Brevet FR2565222A1 — publié le 19851206

L'invention concerne les appareils d'épuration électrochimique d'un liquide polluée, L'invention peut être appliqué à l'épuration d'un liquide chargé de différentes matières organiques peu ou pas solubles dans l'eau, de suspensions mécaniques etc. Il est avantageux d'utiliser la présente invention pour l'épuration des liquides pollués par des produits pétroliers, des polymères, organiques par exemple, des eaux usées industrielles contenant des huiles et/ou du polyméthylacrylate. Ces derniers temps, parmi les dispositif utilisés pour l'épuration de liquide pollués, les appareils d'épuration électrochimique de liquide pollué et, en particulier, les appareils mettant en oeuvre les procédés d'épuration par électrocoagulation et électroflottation trouvent un emploi croissant. On connait des appareils mettant en oeuvre un processus d'épuration électrochimique du liquide pollué en régime soit périodique soit continu, ce dernier se montrant le plus avantageux. On connait un appareil d'épuration électrochimique de liquide pollué comprenant un décanteur, muni des tubulures servant à évacuer le liquide épuré et les déchets issus de l'épuration, qui entoure en partie une chambre de coagulation montée à l'intérieur de celui-ci et coaxialement avec lui, au-dessus de laquelle est monté un ramasse-mousse; à la partie inférieure de cette chambre sont disposées une tubulure destinée à amener l'électrolyte et les électrodes solubles, surmontées d'un mélangeur pourvu d'une tubulure par laquelle est amené le liquide pollué (cf. certificat d'auteur de 1'URSS n0 644738). La chambre de coagulation de cet appareil est d'une section constante sur toute sa hauteur. Dans une telle chambre de coagulation, où se déroule le processus de grossissement des particules des impuretés contenues dans le liquide, le mouvement d'agrégation des particules est gêné par leur détérioration partielle à la suite des collisions sous l'action des bulles flottantes de gaz se dégageant des électrodes solubles. Ce phénomène diminue le rendement de l'appareil car pour obtenir un taux prescrit d'épuration du liquide il est nécessaire, dans le cas de l'accroissement de la teneur du liquide en impuretés, de réduire la quantité de liquide pollué amené à l'épuration, pour éviter que les agrégats détériorés des particules soient entrainés avec le courant de liquide épuré et diminuent le taux d'épuration. On connaît aussi un appareil d'épuration électrochi mioue d'un liquide pollué (cf., par exemple, certificat d'auteur de l'URSS n0 914506),comportant une chambre de décantation pourvue des tubulures pour l'évacuation du liquide épuré et des déchets et communicant avec une chambre d'électrocoagulation montée coaxialement dans la chambre de décantation. A la partie inférieure de la chambre de coagulation sont disposés une tubulure destinée à amener ltélectrolyte et un système d'électrodes solubles; une tubulure pour l'amenée de liquide pollué dans ladite chambre disposée au-dessus des électrodes consommables et une cloison de séparation est montée entre la chambre de décantation et la chambre d'électrocoagulation. Au-dessus de la chambre d'électrocoagulation est monté un ramasse-mousse pourvu d'un injecteur d'air destiné à l'évacuation des déchets mousseux de l'appareil. La cloison de séparation de cet appareil est cylindrique et parallèle aux parois de la chambre de coagulation. Dans ce cas, il s'établit une vitesse constante du mouvement du liquide à épurer dans la zone enfermée entre la cloison de séparation et la chambre de coagulation ce qui limite le rendement de l'appareil. On s'est donc proposé de créer un appareil pour l'épuration électrochimique d'un liquide pollué, dont la chambre de coagulation et la cloison de séparation seraient disposées pour permettre de prévenir la destruction des agrégats coagulés des particules d'impureté grâce à la suppression du mouvement forcé des agrégats de particules dans la chambre de coagulation et d'assurer l'élévation du rendement de l'appareil à un taux