Brevet FR2696440A1 — publié le 19940408

- La présente invention concerne un procédé ainsi qu'un dispositif destiné à assurer le traitement d'un effluent liquide contenant notamment des polluants en solution. De tels procédés et dispositifs mettent en oeuvre des moyens de séparation gravitaire par exemple des systèmes connus du type clarificateur On sait que lors du traitement d'un effluent liquide, contenant entre autre des polluants en solution, il peut être nécessaire d'utiliser des additions d'agents réactifs pulvérulents tels que notamment des adsorbants (par exemple du charbon actif), des échangeurs d'ions ou des complexants. L'addition de ces réactifs dans la chaîne de traitement de l'effluent liquide s'effectue le plus souvent en même temps qu'un autre réactif favorisant la coagulation, la floculation et la séparation gravitaire des impuretés particulaires contenues dans les polluants en solution. Une telle mise en oeuvre permet donc, dans un seul ouvrage de traitement, d'éliminer du courant de l'effluent liquide à traiter les impuretés particulaires, colloïdales et dissoutes Cependant, il est reconnu que ce type de procédé n'est pas totalement efficace, les rendements des divers procédés utilisés n'étant pas égaux à 100 %. L'avènement des techniques de séparation membranaire et notamment les applications de la micro- filtration et de l'ultra-filtration au traitement des effluents liquides contenant des polluants en solution, par exemple de l'eau brute, a permi d'améliorer le rendement global des opérations de clarification, les membranes ayant un rendement de séparation égal à 100 % pour les particules qui sont plus grandes que le pouvoir de séparation des membranes utilisées On a donc été amené à réaliser des chaînes de traitement comportant des moyens de séparation gravitaire et, des moyens de séparation -2- membranaire, en étape de finition C'est à ce type d'installation que se réfère la présente invention. On connait déjà (FR-A-2 628 337) des installations pour l'épuration de fluides au moyen de membranes dans lesquelles on introduit un agent adsorbant, par exemple du charbon actif pulvérulent, cet agent adsorbant étant introduit dans le courant du fluide à épurer, avant les membranes de filtration. On connait également (US-A-4 610 792) des installations de traitement d'eaux polluées comportant des moyens de clarification et des moyens de séparation membranaire, en traitement de finition Dans cette installation connue, on introduit un réactif pulvérulent, par exemple du charbon actif dans la chaîne de traitement de l'eau brute entre les moyens de clarification et les moyens de séparation membranaire Dans cette installation connue, le réactif pulvérulent est recirculé dans la boucle de filtration entre les moyens de clarification et les moyens de séparation membranaire. On connaît également des systèmes plus simples d'addition de réactifs pulvérulents selon lesquels le réactif est injecté dans la chaîne de traitement, directement en amont de la séparation gravitaire. En partant de cet état de la technique, la présente invention apporte un procédé et un dispositif perfectionné permettant notamment ainsi qu'on le verra ci- après de simplifier les installations de traitement et d'en améliorer les rendements. En conséquence cette invention a pour objet en premier lieu un procédé pour l'épuration et la filtration de fluides, notamment de l'eau brute, contenant des polluants en suspension et mettant en oeuvre des moyens de séparation gravitaire ainsi que des moyens de séparation membranaire, en étape de finition, selon lequel on introduit un réactif pulvérulant dans le courant du fluide à traiter en aval de la séparation gravitaire et en amont de la séparation membranaire ce procédé étant caractérisé en ce que: ledit réactif pulvérulent est recyclé à partir de la purge des moyens de séparation membranaire, vers l'amont des moyens de séparation gravitaire. Selon la présente invention, le réactif pulvérulent peut être constitué par des agents adsorbants, notamment du charbon actif, des échangeurs d'ions ou des complexants. L'invention a également pour objet un dispositif de traitement d'un effluent liquide, notamment d'une eau brute, contenant des polluants en solution constituant une chaîne de traitement comportant notamment des moyens de séparation gravitaire et des moyens de séparation membranaire, en étape de finition, ainsi que des moyens permettant l'introduction d'un réactif pulvérulent dans la chaîne de traitement, avant la séparation membranaire et en aval de la séparation granulaire, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une boucle de recyclage du réactif pulvérulent, depuis la purge des moyens de séparation membranaire jusqu'à la conduite dans laquelle circule l'effluent liquide à traiter, en amont des moyens de séparation gravitaire. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif Sur les dessins: La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de traitement mettant en oeuvre le procédé objet de l'invention, et, -les figures 2 et 3 sont également des représentations schématiques de dispositifs mettant en oeuvre des procédés selon la technique antérieure. En se référant à la figure 1, on voit que le dispositif selon la présente invention comprend comme 4 - connu un moyen de séparation gravitaire, désigné par la référence 1 qui peut être consitué d'un clarificateur et un moyen de séparation membranaire 2 réalisé par exemple sous la forme de dispositifs de micro ou d'ultra filtration. Selon l'invention, ce dispositif prévoit l'introduction d'un réactif pulvérulent en aval du séparateur gravitaire 1 et en amont du séparateur membranaire 2, cette introduction pouvant être effectuée par l'intermédiaire d'une enceinte de recirculation 3. L'invention