère organique inerte tel que polystyrène, divinylbenzène, PVC, ... 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau à traiter est amenée à traverser de bas en haut le substrat filtrant de matériau granulaire, celui-ci étant constitué d'un matériau granulaire de densité inférieure à 1, par exemple polymère organique inerte tel que polyéthylène, résine échangeuse d'ions, présentant des capacités particulières d'adsorption de colloïdes. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat filtrant de matériau granulaire est constitué de résines échangeuses de cations ou de tout support granulaire susceptible de recevoir par empâtage une précouche de résines ou de polymères broyés, l'eau à traiter traversant alors le substrat filtrant de haut en bas ou de bas en haut. 5. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, constitué par une colonne unique comportant deux compartiments superposés, une entrée d'eau à traiter, une sortie d'eau traitée, une entrée et une sortie d'eau de lavage, caractérisé en ce que les deux compartiments (1, 2) sont-séparés par un plancher (3) et munis de moyens de communication entre le compartiment supérieur empli de substrat filtrant de matériau granulaire (la) et le compartiment inférieur empli d'un lit mélangé (2a) de résines échangeuses d'ions. 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le plancher séparant les deux compartiments est un plancher à buselures (3a). 7. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le plancher séparant les deux compartiments est un plancher plein, la communication entre les deux compartiments étant alors assurée par une canalisation extérieure munie de vannes. 8. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est agencé de façon à réaliser le traitement de l'eau, soit à la fois par filtration et déminéralisation, soit par filtration ou déminéralisation. 9. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est relié à un dispositif d'empatage par précouche du substrat filtrant (la) emplissant le compartiment supérieur. 10. Application du procédé et de l'appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes au traitement des condensats.