imposé d'épuration du liquide Selon l'invention, l'appareil d'épuration électrochimique d'un liquide pollué comporte: un décanteur, muni des tubulures destinées à l'évacuation du liquide épuré et des déchets résultant de l'épuration, qui entoure en partie une chambre de coagulation montée coaxialement dans ce décanteur, au-dessus de laquelle est monté un ramasse-mousse équipé d'un injecteur d'air et à la partie inférieure de laquelle sont disposées une tubulure d'amenée d'électrolyte et des électrodes consommables surmontées d'un mélangeur couplé à une tubulure qui y amène un liquide pollué; une cloison de séparation, montée entre le décanteur et la chambre de coagulation, la partie de la chambre de coagulation disposée dans le décanteur et ladite cloison de sépration étant sensiblement des troncs de cônes dont les grandes bases sont orientées vers le ramasse-mousse; et des cloisons perforées d'amortissement dans le mélangeur. La conception de l'appareil assure, dans le mélangeur, les conditions les plus favorables au processus de coagulation des particules des impuretés contenues dans le liquide pollué par un hydrate de métal résultant de la dissolution électrochimique des électrodes dans l'électrolyte propre amené dans le mélangeur par le courant ascendant. En réalisant la partie de la chambre de coagulation disposée dans le décanteur au-dessus du mélangeur sous la forme d'un tronc de cône dont la grande base est orientée vers le ramasse-mousse, partie à l'intérieur de laquelle les agrégats de particules formés à la suite de la coagulation sont transportés vers la surface du liquide,on contribue à la suppression du mouvement forcé des particules et, par conséquent, de leur destruction.En effet au fur et à mesure que le courant de liquide à traiter se déplace vers le haut de la chambre de coagulation, la vitesse de ce courant de liquide décroît grâce à lçevasement conique orienté du bas vers le haut de ladite chambre. Dans ce cas, on n'a pas observé de turbulence des particules transportées pouvant aboutir à leur destruction et à la baisse du rendement de 11 appareil. Il est avantageux que le rapport entre les surfaces des bases supérieure et inférieure de la partie de la chambre tronconique de coagulation disposée dans le décanteur soit de l'ordre de 6 à 1. Un tel rapport entre la surface des bases supérieure et inférieure de la chambre de coagulation assure la réduction de la vitesse du liquide jusqu'à la valeur qui contribue à la formation de grosses particules qui en s'accumulant sur la surface du liquide sous le ramasse-mousse sont évacuées continuellement de ce dernier à l'aide d'un injecteur d'air ce qui élève le rendement du processus d'épuration dans l'appareil de 1,1 à 1,8 fois. Une augmentation du rapport des surfaces des bases supérieure et inférieure de la partie conique de la chambre de coagulation aboutit à l'augmentation de la quantité de métal utilisé pour la fabrication de l'appareil sans présenter d'accroissement sensible du rendement de l'appareil. Il est avantageux de monter un filtre à l'intérieur de l'appareil entre les bases supérieures de la chambre de coagulation et de la cloison de s#éparation,de disposer des cloisons verticales au-dessous de la petite base de ladite cloison de séparation et de disposer, au-dessous de ces cloisons verticales, des tubulures pour l'évacuation des déchets précipités. Le filtre permet d'intensifier le processus de séparation des agrégats de particules formés dans le liquide et d'élever, par conséquent, le taux d'épuration du liquide et le rendement de l'appareil. Les cloisons verticales utilisées à la partie infe rieure du décanteur au-dessous de la cloison de séparation permettent de diminuer la vitesse du courant de liquide épuré circulant entre la petite base de la cloison de sé paration et la chambre de coagulation car le courant de liquide est orienté selon les espaces ménagés entre lesdites cloisons verticales. Ceci contribue également à la précipitation des particules d'impureté entrainées par le courant de liquide