Brevet FR2598333A1 — publié le 19871113

PROCEDE ET DISPOSITIF DE NEUTRALISATION D'EFFLUENTS RICHES EN CHAUX PAR L'ANHYDRIDE CARBONIQUE La présente invention est relative au traitement, en vue de leur rejet, d'effluents industriels fortement chargés en chaux. Le procédé actuellement mis en oeuvre pour assurer un tel traitement consiste à injecter, dans un mélangeur traversé par l'effluent à traiter, du dioxyde de carbone vaporisé et contrôlé en débit et en pression. Les deux phases subissent, ensuite, un mélange forcé au cours de leur cheminement dans un circuit de réaction en ligne dont la longueur est détermine pour entretenir un temps de réaction, généralement compris entre 3 et 30 secondes. Un tel procédé et l'installation pour sa mise en oeuvre ne donnent pas satisfaction car un entartrage notable se produit dans toute l'installation qui doit être fréquemment lavée par circulation d'un milieu acide, généralement à base d'acide chlorhydrique. L'objet de L'invention est de proposer un nouveau procédé et une nouvelle installation de traitement permettant de supprimer cette sujétion importante et de produire un effluent traité de pH variable et, plus particuliérement, compris entre 6,4 et 6,8 ne présentant qu'une légére turbidité à la sortie de l'installation et, par conséquent, particuliérement apte à un rejet ou recyclage ultérieur. Pour atteindre les buts ci-dessus, le procédé de l'invention consiste à - injecter du gaz carbonique dans un milieu aqueux neutralisé, afin d'obtenir un composé de réaction, - injecter ce composé de réaction et l'effluent à traiter simultanément dans le milieu aqueux neutralisé en adoptant des vitesses d'injection aptes à entretenir, au sein du milieu aqueux, un temps de réaction du composé et de l'effluent compris entre 5 et 120 secondes, - choisir une enceinte de confinement du milieu aqueux neutralisé, de telle sorte que l'injection du composé de réaction et de l'effluent définit et entretient, au sein dudit milieu, un volume de réaction situé à distance des parois de l'enceinte, - prélever, à partir de l'enceinte et hors du volume de réaction, une partie au moins du milieu neutralisé produit qui est recyclé pour la production du composé de réaction. L'invention vise, également, une installation comprenant, pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus : - une enceinte de confinement d'un milieu aqueux neutralisé, munie d'un déversoir de trop-plein et d'une tubulure de soutirage, - une pompe de recirculation branchée sur la tubulure et menant à l'entrée d'un appareil d'injection relié à une source de gaz carbonique sous pression, - un circuit de circulation et d'homogénéisation entre l'appareil d'injection et un mélangeur au moins en partie immergé dans le milieu aqueux de l'enceinte, - et un circuit de circulation d'effluent aboutissant au mélangeur. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig 1 est une vue schématique d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La fig. 2 est une vue schématique montrant une variante de réalisation d'un élément de l'installation. Le procédé de l'invention décrit ci-aprés est mis en oeuvre au moyen d'une installation comprenant, comme cela apparaît à la fig. 1, une enceinte 1 de confinement d'un milieu aqueux neutralisé contenant, par exemple, du bicarbonate de calcium. Cette cuve 1 comporte un déversoir de niveau constant 2 pouvant être constitué par une tubulure de sortie haute raccordable à tout circuit d'évacuation ou de transfert. La cuve 1 comporte, par ailleurs, une tubulure de sortie basse 3 raccordée à l'admission d'une pompe de recyclage 4. Le refoulement de la pompe 4 est branché à L'entrée d'un appareil d'injection 5 placé en relation avec une source 6 de distribution de gaz carbonique sous pression. La sortie de l'appareil 5 est branchée à un circuit de circulation et