Brevet FR2591584A1 — publié le 19870619

ET ET INSTALLATION DE TRAITEMENT D'EAUX USéES" L'invention concerne le traitement d'eaux usées et plus particulièrement les traitements comportant une opération de floculation avec intervention de réactifs chimiques, puis une séparation par décantation d'une eau traitée et d'une boue résiduaire. Les réactifs chimiques de floculation ont pour but de destabiliser les structures colloidales qui constituent la forme principale de pollution des eaux usées une fois celles-ci débarassées des corps étangers par dégrillage, désablage, etc.. Les réactifs de floculation de conditionnement des eaux usées sont généralement à base d'ions ferriques (chlorure ferrique, chlorosulfate ferrique) ou d'ions aluminium (sulfate d'aluminium) auxquels on adjoint presque toujours de la chaux et parfois des floculants organiques, tels les polyéloetrolytes anioniques ou cationiques. Dans de nombreuses applications, c'est le sulfate ferrique qui paraît actuellement souvent approprié car son efficacité est certaine mais son prix est élevé, alors que le sulfate ferreux, très bon marchE au contraire, s'est révélé etre beaucoup moins efficace du fait que l'activité des cations minéraux dans la floculation est proportionnelle au nombre de charges électriques portée par ces cations. La présente invention vise à assurer, dans le traitement d'eaux usées, l'application dépolluante d'ions ferriques de façon moins onéreuse qu'actuellement et ce but est atteint en ce que l'on assure la formation d'ions ferriques à partir de sulfate ferreux mis en solution dans une eau avec dissolution d'oxygène de qualité industrielle, qui est ensuite mélangée à l'eau usée à traiter. L'expérience montre qu'on arrive ainsi à transformer en ions ferriques (avec trois charges positives) les ions ferreux (avec seulement deux charges positives) du sulfate ferreux.On constate que cette transformation des ions ferreux en ions ferriques nécessite un apport d'oxygène de l'ordre de 0,14 kg/kg de sulfate ferreux et un traitement approprié des boues conduit à maintenir une quantité du sulfate ferreux à raison de 60 mg à 220 mg (si l'on assure, en plus de la pollution ordinaire, la déphosphoration) de sulfate ferreux (peso4, 7H20) par litre d'eau à traiter et seulement de 40 mg à 160 rng de sulfate ferreux (FeS04, 7H20) si l'on assure la dépollution ordinaire.De façon préférentielle, le sulfate ferreux est préablement mis en suspension dans de l'eau de dissolution à raison d'environ 400 g par litre d'eau, apres quoi la solution obtenue de sulfate ferreux est soumise à une action d'oxygénation telle qu'uldiquée plus haute puis mélangée à l'eau à traiter. L'intérêt de la présente invention est essentiellement d'avoir combiné l'avantage économique d'un sulfate ferreux bon marche avec une action oxydante à partir d'oxygène industriel, de prix modéré, qui permet d'obtenir la transformation des ions ferreux en ions ferriques dans les meilleurs conditions éconcmiques et d'investissement, puisque la cinétique de la transformation est directement proportionnelle à la concentration en oxygene. Ainsi, si l'on proposait d'utiliser de l'air atmosphérique au lieu de l'oxygène industriel, la cinétique de transformation d'ions ferreux en ions ferriques serait tellement lente qu'elle impliquerait des installations de taille prohibitive.Au contraire, en utilisant de l'oxygène industriellement pur, on acoelére considérablement cette vitesse d'oxydation, et le cas échéant, si l'on utilise de l'axygene à partir de stockage cryogénique, on peut obtenir l'oxygène vaporisé sous une pression relativement importante, par exemple jusqu'à 15 bars sans énergie de compression supplémentaire, et la cinétique de la transformation en est encore améliorée. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé rappelé ci-dessus, du genre comprenant un floculateur associé à un séparateur, décanteur ou filtre, une conduite d'alimentation en eau usée aboutissant au floculateur, une conduite de soutirage des boues résiduaires et de prélevement d'eau traitée à partir du décanteur ou filtre, avec des moyens d'adjonction de réactifs dans le floculateur et cette installation est caractérisée en ce qu'un moyen d'adjonction d'un réactif catprend un moyen de dissolution dans de l'eau de sulfate ferreux et un moyen d'oxygénation du sulfate ferreux ainsi dissous, ce dernier moyen incorporant une chambre d'oxygénation avec une conduite d'amenée d'oxygène industriel. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dont la figure unique représente une vue schématique d'une installation selon l'invention. En se référant à la figure, l'installation comporte un floculateur 1 équipé d'un moyen de brassage 2 avec une conduite d'alimentation en eaux usées prétraitée 3 et une conduite de soutirage d'eau floculée 4 aboutissant à un décanteur 5 pourvu d'une conduite de soutirage bas 6 pour les boues résiduaires et d'une conduite d'évacuation haut des eaux traitées 7. Le floculateur 1 est également équipé de différentes conduites d'adjonction de réactifs chimiques, telles que celles représentées en 11 pour les ions ferriques, en 12 pour la chaux, le cas échéant en 13, pour les floculants organiques. La conduite d'adjonction de réactifs à base d'ions ferriques il est raccordée en amont d'abord à un appareil d'oxygénation 21, lui-même alimenté avec un débit de sulfate ferreux dissous dans de l'eau par la conduite 22 à pompe 23 d'une part et en oxygène industriellement pur 24 provenant d'une réserve d'oxygène, le cas échéant sous forma liquide 25. Le débit de sulfate ferreux dissous dans de l'eau véhiculé par la conduite 22 provient d'une cuve de préparation 31 équipée d'un moyen de brassage 32 et alimentée d'une part en eau de dissolution par une conduite 33, cette eau de dissolution étant prélevée sur la conduite d'eau traitée 7, d'autre part, en sulfate de fer que l'on déverse par camion dans la cuve 31. Le débit d'eau de dissolution prélevée sur l'eau traitée est de l'ordre de 2 % de ce débit d'eau traitée et largement moins si l'on utilise un dispositif de dissolution d'oxygène sous pression. De préférence, un débit supplémentaire d'eau, par exemple d'eau à traiter, est prélevé en 40 par pompe 41, avant d'être adjoint à la solution de sulfate ferreux, avant son oxygénaration. L'invention s'applique à tous les procédés de traitement d'eaux usées qui mettent en oeuvre des réactifs physico-chimiques, en général pour le traitement d'eaux ayant subies un décantage primaire, le cas échéant, avant ou après un traitement biologique cemplémentaire. REVENDICATIONS 1. - Procédé de traitement d'eaux usées, comportant une opération de floculation avec intervention de réactifs comprenant un sel de fer ferrique et de la chaux, puis séparation par décantation ou filtration d'une eau traitée et d'une boue résiduaire, caractérisé en ce que lton assure la formation d'ions ferriques à partir de sulfate ferreux mis en solution dans une eau avec dissolution d'oxygène de qualité industrielle, qui est ensuite mélangée à l'eau usée à traiter. 2. - Procédé de traitement d'eaux usées selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on adjoint, par litre d'eau à traiter, 60 mg à 220 ring, de sulfate ferreux (FeSO4, 7H2O), avec apport d'oxygène de l'ordre de 0,14 kg/kg de sulfate ferreux, si l'on veut assurer une dépollution complète y coepfls la déphosphoration. 3. - Procédé de traitement d'eaux usées selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on adjoint, par litre d'eau à traiter, 40 à 160 mg de sulfate ferreux (FeSO4, 7H2O) si l'on traite la pollution ordinaire. 4. - Procédé de traitement d'eaux usées selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le sulfate ferreux est préalablement mis en suspension dans de l'eau à raison d'environ 400 g/l d'eau, puis soumis à une action d'oxygénation et ensuite mélangé à l'eau à traiter. 5. - Procédé de traitement d'eaux usées selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'eau de dissolution du sulfate ferreux est prélevée sur le débit d'eau traitée, le taux de prélèvement étant de l'ordre de 2 % pour une oxygénation à la pression atmosphérique. 6. - Procédé de traitement d'eaux usées selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un sulfate ferreux dissous est adjoint au débit d'eau supplémentaire prélevée sur le débit d'eaux usées, avant d'être soumis à l'action d'oxygénation. 7. - Installation de traitement d'eaux usées, du genre coMprenant un floculateur associé à un séparateur décanteur ou filtre, une conduite d'alimentation en eaux usées aboutissant au floculateur, une conduite de soutirage de boues résiduaires et de transfert de l'eau traitée à partir du décanteur, ou filtre, avec des moyens d'adjonction de réactifs dans le floculateur, caractérisée en ce qu'un moyen d'adjonction d'un réactif comprend un moyen de dissolution dans de l'eau de sulfate ferreux et un moyen d'oxygénation du sulfate ferreux ainsi dissous, ce dernier moyen incorporant une chambre d'oxygenation avec une conduite d'amenée d'oxygène industriel. 8. - Installation de traitement d'eaux usées selon la revendication 7, caractérisée en ce que le moyen de dissolution du sulfate ferreux comprend une cuve de préparation adaptée à recevoir du sulfate ferreux, avec une conduite d'alimentation en eau de dissolution et une conduite de soutirage vers le moyen d'oxygénation, qui est raccorde au floculateur par une conduite de transfert. 9. - Installation de traitement d'eaux usées selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que le moyen d ' oxygénation incorpore une chambre en forme de cane formant un nuage de bulles d'oxygène dans un zone médiane de ladite chambre d'oxygénation. 10. - Installation de traitement d'eaux usées selon la revendication 8, caractérisée par une conduite d'eau de disolution raccordée à la conduite de transfert de l'eau traitée.