par suite d'une baisse sensible de l'énergie cinétique des particules sur les cloisons, ce qui élève le rendement de l'appareil et le taux d'épuration. Les déchets accumulés entre les cloisons verticales sont évacués périodiquement de l'appareil. En fonction de la catégorie du liquide épuré et de la présence des particules de différentes origines on peut remplacer les cloisons verticales par des cloisons de profils appropriés. Il est avantageux que les cloisons perforées d'amortissement montés dans le mélangeur soient exécutées sous forme de cônes, dont les sommets sont orientés vers le ramasse-mousse et qu'un diffuseur soit monté entre les cloisons perforées d'amortissement pour assurer un brassage intensif du liquide pollué avec le courant ascendant d'électrolyte. L'utilisation des cloisons perforées d'amortissement dnas le mélangeur permet d'effectuer le brassage intensif du liquide pollué avec l'électrolyte contenant un hydroxyde de métal et des bulles de gaz qui se forment dans l'electro- lyte pendant la dissolution électrochimique des électrodes. Le brassage intensif contribue à l'élévation de la vitesse de coagulation des particules à la suite de leur interaction avec les particules de l'hydroxyde de métal. Le diffuseur du liquide pollué dans le courant d'électrolyte monté dans le mélangeur contribue lui aussi à l'élévation de la vitesse de coagulation des particules En montant le diffuseur entre les cloisons d'amortissement, on a limité la zone de mélange des liquides car l'évasement ultérieur de la zone de mélange conduit à la destruction des agrégats de particules déjà fermés. A partir du mélangeur, le courant de liquide traité est évacué à travers la cloison d'amortissement supérieure ce qui supprime le mélangeage des courants de liquide au-dessus d'elle. La partie de la chambre de coagulation s'évasant au-dessus du mélangeur contribue elle aussi à diminuer la vitesse de mouvement du liquide. Grâce au fait que les cloisons d'amortissement sont des cônes, dont les sommets sont orientés vers le haut dans la direction du ramasse-mousse, est supprimée l'accumulation du gaz et des agrégats des particules formés dans le mélangeur et transportés par le liquide vers le haut à travers la chambre de coagulation. En créant une zone de mélangeage intensif du liquide pollué avec le courant ascendant d'électrolyte pendant une brève durée on a élevé sensiblement la vitesse d'épuration et, par conséquent, le rendement de l'appareil. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre d'un de ses modes de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références à la figure unique annexée représentant une vue d'ensemble de l'appareil. L'appareil d'épuration électrochimique d'un liquide pollué, selon l'invention, comporte un décanteur 1, muni des tubulures 2 et 3 destinées respectivement à l'évacuation du liquide épuré et des déchets résultants de l'épuration, qui entoure en partie une chambre de coagulation 4 montée coaxialement à l'intérieur de celui-ci. A la partie inférieure de la chambre de coagulation 4, qui fait saillie sous le décanteur 1, est disposé un mélangeur 7 recevant une tubulure 8 par laquelle est introduit un liquide pollué. Le mélangeur 7 est muni de cloisons perforés d'amortissement 9 exécutées coniques, leurs sommets étant orientés vers le haut. Un diffuseur 10 est monte entre les cloisons d'amortissement pour le mélangeage intensif du liquide pollué amené par la tubulure 8 d'amenée de liquide pollué avec le courant ascendant d'électrolyte. A la partie inférieure du mélangeur 7 est montée une chambre 30 recevant l'électrolyte par une conduite 5 et contenant des électrodes 6 solubles consommables. Une partie de la chambre de coagulation 4, disposée coaxialement dans le décanteur 1 est exécutée sous forme d'un tronc de cône il dont la grande base 12 est orientée vers le ramasse-mousse 13, le rapport des surfaces de la base supérieure 12 et de la base inférieure de cette partie de la chambre de coagulation 4 est de l'ordre de 6 à 1. Ce mode de réalisation de