Brevet FR2583739A1 — publié le 19861226

"Procédé et dispositif pour la commande de l'addition de produitschinmiques en vue de floculer des substances flocu- lables dans des suspensions, en particulier pour épurer l'eau de retour d'installations de désencrage" L'invention concerne un procédé de commande de l'ad- dition de produits chimiques pour floculer des substances flo- culables dans des suspensions, la suspension recevant au moins deux produits chimiques en une quantité nécessaire à la flocu- lation, et dispositif adapté à la réalisation du procédé. Un pareil procédé est utile spécialement pour l'épuration de l'eau de retour d'installations de désencrage. Ce genre d'installations sert à séparer et à enlever l'encre d'imprimerie de vieux papiers, pour qu'on puisse obtenir une masse de papier propre, claire et récupérable, servant de matière première à du papier neuf. Les encres d'imprimerie se séparent ainsi dans la mousse d'installations de flottation ou dans le filtrat d'installations de lavage. Une partie se trouve aussi dans le filtrat d'un épaississeur éventuellement placé en aval. A tous ces endroits de traitement, pour des rai- sons d'économie, l'eau est recyclée en partie ou entièrement et réemployée pour une nouvelle dissolution du vieux papier. Mais cette eau de retour est souillée par des encres d'imprimerie, des particules de fibres et d'autres substances, O qui sont séparée du vieux papier par le procédé de désencrage. La teneur en substances solides en suspension peut être par exemple entre 500 et 3500 mg/l. Si on se resservait de cette eau, sans l'avoir traitée, pour la dissolution du vieux papier, elle le salirait encore plus. L'eau de retour doit donc être épurée. On sait réaliser cette épuration de l'eau de retour par addition de produits chimiques et floculer ainsi que sépa- rer les impuretés dans un bassin de décantation, par exemple dans des installations de décantation par flottation ou sédi- mentation. Dans les installations de décantation par flottation, de l'air est amené et finement réparti dans l'eau. Dans le bas- sin de décantation, les particules solides montent alors à la surface, véhiculées par l'air, sous forme de mousse flottante et des installations correspondantes peuvent les enlever de l'eau épurée. Dans les installations de décantation par sédimen- tation, des gros flocons se forment par contre sans apport d'air, ils s'enfoncent et sont éliminés sous forme de boues. Comme produits chimiques, on peut alors employer dif- férents produits cationiques et/ou anioniques ainsi que des produits chimiques non ioniques, séparément ou en combinaison: par exemple de l'alun, qui est un produit cationique polymère adéquat ainsi que par exemple du polyacrylamide, comme polymère anionique supplémentaire ou par exemple des produits polyoxydes, comme produits non ioniques. Pour obtenir une qualité optimale de l'eau de retour épurée, on doit ajouter chaque produit chimique avec la plus grande précision possible, dans la quantité nécessaire à la floculation optimale des impuretés; c'est-à-dire que l'addition de chaque produit chimique ne doit être ni insuffisante,ni ex- cédentaire. Quand on ajoute un seul produit chimique, cela s'ob- tient par un procédé simple de réglage, par exemple en ce que l'effet d'épuration est déterminé au moyen d'un appareil de mesure approprié, par exemple un turbidimètre, à un endroit ap- proprié, par exemple dans le bassin de décantation et en ce qu'avec un régulateur qui y est raccordé l'addition se régule suivant un degré optimal de floculation ou de trouble, grâce à l'exploitation de la mesure de trouble et du flux massique d'une part et de la quantité et de la concentration des produits chimiques additionnés d'autre part. On a pourtant constaté que, comme décrit par exemple dans DE 35 12 309, l'effet d'épuration peut encore être amélioré par l'addition successive de plusieurs produits en différents endroits d'addition. Comme les différents produits chimiques 2583739- ont des effets différents, aussi bien qualitativement que quan- titativement, on ne voit pas sans difficulté comment l'effet d'épuration, qui résulte d'une coopération qualitative et quan- titative de tous les produits