d'homogénéisation 7 du type tubulaire, aboutissant à un mélangeur 8 dont la sortie 9 est immergée dans le milieu aqueux neutralisé. Le mélangeur 8 est, par exemple, du type en "T" adapté sur une structure porteuse de l'enceinte 1 pour que sa sortie 9 soit située en-dessous du niveau N du milieu aqueux neutralisé dans l'enceinte. Le mélangeur 8 comprend une enveloppe 10 fermée à L'opposé de la sortie 9 et raccordée à une branche transversale 11 à laquelle aboutit le circuit 7. L'enveloppe 8 est traversée par une buse 12 concentrique raccordée à un circuit 13 de circulation de l'effluent riche en chaux fourni par une pompe de soutirage 14. Le procédé de l'invention consiste à remplir l'enceinte 1 jusqu'au niveau N avec un milieu aqueux neutralisé ayant, par exemple, la composition suivante, eau de ville ou eau de chaux neutralisée au C02 (bicarbonate de calcium). La pompe 4 est mise en marche pour soutirer ce milieu aqueux et lui faire traverser l'appareil 5 où est injecté du gaz carbonique sous forme gazeuse. Les deux phases milieu aqueux-gaz empruntent le circuit 7 permettant d'obtenir un composé de réaction homogène qui est amené par la branche 12 dans la chambre annulaire du mélangeur 8. Simultanément, la pompe 14 est mise en marche, de manière à fournir une arrivée constante d'effluent à traiter dans la buse 12 du mélangeur 8. A la sortie 9, le milieu aqueux neutralise l'effluent à traiter et le mélange ainsi formé se distribue au sein du milieu aqueux neutralisé. Le volume de l'enceinte 1 et les pressions de l'effluent et du composé de réaction sont déterminés pour que l'injection du mélange produise et entretienne, au sein du milieu aqueux neutralisé, une sorte zone ou de volume de réaction interne Z dans lequel l'effluent et le composé, soumis à un régime d'écoulement turbulent, réagissent chimiquement mutuellement en un temps suffisant pour que la chaux se transforme en bicarbonate de chaux au contact de l'acide carbonique véhiculé par le composé de réaction. Le volume de l'enceinte et les pressions sont choisis selon l'invention pour que la zone Z soit distante de toutes les parois de l'enceinte 1. Au-delà de la zone de réaction Z, le mélange neutralisé se fond dans le milieu aqueux initial qu'il entretient ensuite. Une fraction de ce milieu s'évacue par la tubulure 2 alors que la fraction complémentaire est remise en circulation par la pompe 4 pour produire le composé de réaction. A cet effet, la tubulure 3 est située de telle manière que le milieu aspiré par ta pompe soit prélevé en dehors de la zone Z. Pour une enceinte de forme cylindrique d'un volume égal à 1,5 m3, les vitesses du composé de réaction et de l'effluent, distribué par un mélangeur 8 placé au centre du dessus de l'enceinte, peuvent être comprises entre 0,2 à 4 mètres/seconde. Des vitesses comprises entre, plus particulièrement, 0,5 à 2 mètres/seconde apparaissent appropriées. L'examen comparatif des essais ci-dessus permet de retenir des vitesses égales à 1 mètre/seconde pour le composé de réaction et l'effluent. Ces mêmes essais permettent de retenir que les conditions de distribution par le mélangeur dans le milieu neutralisé doivent être réunies pour que le temps de contact et de réaction dans la zone ou volume Z soit compris entre 5 à 120 secondes, plus particulièrement entre 15 et 70 secondes et, de préférence, égal à 1 minute. Dans l'exemple selon la fig 1, les sorties de l'enveloppe 8 et de la buse 12 sont coplanaires. Il doit être considéré que la sortie de la buse 12 pourrait être située à un niveau inférieur. La fig. 2 représente une variante selon laquelle le mélangeur 8a est du type à flux parallèles distribués par deux buses 17 et 18 concentriques. Les sorties 19 et 20 de ces buses peuvent être coplanaires ou décalées relativement, comme cela ressort de la fig 2. Avec une telle forme de réalisation, il