ladite partie de la chambre 4 assure la réduction progressive de la vitesse du mouvement du liquide dans la chambre 4 jusqu'à la valeur qui contribue à la formation de grosses particules d'impureté et supprimant la destruction de ces particules à la suite de la diminution de la turbulence du système. Une cloison de séparation 14; exécutée elle aussi sous forme d'un tronc de cône, de grande base 15 orientée vers le ramasse-mousse 13, est montée entre le decanteur 1 et la partie tronconique de la chambre de coagulation 4 A sa partie supérieure, le ramasse-mousse 13 est muni d'un injecteur 16 servant à évacuer les déchets ayant la forme d'une mousse au-dessus du niveau de liquide dans la chambre de coagulation 4.Dans le but d'intensifier le processus de séparation des déchets de liquide on a monté un filtre 17 entre les bases supérieures 12 et 15 respectivement de la chambre de coagulation 4 et de la cloison de séparation 14, et on a prévu à un niveau inférieur à celui de llextremite la plus basse de la cloison de séparation 14 des aubes ou cloisons, par exemple verticales, 18 et des tubulures 19 pour l'évacuation des particules en cours de précipitation. Une portion de liquide épuré peut être utilisée comme électrolyte et recyclée à l'aide des tubulures 5, 20 et d'une tubulure de recyclage 21, pourvue de vannes de fermeture ou de réglage 22, dans la partie inférieure de lachambre 30 sous les électrodes solubles 6. Dans le but de supprimer le risque de pénétration des particules des impuretés dans l'eau épurée, on a muni les tubulures 2 et 20 de filtres 23. Dans le but de réduire les frais de remplacement des électrodes solubles 6, on a réalisé la chambre 30 où sont disposées les électrodes 6 sous forme d'une section démontable portée sur un châssis 24, reposant sur des galets 25. L'appareil d'épuration électrochimique d'un liquide pollué fonctionne de la manière suivante. Avant de procéder au traitement d'un liquide pollué, on remplit Les capacités intérieures de la chambre de coagulation 4 et du décanteur 1 d'un électrolyte propre (eau techniquement pure ou eau contenant de petites additions de NaCl) et ensuite on applique aux électrodes 6 la tension de courant continu provoquant leur dissolution et le dégagement de bulles de gaz. A la suite de llinteraction des ions du métal des électrodes 6, par exemple des ions Al3+ ou Fe3+ qui passent dans la solution aqueuse de l'électrolyte, avec les ions d'hydroxyle OH il se forme des hydroxydes de métal Al(OH)3, Fe(OH)3 etc. qui possèdent une haute activité de sorption vis-à-vis des matières se trouvant dans le liquide pollué. Après un certain temps (habituellement de 0,5 à 2mn) on amorce l'amenée du liquide pollué dans le mélangeur 7 de l'appareil, à travers le diffuseur 10, où il se mélange avec un courant d'électrolyte contenant des particules d'hydroxyde de métal et des bulles de gaz qui y arrivent à travers l'orifice ou les orifices prévis dans la cloison perforée d 'amortissement 9 située à la partie inférieure du mélangeur 7 et montent du bas où sont disposées les électrodes solubles 6. Sous l'action coagulante des particules d'hydroxydes de métaux, les particules d'impuretés, transportées par le courant de liquide à travers les orifices pratiqués dans la cloison d'amortissement supérieure 9 vers la partie conique de la chambre de coagulation 4, grossissent. La flottation des agrégats formés à partir des particules par des bulles de gaz dégagée sur les électrodes contribue elle aussi au processus mentionné. Grâce à ce que la partie de la chambre de coagulation 4, disposée immédiatement audessus du mélangeur 7 est tronconique, la vitesse de mouvement du liquide y décroit du fait qu'au fur et à mesure que le liquide monte la section de la chambre de coagulation 4 augmente. On supprime ainsi la collision entre les agrégats des particules pouvant provoquer leur détérioration, par la diminution du passage du liquide dans la partie conique de la chambre 4.Il en résulte que les particules coagulées des impuretés s'accumulent dans le