Brevet FR2754811A1 — publié le 19980424

La présente invention concerne un dispositif de filtration et de lavage d'effluents aqueux faiblement chargés en produits polluants tels que des composés organiques, notamment des hydrocarbures et que des matières solides en suspension. De nombreuses industries rejettent actuellement des effluents aqueux renfermant de faibles quantités, en général de 0,5 à 5 W de polluants organiques, en particulier d'hydrocarbures et de matières solides en suspens ion qui sont souvent envoyés à l'égout sans autre précaution. Cette situation n'est pas sans présenter de nombreux inconvénients dont le principal, d'ordre écologique, est lié au risque ainsi encouru par l'environnement. Un autre inconvénient d'un tel rejet, d'ordre purement économique, est lié aux quantités non négligeables de composés organiques revalorisables qui sont ainsi perdues. Parmi les processus industriels entraînant le rejet de tels effluents aqueux faiblement chargés en produits polluants, on peut, à titre d'exemple, citer les processus de traitement de boues pétrolières : dans les raffineries, il existe des bacs de décantation des différents déchets qui peuvent contenir de nombreuses tonnes d'eau, de sédiments et d'hydrocarbures. Les boues rassemblées dans ces bacs sont reprises au moyen de pompes puis conduites dans des cuves mélangeuses où elles subissent des opérations de chauffage et d'agitation avant d'être transférées, par des pompes de transfert, dans des organes de centrifugation au niveau desquels on leur ajoute des adjuvants de coagulation, en particulier des polymères de nature à favoriser leur floculation. A la sortie de ces organes de centrifugation, on récupère, d'une part, une boue pelletable ou non et, d'autre part, un liquide émulsionné essentiellement constitué d'eau et d'hydrocarbures et contenant également, en règle générale, de faibles quantités de matières solides en suspension. Le liquide émulsionné passe alors dans un séparateur à la sortie duquel on récupère les hydrocarbures ainsi qu'un liquide essentiellement constitué d'eau et renfermant une faible quantité de produits polluants, en particulier d'hydrocarbures, que l'on ne cherche en général pas à récupérer. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de filtration et de lavage d'effluents aqueux faiblement chargés en produits polluants permettant d'effectuer, de façon simple et peu onéreuse, une épuration de ces effluents de manière à rejeter directement à l'égout une eau sans danger pour l'environnement, et, le cas échéant, à récupérer les matières organiques revalorisables contenues dans ces effluents. Conformément à l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte une cuve de traitement subdivisée en, d'une part, une partie supérieure cylindrique d'axe vertical et, d'autre part, une partie inférieure tronconique située dans le prolongement de la partie cylindrique et allant en se rétrécissant vers le bas, une tubulure d'amenée tangentielle à grande vitesse des ef fluents à traiter dans la partie cylindrique de la cuve, une tubulure de sortie des effluents traités située à la par tie supérieure de la cuve, un orifice de récupération des matières solides situé à l'extrémité inférieure de la partie tronconique, et une cartouche perméable à l'eau montée à la partie interne de la partie cylindrique de la cuve et renfermant un matériau absorbant susceptible de retenir la quasi totalité des compo sés organiques et en particulier les solvants, les graisses et les hydrocarbures mais autorisant le passage de l'eau. De par sa géométrie, la cuve constitue un cyclone communiquant aux effluents pénétrant tangentiellement à sa partie supérieure un mouvement giratoire descendant permettant, sous l'influence de la force centrifuge, de séparer les matières en suspens ion qui se déposent le long de la paroi de la cuve avant de se rassembler à la partie inférieure conique de celle-ci où elles peuvent être évacuées par l'orifice de récupération. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cartouche absorbante est constituée par un manchon annulaire amovible monté coaxialement dans la partie cylindrique de la cuve et délimitant, à sa partie interne, une chambre de filtration fermée, à sa partie inférieure, par une paroi étanche et communiquant avec la tubulure de sortie des effluents traités à sa partie supérieure. Compte tenu de cette configuration, une partie des effluents aqueux se déplace vers la partie médiane de la cuve, au travers de la cartouche absorbante, pour pénétrer dans la chambre de filtration, puis dans la tubulure de sortie : au cours de ce mouvement, le flux de composés organiques polluants à retenir avance au sein du matériau absorbant jusqu'à atteindre la saturation de celui-ci. Bien entendu, la durée de fonctionnement du dispositif avant l'apparition du point de percement au-delà duquel les produits polluants se retrouvent dans les effluents parvenant à l'orifice de sortie, est fonction du poids et du volume du matériau absorbant contenu dans la cartouche. Lorsque ce point est atteint, il est possible de démonter la cartouche afin de mettre en place un élément absorbant neuf et de récupérer les composés organique s retenus dans le matériau saturé. Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie cylindrique de la cuve est équipée, à sa partie supérieure, d'une chambre de sortie dans laquelle débouche la tubulure de sortie des effluents ; cette chambre de sortie est délimitée, à sa partie inférieure, par une cloison annulaire s'étendant sur la totalité de la section de la cuve et communiquant avec la chambre de filtration à sa partie médiane. La présence de cette cloison annulaire permet de garantir que seuls des effluents ayant traversé la cartouche absorbante puissent pénétrer dans la tubulure de sortie. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tubulure d'amenée débouche dans la cuve immédiatement audessous de la cloison annulaire. On peut ainsi décolmater en permanence la face interne de la cartouche. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu une tubulure de recyclage reliée à la tubulure d'amenée des effluents par l'une de ses extrémités, par l'intermédiaire d'un dispositif extérieur connu en lui-même, et communiquant avec la partie interne de la cuve de préférence au niveau de l'axe de celle-ci par son extrémité opposée. Ce recyclage correspond à une caractéristique préférentielle de l'invention vu qu'il permet de diluer l'ef fluent entrant dans la cuve et de favoriser les effets hydrauliques à l'intérieur de celle-ci. Conformément à l'invention, il importe de pouvoir régler le débit d'effluents aqueux parvenant dans la cuve par la tubulure d'amenée en fonction de la charge à traiter de manière à pouvoir créer une boucle de recyclage qui puisse, dans tous les cas, laisser sortir au niveau de la tubulure de sortie un débit unitaire d'effluents traités avec les normes de rejet recherchées. Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi étanche délimitant la chambre de filtration est équipée, sur sa face inférieure, d'une gaine tubulaire munie d'un orifice de soutirage sur sa périphérie et dans laquelle débouche la tubulure de recyclage. Cette caractéristique permet de garantir que l'on ne recycle vers la tubulure d'amenée que des effluents autant que possible exempts de matières solides en suspension. Bien entendu, la mise en oeuvre du dispositif, qui fait l'objet de l'invention, n'est en aucune manière limitée au traitement susmentionné des boues pétrolières, et peut être adapté à l'épuration dé tous les effluents aqueux renfermant quelques pour-cent de produits polluants. A titre d'exemple, on peut ainsi traiter les effluents aqueux provenant du dépotage des véhicules de nettoyage des cuves à fuel ou des cuves de stations service, ou des véhicules de nettoyage des réseaux d'égout, ou plus généralement, les effluents aqueux rejetés par les processus de traitement physico-chimique. Il est à noter que les effluents traités sortant de la cuve par la tubulure de sortie peuvent être rejetés directe ment à l'égout, mais également être réutilisés en boucle de recyclage, par exemple dans le cadre d'une installation de nettoyage haute pression. De telles installations, qui travaillent fréquemment sous des pressions pouvant aller jusqu'à environ 2 000 bars, travaillent actuellement en règle générale en eau perdue. Ce mode de fonctionnement qui présente l'inconvénient d'exiger une grande quantité d'eau et, par suite, d'entraîner une importante pollution va prochainement être interdit par les Autorités qui obligeront à effectuer un travail en boucle fermée. Or, le dispositif conforme à l'invention est justement de nature à permettre un tel mode de fonctionnement. Les caractéristiques de ce dispositif seront décrites plus en détail en se référant au dessin annexé qui est une vue schématique de celui-ci. Selon la figure, le dispositif de filtration et de lavage est essentiellement constituée par une cuve l d'axe x-x vertical subdivisée en une partie supérieure cylindrique 2 et une partie inférieure tronconique 3 située dans le prolongement de la partie cylindrique 2 et allant en se rétrécissant vers le bas. Les effluents aqueux faiblement chargés en produits polluants pénètrent dans la cuve 1 selon la flèche A à grande vitesse par une tubulure d'amenée 4 débouchant tangentiellement à la partie supérieure de la partie cylindrique 2. Par suite de la configuration en forme de cyclone de la cuve 1, les fluides pénétrant dans celle-ci sont soumis à un mouvement giratoire descendant permettant de centrifuger les matières en suspension présentes dans les effluents le long des parois de la cuve 1 et de les rassembler à la partie inférieure de celle-ci où elles peuvent être éliminées par un orifice de récupération 5 situé à la partie inférieure de la partie tronconique 3. Les effluents traités sortent, quant à eux, de la cuve 