Brevet FR2573454A1 — publié le 19860523

La présente invention concerne un procédé d'élimination de la lignine des effluents d'installations de blanchiment en utilisant des fibres de cellulose. On a déjà testé et utilisé, sur des effluents d'installations de blanchi- ment, divers composés chimiques précipitants, tels que des composés de fer et d'aluminium solubles et des sels de calcium. Les résultats de ces essais ont mon- tré que l'on pouvait obtenir une décoloration particulièrement efficace, et égale- ment une diminution de plusieurs autres propriétés nuisibles de l'effluent. Malgré de nombreux avantages, ces procédés n'ont pas été couramment uti- lisés. L'une des raisons primordiales de cette non-utilisation réside dans le coût relativement élevé, en général de l'ordre de 45 à 60 FF/t de cellulose ou plus. Dans un article publié dans le "Tappi" de Mai 1982, volume 65, n 5, et intitulé: "Les effluents des installations de blanchiment de pâte Kraft peuvent être décolorés en utilisant les effets synergiques des cations solubilisés par acidification des boues de déchets", D.C. Eaton, Hm. Chang et T.K. Kirk ont sug- géré qu'en acidifiant les boues provenant d'une papeterie, on créait dans la solu- tion, par exemple, des composés d'aluminium, de fer et de calcium. Lorsque de l'eau de blanchiment alcaline est ajoutée dans la solution, on précipite des composés colorés. Une augmentation du pH de l'effluent fait précipiter encore davantage de matériaux colorés. Les boues sont séparées de l'eau par filtration. La demande de brevet finlandais publiée sous le n 49331 décrit un procédé de décoloration des effluents d'une usine à cellulose, en particulier des effluents provenant de la section de blanchiment d'une usine à cellulose de sulfate, au tra- vers d'une couche d'hydroxyde de calcium. La demande de brevet finlandais publiée sous le n 50553 décrit un procédé pour extraire les matières organiques colorées des effluents d'un lessiveur de cellulose de sulfate, selon lequel les matières colorées précipitent avec de la chaux en présence d'une quantité appropriée de fibres de cellulose pour obtenir la précipitation. La quantité et les caractéristiques des effluents des usines de cellulose varient en fonction du procédé de blanchiment et de lessivage mis en oeuvre et des matières premières utilisées. L'une des caractéristiques essentielles du blanchiment par déplacement utilisé dans une usine de cellulose de sulfate réside en ce que le blanchiment réalisé à l'aide de produits chimiques de blanchiment usuels et en mettant en oeuvre des séquences classiques ne nécessite que très peu d'eau pure. Par consé- quent, les quantités d'effluents représentent, à l'heure actuelle, de 10 à 20 m3/t de cellulose, lors du blanchiment de la pâte de bois de feuillu, et de 13 à m3/t de cellulose, lors du blanchiment de la pâte de bois de résineux. Lors 2 2573454 du blanchiment dans les installations comportant des tours et des filtres, les quantités d'effluent peuvent être deux à trois fois plus importantes, ce qui est dû essentiellement aux matériaux utilisés dans ces constructions. Les petites quantités d'effluents rencontrées dans le blanchiment par déplacement signifient également que les déchets sont fortement concentrés. Le but de la présente invention est d'apporter un procédé d'élimination efficace de la lignine, qui soit en particulier avantageux lors du traitement des effluents provenant des installations de blanchiment par déplacement, dans les- quelles il diminue de 30 à 50 % les quantités de matériaux organiques dissous. Les investissements en capitaux et les frais de fonctionnement du procédé selon cette invention sont faibles. Selon l'invention, le procédé d'élimination de la lignine comporte une phase acide, durant laquelle on ajoute à l'effluent acide une boue fibreuse, et une phase alcaline pendant laquelle de l'eau alcaline usée est ajoutée à la solu- 15. tion de boue-effluent, puis la fraction contenant la portion principale des fibres est séparée, et une portion de cette fraction séparée est amenée dans la phase acide. Des essais en laboratoire ont montré que des quantités importantes de composés organiques précipitent lorsqu'on combine les eaux de blanchiment acides et alcalines provenant d'un procédé de blanchiment par déplacement. La quantité de matériaux organiques précipités est de 10 à 20 % (pin), ou de 5 à 10 % (bou- leau) de la quantité totale de matériaux dissous. Il ne se produit pas de préci- pitation dans les eaux de blanchiment diluées. Les substances principales qui précipitent sont des composés de lignine de différentes dimensions moléculaires. La dimension moléculaire de la portion principale de la lignine précipitée est supérieure à 5000. La dimension moléculaire de la lignine dissoute restante est comprise entre 500 et 2000. L'invention sera maintenant décrite par les exemples non limitatifs sui- vants: Exemple 1: Lors d'essais réalisés à l'aide d'effluents provenant d'un procédé de blanchiment par déplacement, on a utilisé à la fois des boues de déchets prove- nant d'une papeterie et des boues artificielles, fabriquées en ajoutant des com- posés chimiques à de la cellulose blanchie. Les boues ont été acidifiées avec une fraction d'eaux usées acides, le pH étant de 1,6 à 3,0. Le traitement a duré de 2 à 5 minutes. On a ensuite introduit une fraction d'eaux usées alcalines dans la solution d'effluents et de boues. On a finalement ajusté le pH de la solution jusqu'à