Brevet FR2766733A1 — publié le 19990205

Procédé et produit pour le traitement et l'épuration d'effluents et de fluides complexes. L'invention est relative à un procédé et un produit pour le traitement de fluides complexes à phases dispersées composées de particules portant des charges électriques de même signe. Ces fluides complexes sont généralement issus des procédés de travail des métaux, ou peuvent se trouver dans le domaine de pollutions par les hydrocarbures, et de l'assainnissement de sols pollués. Les fluides de travail des métaux sont par exemple des émulsions à base d'huiles minérales ou synthétiques stabilisées par des agents émulgateurs anioniques ou nonioniques, des micro-émulsions préparées avec des agents dispersants spécifiques, notamment à base d'alcools bivalents ou trivalents. On trouve dans ces deux types d'émulsions des agents haute pression à base d'hydrocarbures chlorés, et des agents anticorrosion, notamment à base de phosphates, bactéricides, fongicides, tensioactifs sulfatés, et colorants. Les eaux de lavage et de rinçage des pièces métalliques forment également des émulsions à base de lessives, d'agents inhibiteurs de corrosion, et d'huile ou graisse. Les autres fluides complexes sont constitués par les eaux de lessivage des sols contaminés par les hydrocarbures, par les eaux de lixiviation des décharges communales et industrielles, ou par les eaux de rejet de cabines de peintures , et les eaux résiduaires des usines de colorants. Divers procédés sont proposés à ce jour pour le traitement de fluides complexes. II est bien connu d'utiliser pour la séparation des phases d'un fluide complexe, les sels métalliques d'aluminium et/ou de fer. Ces sels ont pour effet d'abaisser le pH du fluide à une valeur correspondant au point isoélectrique, permettant la neutralisation des charges électriques et la coagulation des phases dispersées. Le point isoélectrique se situe en général dans une gamme de pH de 3,7 à 4,2. Cela a pour conséquence la nécessité de neutraliser l'effluent en élevant le pH à une valeur comprise entre 6,5 et 8. Une autre méthode connue de traitement consiste à préparer un mélange de bentonite et de sulfate d'aluminium ou de chlorure d'aluminium. L'usage d'un tel mélange pose le problème de la neutralisation de l'effluent, lequel se retrouve également dans le procédé décrit dans le document EP-A-00674. Ces procédés connus de séparation des phases d'un fluide complexe sont basés sur l'usage de plusieurs substances acides et substances argileuses. Les difficultés de séparation augmentent, en règle générale, avec la complexité des fluides en question, notamment en présence de quatre ou cinq phases en interaction. Les fluides multiphasés sont stabilisés, par exemple, à l'aide de tensio-actifs en forme de composés organo-métalliques, d'émulgateurs sur base d'acides carbonnés polyvalents, de dispersants en forme d'amines et/ou amides sur base d'acides organiques polyvalents, etc. D'autres substances renferment des agents haute pression, des substances anti-mousse, des inhibiteurs de corrosion, etc. Les méthodes classiques de traitement faisant usage d'un acide ou d'un sel métallique hydrosoluble, sont inefficaces pour de tels fluides complexes. Des recherches approfondies ont montré que toutes ces substances ont un dénominateur commun : elles sont toutes de caractère anionique et nonionique, respectivement. Dans une telle formulation, des substances cationiques sont excluses à priori à cause de leur effet neutralisant et entraînant une perte de stabilité. Une autre méthode de traitement est l'incinération des effluents liquides, mais qui reste une méthode onéreuse, et susceptible de rejeter des émissions nocives dans l'environnement. L'objet de l'invention consiste à remplacer les procédés classiques précités, et à faire usage d'un produit chimique de traitement permettant d'obtenir une séparation optimum des phases indépendamment de la nature du fluide complexe. Le produit selon l'invention est composé d'un mélange de bentonites traitées thermiquement, d'un polyélectrolyte cationique et de faible poids moléculaire, et d'un catalyseur hydrosoluble. Le produit de traitement est obtenu par le mélange à sec de la bentonite avec le polyélectrolyte. Le rapport pondéral de bentonite / polyélectrolyte peut varier de 1 kg de bentonite sur 1 kg de polyélectrolyte jusqu'à 1,95 kg de bentonite sur 