chimiques additionnés, peut être commandé pour obtenir la floculation optimale. Pour cela, il fallait jusqu'à maintenant,des essais importants et longs, afin emoiriqqement de trouver l a meilleure harmonisation, surtout que la qualité de l'eau brute est soumise à des variations importantes, dues à des constituants inconnus et changeants, qui proviennent du O vieux papier. Pour éliminer les défauts indiqués de l'état de la technique, l'invention se donne pour but de créer un procédé et un dispositif pour la commande de l'addition de produits chi- miques pour floculer des substances floculables dans des suspen- sions, avec laquelle l'addition de plusieurs produits chimiques peut être commandée avec des effets différents, de sorte que la floculation atteigne une valeur optimale. De plus l'inven- tion a pour but de permetttre, grâce à la stratégie correspon- dante de régulation, le meilleur effet d'épuration ou la meil- O leure rentabilité. Le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce que l'addition de chaque produit est commandée en fonction d'une caractéristique de la suspension qui est recherchée avec le produit et mesurée après l'addition du produit, mais avant celle du produit suivant. A l'aide d'un calculateur et par une comparaison de mesures décalées dans le temps, on peut ainsi déterminer la valeur et le sens de chaque intervention. Le dispositif suivant l'invention, avec lequel la sus- 3O pension peut être amenée d'un réservoir, par une conduite, à une installation de décantation, est caractérisé en ce qu'il est prévu au moins deux dispositifs de mesure, qui sont reliés à un régulateur, réglé de manière à réguler chaque addition de produits chimiques avant l'endroit correspondant de l'addition suivante de produits chimiques, en fonction de caractéristiques mesurées de la suspension. On emploie alors une combinaison de systèmes de me- sure différents, qui sont attribués chaque fois à des produits chimiques déterminés et/ou à leur fonction. Des combinaisons typiques de différentes méthodes de mesure sont les suivantes: 1. Mesure de la charge massique de la suspension pour la neu- tralisation de cette charge par le premier produit, par exem- ple au moyen d'un "streaming current detector" ou d'un me- sureur de potentiel Zéta. 2. Mesure de la floculation par exemple avec un turbidimètre ou mesure du flux massique (volume et teneur en substance solides), pour le dosage du deuxième produit. 3. Mesure de l'effet d'épuration, par exemple par la comparai- son de deux mesures de turbidité ou par la comparaison de l'effet d'épuration, en fonction du temps, pour le dosage du troisième produit. Un calculateur peut alors,d'une part saisir chaque intervention de régulation dans son effet d'ensemble et d'autre part, apprécier en même temps la phase de régulation d'une com- posante par comparaison avec l'état antérieur de chaque valeur. De plus un calculateur peut apprécier si une amélio- ration de qualité obtenue est dans une relation raisonnable avec la dépense liée à la consommation de produit chimique et/ou quelle composante doit être employée avec la plus grande renta- bilité. Il est avantageux de prévoir comme premier produit, un produit cationique de faible poids moléculaire et de mesurer la conductibilité de la suspension et/ou le potentiel de charge dans le réservoir d'eau de retour. Comme deuxième produit, on peut employer avantageusement un produit cationique de poids moléculaire élevé, la microfloculation dans la conduite étant déterminée après l'endroit de l'addition, mais avant l'endroit d'addition du troisième produit, avec un turbidimètre adéquat. Comme troisième produit, on emploie avantageusement un produit anionique de poids moléculaire élevé et on mesure son effet d'épuration dans le bassin de décantation. On peut obtenir des informations supplémentaires sans dépenses élevées en appareils de mesure, par exemple si le dis- positif de mesure de l'effet d'épuration est un turbidimètre et si on installe en différents points à l'intérieur du bassin de décantation un circuit de mesure. On peut ainsi obtenir d'au- tres informations, si le turbidimètre est par exemple mobile verticalement et s'il peut mesurer la turbidité en