une valeur de 5,5 à 6,5, en ajoutant de l'oxyde de calcium ou de l'hydro- xyde de calcium. Les substances organiques précipitées et les fibres étaient liées 3 2573454 les unes aux autres, et les caractéristiques d'épaississement de la boue ont été améliorées en ajoutant 1 à 4 kg d'un polymère cationique par mètre cube d'ef- fluent. On a trouvé que la centrifugation était la meilleure méthode pour obtenir la séparation de l'eau de la boue. On a également démontré que l'effluent prove- nant d'une usine à papier pouvait être réutilisé au moins 8 à 10 fois, ce qui diminue la quantité de boue de fibres devant être utilisée. Les résultats du traitement montrent une décoloration de l'effluent de l'ordre de 50 à 80 %, et une diminution de la demande chimique en oxygène (DCO) et du carbone organique total (COT) de 40 à 50 %, lorsque la quantité de fibres était de 2 kg/m3 ou plus, lors du traitement d'effluents d'installations de blanchimentde cellulose de pin. Les chiffres correspondants, pour de la cellulose de bouleau, étaient de 30 à % et de 20 à 40 %. Exemple 2: Le dessin annexé illustre le processus opérationnel de la présente inven- tion, tel qu'il résulte des essais et expérimentations réalisés par les inven- teurs. Ce processus et l'installation correspondante sont applicables au traite- ment des effluents provenant des installations de blanchiment, ces effluents pouvant provenir de la mise en oeuvre de procédés de blanchiment par déplacement, ou être des effluents de blanchiment concentrés. Sur la Figure unique du dessin, la référence 1 désigne une enceinte pour le mélange de la phase acide. L'effluent acide 2 de la phase de chloruration et de la phase bioxyde d'un procédé de blanchiment par déplacement, et la boue 3, qui contient des fibres et, éventuellement, également des produits chimiques, et qui est séparée dans l'installation de traitement de l'effluent d'une usine à papier ou de cellulose, sont délivrés à l'enceinte 1. On peut également ajouter du calcium à l'enceinte, pour la régulation du pH. La solution effluent-boue 5 est amenée dans une enceinte de mélange de phase alcaline 6, dans laquelle on admet également l'effluent alcalin provenant du blanchiment par déplacement, et, éventuellement, également l'effluent alcalin 7 de la phase hypo. Ensuite, un polymère cationique 8 est ajouté à la solution. La solution effluent-boue 9, pro- venant de l'enceinte 6, est amenée dans un bassin de sédimentation 10, o préci- pitent les matières organiques et les fibres. Une portion 11 de la boue ayant pré- cipité dans le bassin de sédimentation est délivrée à l'enceinte de mélangeage 1 de la phase acide pour la réutilisation des fibres, et une autre portion 12 de la boue, à laquelle on peut ajouter un polymère cationique 13, est délivrée à une centrifugeuse 14 pour réaliser l'épaississement. L'eau séparée 15 est amenée dans l'enceinte de mélangeage 1, et les matières solides 16 sont extraites. L'effluent sédimenté 17 est ensuite évacué, en vue d'un traitement biologique. 4 2573454 Exemple 3 Les paramètres suivants sont applicables, en ce qui concerne l'alimenta- tion de la lignine des effluents des installations de blanchiment par déplacement d'une usine produisant 700 tonnes de cellulose/24 heures: quantité d'effluent fraction acide, m3/h.300 fraction alcaline, m3/h...... ....... 150 - quantité de boues (ajoutée et recyclée), Kg/h. ........... . 150 - boue mise en recirculation........................ 1100 - quantité de polymère............................................ 0,5 -1 - volume de l'enceinte de mélange de l'effluent acide:...................... . ma.10 - volume de l'enceinte de mélange de l'effluent alcalin..3.15 - bassin de sédimentation: Volume..... M3.1350 Surface...... m2. 350 Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux divers..DTD: exemples décrits ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 2573454 REVENDICATIONS 1 - Procédé d'élimination de la lignine des effluents d'installations de blanchiment, qui comporte une phase acide,pendant laquelle une boue contenant des fibres de cellulose est acidifiée par l'effluent d'une installation de blanchiment acide, puis de l'eau de blanchiment alcalin est ajoutée à la solution acide effluent-boue, et la fraction contenant la portion principale des fibres est sé- parée, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on met en recirculation une portion de la fraction contenant des fibres dans la phase acide, pour réutiliser les fibres. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fraction contenant les fibres est séparée par précipitation dans un bassin de recirculation. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les effluents sont des eaux usées provenant d'installations de blanchiment par déplacement, ou d'autres eaux usées concentrées. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion de l'effluent acide, dans la quantité totale d'effluent, est d'environ 2/3. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute un polymère cationique à la solution, dans la phase alcaline. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la quantité de polymère cationique ajoutée est de 1 à 4 grammes par m3 d'effluent à traiter. 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de fibres délivrée, dans la phase acide, est d'au moins 2 kg par m3 d'effluent devant être traité. 8 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pH de la solution effluent acide-boue est de 1,6 à 3,0.