Brevet FR2586671A1 — publié le 19870306

L'invention est relative à un procédé pour enlever des éléments organiques et/ou dispersés sous forme colloidale, d'une eau débarrassée de matières solides non dissoutes, à l'aide d'une résine anionique macroporeuse et fortement basique qui est régénérable à l'aide d'un agent de régénération alcalin. Un tel procédé est décrit à la page 4 de la notice de la demanderesse qui est intitulée "Wassertechnik U#kehrosmose-Anlagen" (installations d'osmose inverse pour la technique des eaux). Lors du traitement de l'eau dans une osmose inverse, le filtrat de rive de cours d'eau est décarboné et filtré en deux étages avant son entrée dans l'installation. La filtration des matières solides non dissoutes se fait sur du gravier alors que les éléments organiques et matières dispersées sous forme colloïdale sont enlevés de l'eau par passage sur des résines adsorbantes. (Dans le présent texte, l'expression "eau" englobe d'ailleurs des solutions aqueuses). L'indice colloïdal est abaissé par cette filtration.Le filtre est essentiellement constitué par un récipient sous pression et par un garnissage de résine anionique fortement basique qui est en général régénérée à l'aide d'une solution alcaline de sel de cuisine. On vient maintenant de constater qu'une série de cations soumettant l'osmose inverse à des perturbations importantes, même à de très faibles concentrations ioniques, sont présents dans les eaux à purifier, de plus en plus fortement polluées, si bien que, après des durées de fonctionnement relativement courtes, on en arrive à un encrassement irréversible de l'installation d'osmose inverse , en particulier par les sels de baryum et de strontium. A l'aide d'agents de conditionnement que l'on introduit en quantités dosées dans l'eau à purifier, on a déjà essayé d'empêcher une précipitation de se produire dans la membrane de l'osmose inverse Ces tentatives n'ont toutefois obtenu que peu de succès. L'invention a pour but de mettre au point un procédé permettant d'éliminer des cations qui se révéleraient gênants dans des phases ultérieures du procédé et qui, en particulier, évite un encrassement irréversible de membranes semi-perméables par des cations, notamment par des ions al#alino-terreux bivalents. Ce but est atteint gracie au fait que l'on fait passer l'eau en plus sur une résine cationique fortement acide et que les deux résines sont régénérables à l'aide du même agent de régénération. La résine cationique fortement acide peut absorfitr les cations dans l'eau d'arrivée. De préférence, on fait passer l'eau d'abord sur la résine anionique, pour éliminer les substances organiques ou les matières dispersées sous forme colloïdale, puis sur la résine cationique. On détermine la proportion des deux types de résine, dans la quantité totale nécessaire, d'après la charge des matières organiques et l'offre d'ions dans l'eau d'arrivée, en tenant compte des propriétés cinétiques et hydrauliques des produits résineux. En mettant en oeuvre le procédé conforme à l invention, on n'a pas besoin d'utiliser d'agents de conditionnement. Les deux résines peuvent sans difficultés être introduites de préférence dans un seul et même récipient filtrant et y être ainsi régénérées à l'aide d'un dispositif de régénération commun. Il n'intervient aucune augmentation de la consommation en eau de lavage et en produits chimiques de régénération et il n'est pas non plus à craindre d'allonger la durée de la régénération. A l'aide de la figure annexée, l'invention va être maintenant décrite plus en détail en se référant à l'exemple de la purification d'un filtrat de rive. Dans un récipient 1, on décarbone le -filtrat de rive UF par addition de Ca(OH)2. Dans un premier filtre 2 qui fait suite au récipient 1, on élimine les substances solides non dissoutes, sur un lit de gravier 2a. Puis on introduit l'eau dans un récipient filtrant 3 contenant une couche supérieure de résine anionique macroporeuse et fortement basique 3a et une couche inférieure de résine cationique fortement acide 3b. A sa sortie du récipient filtrant 3, l'eau, après avoir été additionnée de HCl, de et de polyphosphate et après avoir ensuite traversé un filtre fin 4, est amenée à une étape d'osmose inverse 5 et arrive à l'étage final de traitement en passant par un étage échangeur d'ions 6. La ligne en trait interrompu 14 indique que le récipient filtrant 3 est doté d'un dispositif de régénération qui y fait passer NaCl + NaOH en tant qu'agent de régénération. A l'état de fonctionnement du filtre, la résine anionique fortement basique se trouve sous la forme Cl. La résine réduit par voie d'adsorption les substances organiques et matières dispersées sous forme colloïdale. La résine cationique fortement acide 3b est de préférence une résine cationique sous la forme Na+, NH4 ou w et on préfère à nouveau une résine cationique sous la forme Na+. La résine cationique fortement acide peut absorber les cations contenus dans l'eau d'arrivée et capables de provoquer un encrassement de la membrane, selon la réaction suivante On a constaté ici que la solidité de la liaison de Ba++ et de Sr++ sur la résine (écha:ngeuse de cations) était voisine de la solidité de la liaison de Ca++ et Mg++ si bien qu'un bon rendement de l'échange d'ions contre Na++ est assuré dans tous les cas. On avait utilisé jusqu'ici une solution alcaline de NaCl pour régénérer la résine anionique macroporeuse et fortement basique. Il est possible de régénérer la résine cationique fortement acide avec le même agent régénérateur alcalin, par exemple NaCl, KCl, NH4Cl. Comme agent de régénération, on utilise de préférence du chlorure de sodium tandis qu'on préfère l'hydroxyde de sodium comme partenaire alcalin dans l'agent de régénération. On pourrait aussi admettre d'utiliser l'hydroxyde de potassium par exemple. De plus, il est possible de faire usage d'eau de mer et de solutions de sulfate de sodium. La régénération de la résine cationique, après épuisement, se fait selon la réaction suivante Les deux résines sont ainsi régénérées par le même agent régénérateur. Il doit enfin être souligné que la nouvelle combinaison (deux résines différentes avec un seul agent régénérateur, en particulier deux résines différentes dans un seul récipient filtrant) peut être mise en oeuvre dans un procédé à lit fluidisé, dans un système à deux ou plusieurs chambres, par régénération à courants de même sens ou à contre-courant. REVENDICATIONS 1. Procédé pour enlever des éléments organiques et/ou dispersés sous forme colloïdale, d'une eau débarrassée de matières solides non dissoutes, à l'aide d'une résine anionique macroporeuse et fortement basique qui est régénérable à l'aide d'un agent de régénération alcalin, caractérisé en ce que l'on fait passer l'eau en plus sur une résine cationique fortement acide et en ce que les deux résines sont régénérables à l'aide du même agent de régénération. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait passer l'eau d'abord sur la résine anionique, puis sur la résine cationique. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on utilise une résine cationique à sodium comme résine cationique fortement acide et, comme agent régénérateur, une solution de chlorure de sodium et d'hydroxyde de sodium. 4. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant au moins un récipient pour recevoir une résine adsorbante, caractérise en ce que le récipient contient, de préférence en couches, une résine anionique macroporeuse et fortement basique et une résine cationique fortement acide.