plusieurs points superposés. En déplaçant un des turbidimètres en direc- tion de la sortie, on peut par exemple constater encore la ré- O partition de la qualité de l'eau épurée à l'intérieur de l'ins- tallation de décantation. I1 faut que l'addition des produits chimiques indi- qués soit régulée pour au moins deux d'entre eux; un autre pro- duit peut être additionné soit avec une quantité additionnelle à réglage fixe soit avec une commande due à la mesure d'une au- tre propriété de l'eau de retour. De cette façon l'effet des différents produits chimi- ques additionnés peut se découpler d'une manière simple et s'op- timiser avec une faible dépense. O L'invention va être expliquée plus en détail à l'aide des exemples d'exécution d'une installation d'épuration d'eau de retour qui sont représentés sur les dessins annexés; sur ces dessins: la figure 1 représente un schéma d'une installation d'épuration d'eau de retour; la figure 2 représente une vue de dessus d'un bassin de décantation qui y est employé. Dans cette installation, un réservoir d'eau brute 1 reçoit par exemple l'eau de retour d'une installation de désen- crage, cette eau pouvant contenir des substances solides dans une concentration d'environ 500 à 1500 ppm. Le réservoir d'eau de retour 1 est relié à une installation de décantation 4 par une conduite 2, dans laquelle une pompe 3 est prévue. L'eau de retour qui est dans le réservoir 1 reçoit par l'intermédiaire d'une pompe commandable 15 un produit5 à chaîne courte, de faible poids moléculaire et fortement catio- nique, destiné à réaliser une large neutralisation de la charge. Ce produitpeut être constitué par exemple par un polymère de faible poids moléculaire et fortement cationique ainsi que par des combinaisons d'un pareil polymère avec des combinaisons po- lyvalentes de cations métalliques, par exemple de chlorure d'alu- minium ou d'oxychlorure d'aluminium. L'addition séparée des com- binaisons de cations métalliques est possible aussi. Si l'eau de retour est mélangée assez intimement avec ce produit on peut même renoncer à une dilution dans l'emploi de polymères. Dans la conduite 2 et après la pompe 3, on amène un produitcationique 6 à chaîne longue et de poids moléculaire élevé, par l'intermédiaire d'une pompe 16. Ce produit6 provoque dans la conduite 2 une microfloculation. Ensuite, peu avant le bassin de décantation 4, on amène encore un produit anionique 7 de poids moléculaire élevé, par l'intermédiaire d'une pompe 17. Cet autre produit7 provoque maintenant une macrofloculation dans l'eau brute qui arrive dans le bassin de décantation 4. Dans ce bassin,. les impuretés floculées et montées à la surface sont évacuées, sous forme de mousse flottante 8, par une conduite 18 et l'eau de retour épu- rée est évacuée aussi, sous forme d'eau claire 9, par une con- duite 19. Une partie 10 de cette eau claire est dérivée par une pompe 11, aérée dans un mélangeur 13 puis, après avoir été sa- turée d'air dans un saturateur 14, versée dans la conduite d'eau de retour 2 en un point 12. Pour réguler la quantité optimale d'addition des dif- férents produits 5, 6 et 7, on prévoit une série de dispositifs de mesures pour des propriétés caractéristiques de l'eau de re- tour et/ou des effets des différents produits chimiques, ces dispositifs étant reliés à des dispositifs de régulation, qui, à leur tour, pilotent les pompes de commande 15, 16 et 17 pour l'addition des produitsindiqués. Dans le réservoir d'eau brute 1,on prévoit d'abord un mesureur de charge 20, qui peut être par exemple un "strea- ming current detector" ou un mesureur de potentiel Zéta, qui mesure la charge massique dans la suspension et pilote par l'in- 0 termédiaire du régulateur 30 la pompe 15 pour l'addition du premier produit5, de manière qu'il se produise une large neutra- lisation de charge dans le réservoir d'eau brute. C'est cette neutralisation qui permet de régler de manière optimale l'opé- ration de floculation par addition d'autres produits chimiques. L'effet du deuxième produit 6, qui cause d'abord une microfloculation dans la conduite 2, est déterminé au moyen d'un deuxième appareil de mesure 21, dans la conduite 2, à une cer- taine distance du point d'addition