1 selon la flèche B par une tubulure de sortie 6 située à l'extrémité supérieure de la partie cylindrique 2. Selon la figure, la partie cylindrique 2 de la cuve 1 est équipée, à sa partie interne, d'une cartouche perméable à l'eau 16 amovible qui renferme un matériau absorbant 7 susceptible de retenir la quasi totalité des composés organiques et, en particulier, les solvants, les graisses et les hydrocarbures mais autorisant le passage de l'eau. La cartouche 16 est constituée par un manchon annulaire grillagé monté coaxialement dans la cuve 1 par l'intermédiaire d'éléments supports 8 représentés schématiquement et délimitant, à sa partie interne, une chambre de filtration cylindrique 9. Cette chambre 9 est fermée, à sa partie inférieure, par une paroi étanche 10 et communique, à sa partie supérieure, avec une chambre de sortie 11 dans laquelle débouche la tubulure de sortie 6 des effluents. Selon la figure, la chambre de sortie 11 est isolée du volume restant de la partie cylindrique 2 de la cuve 1 par une cloison annulaire 12 s'étendant sur la totalité de la section de cette cuve et ne communique donc qu'avec la chambre de filtration à sa partie médiane. Suite à cette configuration, une partie des effluents entrant dans la cuve 1 par la flèche A pénètre dans la chambre de filtration 9 selon la flèche C au travers du matériau absorbant et se trouve donc débarrassée des polluants organiques qui sont retenus dans le matériau absorbant avant d'être évacuée dans la chambre de sortie 11 puis dans la tubulure de sortie 6. Lorsque le matériau absorbant 7 renfermé dans la cartouche 16 est saturé, il peut être remplacé par un matériau neuf après démontage de la cartouche. Selon la figure, la paroi étanche 10 délimitant la chambre de filtration 9 est, par ailleurs, équipée sur sa face intérieure, d'une gaine tubulaire 13 munie sur sa périphérie d'un orifice de soutirage 14 et dans lequel débouche une tubulure de recyclage 15 reliée à la tubulure d'amenée 4 des effluents de façon non représentée sur la figure, et permettant un recyclage selon la flèche D des effluents de la cuve. REVENDICATIONS 10) Dispositif de filtration et de lavage d'effluents aqueux faiblement chargés en produits polluants tels que des composés organiques, notamment des hydrocarbures et que des matières solides en suspens ion, caractérisé en ce qu' il comporte une cuve (1) de traitement subdivisée en, d'une part, une partie supérieure cylindrique (2) d'axe vertical (x-x) et, d'autre part, une partie inférieure tronconique (3) située dans le prolongement de la partie cylindrique (2) et allant en se rétrécissant vers le bas, une tubulure (4) d'amenée tangentielle à grande vitesse des effluents à traiter dans la partie cylindrique (2) de la cuve, e une tubulure de sortie (6) des effluents traités située à la partie supérieure de la cuve, un orifice de récupération (5) des matières solides situé à l'extrémité inférieure de la partie tronconique, et une cartouche perméable à l'eau (16) montée à la partie in terne de la partie cylindrique (2) de la cuve (1) et renfer mant un matériau absorbant susceptible de retenir la quasi totalité des composés organiques et en particulier les sol vants, les graisses et les hydrocarbures mais autorisant le passage de l'eau. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cartouche (16) absorbante est constituée par un manchon annulaire amovible monté coaxialement dans la partie cylindrique (2) de la cuve (1) et délimitant, à sa partie interne, une chambre de filtration (9) fermée, à sa partie inférieure, par une paroi étanche (10) et communiquant avec la tubulure de sortie (6) des effluents traités à sa partie supérieure. 30) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie cylindrique (2) de la cuve (1) est équipée, à sa partie supérieure, d'une chambre de sortie (11) dans laquelle débouche la tubulure de sortie (6) des effluents, cette chambre de sortie (11) étant délimitée, à sa partie inférieure, par une cloison annulaire (12) s'étendant sur la totalité de la section de la cuve (1) et communiquant avec la chambre de filtration (9) à sa partie médiane. 40) Dispositif selon la selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tubulure d'amenée (4) débouche dans la cuve (1) immédiatement au-dessous de la cloison annulaire. 50) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu' il comporte une tubulure de recyclage (15) reliée à la tubulure d'amenée (4) des effluents par l'une de ses extrémités, par l'intermédiaire d'un dispositif extérieur connu en lui-même, et communiquant avec la partie interne de la cuve (1) de préférence au niveau de l'axe (x-x) de celle-ci par son extrémité opposée. 60) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi étanche (10) délimitant la chambre de filtration (9) est équipée, sur sa face inférieure, d'une gaine tubulaire (13) munie d'un orifice de soutirage (14) sur sa périphérie et dans laquelle débouche la tubulure de recyclage.