ramasse-mousse 13 au-dessus de la couche de liquide dans la chambre de coagulation 4 et sont ensuite évacuées de celui-ci à l'aide d'un injecteur d'air 16. Le liquide à épurer passe à travers le filtre 17 où il est débarrassé de certaines particules des impuretés et parvient dans la zone disposée entre la partie conique de la chambre de coagulation 4 et la cloison de séparation 14. Du fait que la cloison 14 a la forme d'un tronc de cône, dont la petite base se trouve en bas, la vitesse du liquide épuré croit au fur et à mesure que le liquide se déplace du haut vers le bas. Si le liquide épuré contient des particules d'impureté qui ne sont pas retenues par le filtre 17, ces dernières seront arrêtées par les cloisons verticales 18 d'où elles seront évacuées par les tubulures 19.Les cloisons 18 au lieu d'être verticales peuvent être inclinées et/ou conformées en fonction du liquide pollué à épurer dans l'appareil et de la teneur du liquide épuré en particules de différentes caractéristiques. Ensuite, le liquide épuré passe par le filtre 23 pour être évacuer de l'appareil par la tubulure 2. Une portion de liquide épuré peut être utilisée comme électrolyte amené à la partie inférieure de la chambre 30 où sont disposées les électrodes solubles 6 par les tubulures 5, 20 et la conduite de recyclage 21. On économise ainsi l'eau techniquement propre consommée. L'utilisation de cet appareil pour l'épuration électrochimique d'un liquide pollué assure l'augmentation du rendement de l'appareil de 1, 1 à 1,8 fois grâce à l'intensification du processus de coagulation des particules des impuretés contenues dans le liquide et à la diminution du taux de destruction des agrégats formés des particules par suite de la diminution de la vitesse de leur transport vers la zone de séparation, le taux imposé d'épuration du liquide étant assuré de 98,4 à 99,8 %. REVENDICATIONS 1. Appareil d'épuration électrochimique d'un liquide pollué comportant - un décanteur (1) muni de tubulures (2, 3) destinées à l'évacuation du liquide épuré et des déchets résultants de l'épuration; - une chambre de coagulation (4) montée coaxialement à l'intérieur du décanteur (1); - un ramasse-mousse (13) muni d'un injecteur d'air (16) coiffant la chambre (4); - une chambre (30) recevant l'amenée de l'électrolyte par une tubulure (5) et contenant des électrodes solubles (6); - un mélangeur (7) intercalé entre la chambre (30) et la chambre (4) recevant le liquide pollué à épurer par une conduite (8) et un diffuseur (10);; - une cloison des séparations (14) montée entre le décanteur (l) et la chambre de coopération (4), caractérisé en ce que la partie de la chambre de coagulation (4), logée dans le décanteur (1) et la cloison de séparation l14j sont exécutées sous forme de troncs de cônes orientés par leurs grandes bases (12 et 15) vers le ramasse-mousse (13) et que le mélangeur (7) est muni de cloisons perforées dBamortisX sement (9). 2. Appareil selon la revendIcation 1, caractérisé en ce que le rapport des surfaces de bases supérieure (12) et inférieure de la partie conique f71) de la chambre de coagulation (4) est de l'ordre de 6 à 1. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un filtre (17) est disposé entre les bases supérieures (12 et 15) de la chambre de coagulation (4) et de la cloison de séparation (14) 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des cloisons (18) surmontant des tubulures (19) pour l'évacuation des déchets précipités sont disposées au-dessous de la petite base de la cloison de séparation (14) dans le décanteur (1). 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les cloisons perforées d'amortissement (9) montées dans le mélangeur (7) sont exécutées sous forme des cônes, dont les sommets sont orientés vers le ramasse-mousse (13). 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que dans le mélangeur (7), entre les cloisons perforées d'amortissement (9) est monté un diffuseur (10) assurant un mélangeage ou hrassage intensif du liquide pollué a traiter avec le courant ascendant d'électrolyte.