du deuxième produit. Cet ap- pareil de mesure 21 peut être par exemple un turbidimètre ou un appareil mesurant le flux massique, c'est-à-dire le volume et la teneur en substances solides. Cet appareil de mesure 21 pilote par l'intermédiaire d'un régulateur 31 la pompe comman- dable 16 pour l'addition du deuxième produit 6 et il la régule à une valeur optimale pour la floculation. Dans le sens du flux après l'appareil de mesure 21, mais encore avant le bassin de décantation 4, la conduite 2 re- çoit un troisième produit 7 par l'intermédiaire d'une pompe.com- mandable 17. Ce produit cause une macrofloculation. Le compor- tement des impuretés floculées,dans leur montée à la surface du bassin de décantation 4 par suite de l'addition d'air, est mesuré avec au moins un autre appareil de mesure 22, qui est par exemple aussi un turbidimètre. Cet appareil est à une cer- taine distance de l'entrée du bassin de décantation 4, pour pou- voir mesurer un changement dans le comportement à la montée des flocons, par exemple à un endroit o la séparation des substan- ces solides atteint une valeur déterminée, par exemple 10 %. Cet appareil de mesure 22 pilote par l'intermédiaire d'un ré- gulateur 32 la pompe commandable 17 et il dose l'addition du troisième produit de manière que l'effet de décantation soit aussi réglé de façon optimale dans le bassin de décantation 4. En alternative, le turbidimètre 22 peut comparer entre elles,par l'intermédaire d'un circuit différentiel 38,les mesu- res des appareils 21 et 22 et être relié au régulateur 30 et/ ou 31 pour réguler les additions de produits chimiques, l'appa- reil de mesure 20 pouvant être supprimé. Dans le bassin de décantation 4,on peut prévoir un autre turbidimètre 23, de construction semblable, qui permet de fournir d'autres informations sur le comportement des flocons formés et donc sur le degré d'épuration, par exemple par obser- vation de l'allure de l'épuration dans le temps. Les deux tubi- dimètres 22 et 23 peuvent être placés à des distances différentes de bassin 4 l'arrivée d'eau brute dans le/et, de plus, déterminer la turbidité à différentes hauteurs dans le bassin 4. Au moyen du circuit de régulation 33 on peut doser de cette façon un produit, par exem- ple le produit 7, à l'aide de la pompe 17. A la place, on peut pourtant utiliser pour cela un autre turbidimètre 24 dans la conduite d'eau claire 19, sa mesure se comparant de la même fa- çon à celle de l'appareil 22. Le bassin de décantation 4 est formé avantageusement par une cuve cylindrique, dans laquelle un pont 34 tourne assez lentement pour ne pas nuire à l'effet d'épuration, par exemple à une vitesse d'un tour en environ 15 minutes. Avec un bras an- térieur 35 dans le sens du déplacement, l'eau ciaire est éva- cuée du fond etavec un bras postérieur 36, de l'eau brute 36 est amenée à une profondeur plus faible. Le dernier bras 37 por- te les deux turbidimètres 22 et 23, qui mesurent la turbidité à différentes distances de l'arrivée 36 et, le cas échéant, en plus à différentes profondeurs. De cette façon,l'effet des différents produits chimi- ques de floculation additionnés peut se découpler d'une manière simple et s'optimiser sans complication. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande de l'addition de produits chi- miques pour floculer des substances floculables en suspension, au moins deux produits chimiques (5, 6, 7) étant ajoutés à la suspension en une quantité nécessaire à la floculation optima- le, caractérisé en ce que l'addition de chaque produit (5, 6, 7) est commandée en fonction d'une caractéristique de la sus- pension qui est recherchée avec le produit et mesurée après l'ad- dition du produit, mais avant celle du produit suivant. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier produit (5) est introduit dans la suspension (1), que la charge massique de la suspension est mesurée après l'addition du premier produit et que la quantité additionnée du premier produit (5) est régulée de manière que la charge massi- que de la suspension (1) soit neutralisée. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le premier produit additionné est un produit cationi- que (5) de faible poids moléculaire. 