Brevet FR2563207A1 — publié le 19851025

La présente invention concerne les dispositifs de purification de liquides contenant des impuretés, et plus particulibrement, les électrocoagulateurs. L'invention peut être utilisée pour purifier des liquides pollués par des substances organiques, des particules mécaniques en suspension, etc... La présente invention peut être appliquée avantageusement a la purification de liquides pollués avec des produits pétroliers, des polymères, des matières grasses, par exemple, des eaux d'égout qui contiennent des matières grasses en émulsions, des dispersions de polyméthacrylate de méthyle. Parmi les dispositifs connus pour la purification des eaux polluées, on a utilisé ces derniers temps d'une façon de plus en plus larges des dispositifs pour la purification électrochimique du liquide, en particulier des elec- trocoagulateurs qui réalisent les moyens de purification par électrocoagulation et électroflottation, ce qui s'explique par leurs possibilités technologiques élevées. Il existe des slectrocoagulateurs (L. A. Koulsky, P. L. Strokach et autres "Purification de l'eau par électro- coagulation", Kiev, 1978) qui réalisent le processus de purification électrochimique du liquide tant en régime de fonctionnement périodique qu'en régime continu. Les électrocoagulateurs à fonctionnement périodique comportent essentiellement un bain d'électrolyse abritant un système d'électrodes métalliques solubles et muni de tubulures pour amener le liguide pollué et pour évacuer le liquide traité. Dans cet élec- trocoagulateur, le liquide pollué est directement envoyé dans l'espace utile où sont disposées les électrodes solubles ce qui fait que les espaces entre les électrodes sont également remplis de liquide à traiter.Lors de l'application d'une tension aux électrodes, on assiste a une dissolution anodique totale du métal des électrodes, une partie des ions du métal, par exemple A13+, passe dans le liquide, puis ces ions -sont hydrolysés et forment des particules actives sorbantes d'hy- droxyde de métal, notamment des particules de Al(OH)3. Lors de l'interaction des particules positivement chargées d'hydroxyde de métal avec les particules polluantes contenues dans le liquide à traiter, généralement charges négativement, le système en dispersion est déséquilibré et on observe une coagulation des particules. Dans ce cas, il se forme de grands agglomérats de particules qui précipitent ou surnagent et qui sont ensuite évacués de I'électrocoagulateur. L'eau purifiée est évacuée de l'appareil par la tubulure appropriee. Pourtant, simultanément avec le processus de purification du liquide pollué, dans ledit électrocoagula- teur on observe une adsorption des substances sur la surface des électrodes solubles. La vitesse d'adsorption dépend de la concentration des polluants dans le liquide ; plus grande est la concentration, plus grande est la vitesse d'adsorption. Ceci entraîne l'apparition d'une couche dépo- sée considérable sur la surface des électrodes, la dissolution anodique du métal se trouve freinée et par conséquent le rendement de l'électrocoagulateur diminue. Outre cela, ce phénomène est également lié à une augmentation de lié- paisseur d'un film de passivation à la surface des électrodes, essentiellement forme d'hydroxyde de métal, ce qui entraîne une utilisation non rationnelle du métal des électrodes. Il existe un électrocoagulateur pour purifier un liquide pollué (cf. le brevet des Etats-Unis d'amérique n0 3 505 188, cl. 204-149, 1970) qui comporte une chambre de décantation et une chambre d'électrocoagulation montée coaxialement å la première, un système d'électrodes solubles, une tubulure pour amener le liquide pollué. Le liquide pollue est envoyé au système d'électrodes solubles disposées dans la chambre d'électrocoagulation où le liquide reçoit les ions de métal produits lors de l'application d'une tension aux électrodes. Il se forme alors l'hydroxyde du métal qui réalise la coagulation des particules polluantes dans le liquide. Le liquide traité passe de la chambre d'électrocoagulation dans la chambre de décantation où a lieu la sépara tion des agglomérats coagulés d'avec le liquide.Ultérieurement, le liquide purifié et les dépits accumulés sont évacués de l'électrocoagulateur. On observe