est préférable que l'effluent à traiter soit distribué par la buse centrale. Le tableau ci-dessous fournit les paramètres essentiels de différentes méthodes de conduites M1 à M12 du procédé donnant de bons résultats sur des effluents comportant, essentiellement, de l'hydroxyde de calcium en solution. EFFLUENT COMPOSE DE REACTION DUREE g/t m3/h P en m3/h P en g/l REACTION Ca bar bar CO2 (OH)2 relatit relatif M1 0,76 1,03 1,03 3,9 1,19 1'30" 0,213 M2 0,76 1,03 1,03 4,0 1,51 1'30" 0,2 M3 0,76 1,03 1,6 4,0 1,2 50" I I I I 0,2 1 1 1 1 1 j i i i j i i j i M4 0,76 1,6 1,6 4,0 2,04 50" 0,2 M5 0,76 1,03 1,03 4,0 1,20 1'30" 0,2 EFFLUENT COMPOSE DE REACTION DUREE g/L m /h P en m /h P en g/L REACTION Ca bar bar Co2 (OH)2 relatif relatif M6 0,76 1,03 1,03 4,0 1,74 1,30" 0,2 i i i i j j j j I M7 0,76 1,6 1,6 4,0 1,2 50" 0,2 j j j j j i j i j M8 0,76 1,6 1,6 4,0 2,04 50" 0,2 M9 0,76 1,03 1,03 4,0 1,20 44" 0,213 M10 0,76 1,6 1,6 4,0 1,20 28" 0,213 M11 0,8 1,03 1,03 3,0 1,41 44" 0,2 M12 0,85 1,03 1,03 4,0 1,49 44" 0,2 En mettant en oeuvre des paramètres de conduite, tels que ci-dessus, le procédé de l'invention permet d'obtenir un effluent neutralisé apte à être rejeté ou recyclé, possédant un pH compris entre 6,4 et 6,8 et présentant une légère turbidité. En outre, l'installation de mise en oeuvre du procédé est exempte d'entartrage et ne nécessite aucun arrêt périodique de fonctionnement pour le déroulement d'une phase de lavage par un milieu acide. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre, notamment, par modification des débits d'effluents et des composés de réaction et par modification de leurs pressions. REVENDICATIONS 1 - Procédé de neutralisation d'effluents riches en chaux par l'anhydride carbonique, caractérisé en ce qu'il consiste à - injecter du gaz carbonique dans un milieu aqueux neutralisé, afin d'obtenir un composé de réaction, - injecter ce composé de réaction et l'effluent à traiter simultanément dans un milieu aqueux neutralisé en adoptant des vitesses d'injection aptes à entretenir, au sein du milieu aqueux, un temps de réaction du composé et de l'effluent compris entre 5 et 120 secondes, - choisir une enceinte de confinement du milieu aqueux neutralisé, de tetle sorte que les injections du composé de réaction et de l'effluent définissent et entretiennent, au sein dudit milieu, un volume de réaction situé à distance des parois de l'enceinte, - prélever à partir de l'enceinte et hors du volume de réaction, une partie au moins du milieu neutralisé produit qui est recyclé pour la production du composé de réaction. 2 - Procédé de neutralisation selon la revendication 1, caractérise en ce que les vitesses d'injection du composé de réaction et de l'effluent sont comprises entre 0,2 et 4 mètres/seconde. 3 - Procédé de neutralisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les vitesses d'injection sont identiques et égales à 1 mètre/seconde. 4 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend - une enceinte (1) de confinement d'un milieu aqueux neutralisé, munie d'un déversoir de trop-plein (2) et d'une tubulure de soutirage (3), - une pompe de recirculation (4) branchée sur la tubulure (3) et menant à l'entrée d'un appareil d'injection (5) relié à une source de gaz carbonique sous pression (6), - un circuit de circulation et d'homogénéisation (7) entre l'appareil d'injection et un mélangeur (8) au moins en partie immergé dans le milieu aqueux de l'enceinte, - et un circuit (13) de circulation d'effluent aboutissant au mélangeur. 5 - Installation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mélangeur est du type en "T". 6 - Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le mélangeur est du type à flux concentriques (17, 18). 7 - Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le mélangeur possède deux plans de sortie (19, 20) décalés relativement.