prévoit également un recyclage du réactif pulvérulent provenant de la purge 4 du séparateur membranaire, à l'aide d'une boucle 5 amenant le réactif pulvérulent ainsi recyclé en un point 6, situé sur la conduite d'amenée de l'eau brute, en amont du séparateur gravitaire 1. Ainsi, par rapport à la technique connue, telle que définie notamment dans US-A-4 610 792, l'invention se différencie par le fait que le réactif pulvérulent est recyclé depuis la purge 4 de la séparation membranaire 2 vers un point situé en amont des moyens de séparation gravitaire 1 Grâce à cette disposition, le système séparation gravitaire-séparation membranaire ne comporte qu'un seul exutoire pour les particules en suspension, cet exutoire étant constitué de la purge 7 du séparateur gravitaire. Par rapport à l'autre technique connue exposée ci- dessus (FR-A-2 638 337) l'invention se différencie par le fait que tout en faisant circuler le réactif pulvérulent à contre-courant par rapport au flux de l'effluent liquide, l'opération amont est une opération classique de séparation gravitaire (par exemple une clarification) dans laquelle le réactif pulvérulent partiellement épuisé est au contact d'un fluide non traité (par exemple de l'eau brute) permettant ainsi d'une part de l'épuiser complètement et, d'autre part, de lester les flocons. Par rapport aux autres procédés connus mettant en oeuvre la combinaison: moyens de séparation gravitaire- moyens de séparation membranaire, l'invention apporte notamment les avantages suivants: l'addition de réactifs pulvérulents sur un effluent clarifié (par exemple une eau clarifiée présentant un Carbone Organique Total, COT, faible) favorise l'adsorption des composés à cinétique d'adsorption rapide (pesticides), le recyclage du réactif pulvérulent saturé à 50 % des moyens de séparation membranaire vers l'amont des moyens de séparation gravitaire (avec un long temps de séjour) permet de saturer ce réactif pulvérulent et de favoriser l'adsorption des composés organiques à cinétique plus lente présents dans l'eau brute, le rejet des membranes des moyens de séparation membranaire, contenant du réactif pulvérulent est ramené vers les boues provenant du séparateur gravitaire, ce qui simplifie le problème du traitement des boues de la ligne de traitement. Pour mieux faire ressortir les avantages apportés par la présente invention, on a donné ci-après des résultats d'essais comparatifs entre, d'une part, une installation mettant en oeuvre le procédé de l'invention (conforme à la figure 1) et d'autre part des installations mettant en oeuvre des procédés selon l'état antérieur de la technique (figures 2 et 3). Sur les installations connues schématisées par les figures 2 et 3, le réactif pulvérulent est respectivement introduit dans la chaîne de traitement entre le séparateur gravitaire 1 et le séparateur membranaire 2 (figure 2) et, en amont du séparateur gravitaire 1 (figure 3). Les essais comparatifs dont les résultats sont donnés dans le tableau ci-après ont été réalisés sur de l'eau de Seine et le réactif pulvérulent utilisé était du charbon actif vierge (CAP). 6 - TABLEAU Config 1 Fig 2 Config 2 Fig 3 Config 3 (invention) Fig 1 Dose CAP mg/l Flux (lh-1 m-n-2) à 20 C Durée/fréquence rétrolavage minute/minute Perte en eau COT eau brute mg/1 COT eau clarifiée mg/l COT eau filtrée (UF ou NF) mg/1 L'examen du tableau ci-dessus fait clairement ressortir les avantages apportés par le procédé objet de l'invention (configuration 3 figure 1) On remarque notamment que l'on obtient des performances équivalentes à celles de la configuration 1 mais avec 10 ppm de CAP au lieu de 30 pp M et que, à doses équivalentes de CAP, la configuration 3 permet d'obtenir des flux plus importants, des pertes en 1/30 1/180 plus faible. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est nullement limitée à l'exemple de réalisation et au mode de mise en oeuvre décrit et mentionné ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 8 - REVENDICATIONS 1 Procédé pour l'épuration et la filtration de fluides, notamment de l'eau, contenant des polluants en suspension et mettant en oeuvre des moyens de séparation gravitaire ainsi que des moyens de séparation membranaire, en étape de finition, selon lequel on introduit un réactif pulvérulent dans le courant du fluide à traiter en aval de la séparation gravitaire et en amont de la séparation membranaire, ce procédé étant caractérisé en ce que ledit réactif pulvérulent est recyclé à partir de la purge des moyens de séparation membranaire, vers l'amont des moyens de séparation gravitaire. 2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réactif pulvérulent peut être constitué par des agents adsorbants, notamment du charbon actif, des échangeurs d'ions ou des complexants. 3 Dispositif de traitement d'un effluent liquide contenant des polluants en solution constituant une chaîne de traitement comportant notamment des moyens de séparation gravitaire ( 1) et des moyens de séparation membranaire ( 2), en étape de finition, ainsi que des moyens permettant l'introduction d'un réactif pulvérulent dans la chaîne de traitement, avant la séparation membranaire et en aval de la séparation gravitaire, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une boucle ( 5) de recyclage du réactif pulvérulent, depuis la purge ( 4) des moyens de séparation membranaire jusqu'à la conduite dans laquelle circule l'effluent liquide à traiter, en amont des moyens de séparation gravitaire ( 1). 4 Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens de séparation gravitaire sont réalisés sous la forme d'un clarificateur. 5 Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que les moyens de séparation 9 - membranaire sont constitu 6 S par des systèmes d'ultra- filtration ou de micro-filtration.