également dans cet électrocoagula- teur une adsorption des substances sur la surface des elec- trodes et leur passivation, ce qui entraîne une réduction du rendement de l'électrocoagulateur et une augmentation de la consommation du métal des électrodes solubles. Il existe également un électrocoagulateur pour purifier un liquide pollué (certificat d'auteur de 1'U.R.S.S. n0 644 738, ton l/1#, publié en 1979) qui comporte une chambre de décantation avec une chambre verticale d'électrocoagulation installée coaxialement, dans la partie inférieure de laquelle est monté un système d'électrodes solubles. Au-dessus des électrodes se trouve une tubulure pour amener le liguide pollué. Dans la partie inférieure de la chambre d'électrocoagulation, sous les électrodes, est montée une tubulure pour introduire l'électrolyte. La chambre de décantation est munie d'une tubulure pour évacuer le liquide purifié.Cet électrocoagulateur est très économique et a un grand rendement grâce à l'introduction du liquide pollué au-dessus du système d'électrodes solubles et son mélange avec un flux ascendant de l'électrolyte saturé d'hydroxyde de métal dans l'espace entre les électrodes.Grâce à un tel traitement du liquide pollué dans la chambre d'électrocoaguiation, le dégré d'adsorption des substances sur la surface des électro- des, se trouve notablement diminué, l'électrolyte envoyé vers le système d'électrodes solubles étant une solution technt quement pure et ne comportant pas de particules polluantes Cependant, l'électrocoagulateur connu ne permet pas d'éviter complètement le dépôt de substances sur la surface des électrodes solubles par suite de la présence d'un champ électrique autour des électrodes qui entraîne une électrophorèse d'une partie des particules chargées négativement. Ceci augmente la durée du traitement du liquide et, par conséquent, diminue le rendement. La présente invention vise à créer un électro- coagulateur dont l'organisation permettrait, grâce â l'exclusion de l'adsorption des substances sur la surface des électrodes solubles, d'augmenter le rendement du processus de purification du liquide pollué et de réduire la consommation du métal des électrodes par suite de l'utilisation totale des hydroxydes métalliques formés par la dissolution des électrodes. Ce but est atteint par un électrocoagulateur pour purifier un liquide pollue qui comporte une chamhre de décantation avec une chambre verticale d'électrocoagulation installée coaxialement à la première, dans la partie inférieure de laquelle est monté un système d'électrodes solubles, une tubulure pour introduire le liquide pollué disposée au-dessus des électrodes, une tubulure pour introduire l'électrolyte montée dans la partie inférieure de la chambre d'électrocoagulation sous les électrodes et une tubulure pour évacuer le liquide purifié disposée dans la chambre de décantation, caractérisé en ce qu'il est muni de grilles formant écran électrique entre le système d'électrodes solubles et la tubulure pour introduire le liquide pollué. La présente invention permet d'élever le rendement de l'électrocoagulateur de 7 18 * tout en diminuant la consommation du métal des électrodes de 10 à 14 %. Outre cela, une telle organisation de l'électrocoagulateur permet de réduire sa hauteur de jusqu'a 15 % ce qui permet de diminuer la consommation du métal pour sa fabrication de jusqu'a 5 %. L'invention ressortira de la description ultérieure d'un exemple d'exécution concret schématisé sur le dessin annexé sur lequel est représenté une vue générale d'un électrocoagulateur selon l'invention. L'électrocoagulateur comporte une chambre de décantation 1 à l'intérieur de laquelle est coaxialement installée une chambre d'électrocoagulation 2 réalisée sous la forme d'un tube. Entre les chambres 1 et 2 existe une zone de décantation annulaire. La chambre de décantation 1 est munie d'une tubulure 3 pour évacuer le liquide purifié et d'une auge 4 pour évacuer de l'électrocoagulateur les dépôts flottants, disposée dans la partie supérieure de la chambre de décantation 1. Dans la partie inférieure de la chambre d'électrocoagulation 2 est installé un système d'électrodes solubles 5 branché sur une source de courant continu (non représenté au dessin). Au-dessus du système d'électrodes 5 est disposée une