4. Procédé suivant une des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce qu'on ajoute à la suspension un deuxième pro- duit (6), qu'après son addition la floculation est mesurée dans la suspension et que l'addition du deuxième produit (6) est régulée en fonction de la mesure du degré de floculation. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième produit (6) additionné à la suspension est un produit cationique de poids moléculaire élevé. 6. Procédé suivant la revendication 4 ou 5, caracté- risé en ce que le degré de floculation est déterminé, après l'ad- dition du deuxième produit (6), par la mesure de la turbidité de la suspension. 7. Procédé suivant une des revendications 1 à 6, ca- ractérisé en ce qu'après la mesure de la floculation causéee par le deuxième produit (6), on ajoute un troisième produit (7), qui provoque la formation de macroflocons pouvant monter à la surface; que, pour déterminer l'effet d'épuration dû à la montée des macroflocons, on mesure la turbidité à un autre endroit, o le changement du degré de floculation est déjà constatable et que l'addition du troisième produit (7) a lieu en fonction du de- gré de turbidité mesuré. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le troisième produit (7) additionné est un produit anionique ou non ionique de poids moléculaire élevé. 9. Procédé suivant la revendication 7 ou 8, caracté- risé en ce que, pour déterminer l'effet d'épuration dû à la montée des macroflocons, on établit la différence entre deux me- sures de turbidité et on l'utilise comme signal de régulation. 10. Dispositif pour l'exécution du procédé conforme à une des revendications 1 à 9, dans lequel la suspension peut être amenée depuis un réservoir (1), par une conduite (2) à un dispositif de décantation (4), caractérisé en ce qu'on prévoit au moins deux dispositifs de mesure (20, 21, 22), qui sont re- liés à un régulateur, réglé de manière à réguler chaque addi- tion de produits chimiques en au moins deux endroits d'addition avant l'endroit correspondant de l'addition suivante de produits chimiques, en fonction de caractéristiques mesurées de la sus- pension. 11. Dispositif suivant la revendication 10, caracté- risé en ce que l'endroit d'addition du premier produit (5) est prévu dans le réservoir (1). 12. Dispositif suivant la revendication 11, caracté- risé en ce qu'on prévoit dans le réservoir (1) un dispositif de mesure (20), mesurant à la charge massique de la suspension et régulant par l'intermédiaire d'un régulateur un disposi- tif de dosage (15)- du premier produit. 13. Dispositif suivant une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'endroit d'addition pour le deuxième produit (6) est prévu dans la conduite (2) et qu'il est prévu un dispositif de mesure (21) pour le degré de floculation ré- gnant dans la conduite (2) après l'addition du deuxième produit (6), ce dispositif de mesure étant relié à un régulateur qui pilote un dispositif de dosage (16) pour l'addition du deuxième produit (6). 14. Dispositif suivant la revendication 13, caracté- risé en ce que le dispositif de mesure (21) pour le degré de floculation est un turbidimètre. 15. Dispositif suivant une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que l'endroit d'addition pour le troisiè- me produit (7) dans la conduite (2) est prévu après le disposi- tif de mesure (21) du degré de floculation et qu'il est prévu dans le bassin de décantation (4) au moins un dispositif de mesure (22, 23) de l'effet d'épuration dû à 0 la montée des macroflocons, ce dispositif de mesure pilotant par l'intermédiaire d'un régulateur un dispositif de dosage (17) pour l'addition du troisième produit (7). 16.Dispositif suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (22, 23) pour la montée des macroflocons est un turbidimètre. 17. Dispositif suivant la revendication 14, caracté- risé en ce qu'on prévoit dans le bassin de décantation (4) deux turbidimètres (22, 23) à différentes distances de l'entrée de la suspension dans le bassin de décantation. O 18. Dispositif suivant la revendication 17, caracté- risé en ce qu'au moins un turbidimètre (22, 23) est réglé pour mesurer la turbidité à différentes hauteurs dans le bassin de décantation (4).