tubulure 6 pour introduire dans la chambre 2 un liquide pollué. Pour amener l'électrolyte dans la chambre d'électrocoagulation 2, on a prévu une tubulure 7 installée dans sa partie inférieure sous le système d'électrodes solubles 5. Dans la partie médiane de la chambre d'électro- coagulation 2, entre le système d'électrodes solubles 5 et la tubulure 6 pour introduire le liquide pollué, sont instal lées des grilles 8 formant écran et branchées sur une source d'alimentation autonome (non représentée sur le dessin). L'électrocoagulateur fonctionne de la façon suivante. Avant le traitement du liquide pollué, l'espace inte- rieur de l'électrocoagulateur est rempli à travers la tubulure 7 par un électrolyte pur, par exemple, par une eau techniquement pure, puis on applique aux électrodes solubles 5 et aux grilles 8 une tension à partir des sources d'alimentation. La grille 8 supérieure est branchée sur le pôle négatif de la source d'alimentation. La valeur de la tension appliquée aux grilles 8 est réglée en fonction de la concentration des substances polluantes ; avec l'augmentation de la concentration des substances la valeur de la tension augmente. A l'issu d'un certain intervalle de temps après l'application du courant aux électrodes 5, on introduit dans l'électrocoagulateur le liquide pollué qui arrive par la tubulure 5 et on commence à introduire l'électrolyte en régime de service. Durant la dissolution anodique du métal des électrodes 5 se forme l'hydroxyde du métal amené par le flux ascendant de l'électrolyte dans la zone de mélange avec le li quide pollué. Dans ce cas, par suite de la coagulation, il se forme de grands agglomérats de particules polluantes qui montent à la surface du liquide. Le gaz se dégageant sur les électrodes intensifie ce processus. Dans la chambre de décantation 1 a lieu la sE- paration du liquide purifié d'avec les dépôts qui sont évacués à l'aide de l'auge 4. L'eau purifiée est évacuée à travers la tubulure 3. Durant le traitement du liquide pollué dans la chambre d'électrocoagulation 2, les grilles 8 aident à repousser vers le haut les particules à charge négative des polluants et interdisent leur descente vers la surface des électrodes 5. Ainsi, l'organisation de l'électrocoagulation suivant l'invention exclut presque complètement l'adsorption des substances sur la surface des électrodes solubles 5 ce qui est obtenu du fait de l'installation au-dessus dudit système d'électrodes 5 des grilles 8 qui inhibent l'électro- phorèse des particules chargées aux électrodes 5 due à la présence du champ électrique dans la chambre d'électrocoagulation 2. Les particules polluantes sont alors repoussées des grilles 8 se trouvant sous un potentiel de même polarité que les particules. Ainsi, les particules polluantes ne passent pas vers la surface des électrodes 5 ce qui assure une haute vitesse constante de la dissolution anodique du métal des électrodes 5. Il s'en suit la formation de particules d'hydroxyde métallique actives du point de vue de la sorption qui sont transportées par le flux ascendant de l'é- lectrolyte techniquement pur dans la zone de mélange au-dessus des électrodes 5 avec le liquide pollué. Ceci permet d'utiliser totalement l'hydroxyde métallique formé ce qui donne la possibilité de réduire la consommation des électrodes solubles, et à son tour, contribue à l'augmentation de la vitesse de coagulation des particules polluantes et, par conséquent, à l'augmentation du rendement de llélectrocoagu- lateur. REVENDICATION Electrocoagulateur pour purifier un liquide pollue qui comporte une chambre de décantation (1) avec une chambre verticale d'électrocoagulation (2) installée coaxialement à la première, dans la partie inférieure de laquelle est installé un système d'électrodes solubles (5), une tubulure (6) pour introduire le liquide pollué disposée au-dessus des électrodes, une tubulure (7) pour introduire l'elec- trolyte disposée dans la partie inférieure de la chambre d'électrocoagulation (2) sous les électrodes (5) et une tubulure (3) pour évacuer le liquide purifié disposée dans la chambre de décantation (1), caractérisé en ce qu'il comporte des grilles (8) formant écran électrique disposées entre le système d'électrodes solubles (5) et la tubulure (6) pour introduire le liquide pollué.