0,05 kg de polyélectrolyte selon les applications envisagées. Le mélange de bentonites et polyélectrolyte reçoit en plus du permanganate de potassium en quantités de 0,05 grammes à 0,1 grammes par kg de produit de base. Le procédé de déstabilisation et de séparation des phases des fluides complexes à traiter se déroule de la manière suivante on ajoute aux fluides à traiter de 1 à 5 kg de produit de base (bentonite, polyélectrolyte, permanganate de potassium) en fonction de la concentration du fluide, et on agite la masse réactionnelle pendant un temps prédéterminé, par exemple une ou deux minutes. Au cours de cette agitation, le permanganate de potassium KMnO4 est réduit en manganate de potassium KMnO2, de manière à fournir le catalyseur pour accélérer la réaction entre les composants anioniques et cationiques des fluides à traiter. Divers exemples de produits avec des combinaisons pondérales spécifiques seront décrits par la suite. Exemple 1: La composition du produit de traitement est le suivant: Bentonique traitée thermiquement 900 grammes Polyélectrolyte cationique 100 grammes Permanganate de potassium 0,2 grammes Le fluide à traiter est d'abord soumis à une agitation modérée, et on ajoute le mélange de bentonite, de polyélectrolyte et de permanganate de potassium simultanément avec une injection d'air comprimé. Après 120 secondes d'agitation, on arrête l'agitateur et l'injection d'air comprimé. La séparation des phases du fluide complexe est terminée après 120 secondes. Exemple 2: La composition pondérale du produit de traitement peut être modifiée en fonction de la nature du fluide à traiter, par exemple Bentonique traitée thermiquement 480 grammes Polyélectrolyte cationique 20 grammes Permanganate de potassium 0,05 grammes Un tel mélange permet l'élimination de substances grasses, du savon, de dispersants et de tensio-actifs d'un fluide de lavage industriel. Le procédé de traitement est le même comme celui décrit dans l'exemple 1. Exemple 3: Composition d'un produit avec d'autres valeurs pondérales des constituants Bentonique traitée thermiquement 3,5 kg Polyélectrolyte cationique 0,05 kg Permanganate de potassium 0,2 grammes Ce mélange est apte à éliminer une pollution venant de l'utilisation d'huiles silicones et de leurs dérivés dans un fluide de travail des métaux. Le temps d'agitation peut être réduit à 60 secondes afin d'éviter la formation d'une phase crémeuse, susceptible de produire une redistribution de certains ingrédients dans la masse réactionnelle. Le produit selon la présente invention peut être utilisé dans une large gamme d'applications, par exemple pour le traitement de lixiviates, des eaux d'infiltration polluées par les hydro-carbures, des eaux de lavage des sols, etc. Le dispositif 10 de mise en oeuvre du procédé est illustré sur la figure 1. Les fluides complexes ou effluents à traiter sont stockés dans un premier bac de stockage 12, et éventuellement dans un deuxième bac de stockage 14, connectés tous les deux à un mélangeur 16 au moyen de deux conduits d'alimentation 18, 20 comprenant chacun une vanne d'arrêt 22, une pompe 24, et un agitateur 26 centrifugeur permettant d'éliminer les impuretés grossières avant le traitement. La sortie du mélangeur 16 est reliée à la cuve de réaction 28 par des vannes 30, 32 et une pompe 34 d'alimentation en fluide brut. Le produit de traitement est injecté dans la cuve de réaction 28 à partir d'un bac de réactif 36. Un compresseur 38 permet d'injecter de l'air comprimé à l'intérieur de la cuve de réaction 28, et sous les organes d'agitation pour faire flotter la phase boueuse par un effet de poussée d'Archimède résultant de fines bulles d'air accrochées aux particules de la phase boueuse. La séparation des phases s'effectue dans un bac de séparation 40 équipé d'un racleur 42 destiné à évacuer les boues vers un bac de collecte 44. Une pompe à boues 46 permet ensuite de traiter les boues dans un four d'incinération 48. Le soutirage de l'eau claire s'effectue à la partie aval du bac de séparation 40, avec transfert vers un bac de récupération 50 des eaux traitées. Les eaux claires à la sortie du bac de récupération 50 peuvent être rejetées en toute sécurité vers un réseau d'assainnissement, ou dans un cours d'eau. Le dosage du produit de traitement dans le bac de réactif 36 peut être opéré par des pompes doseuses, et dépend bien entendu de la quantité et de la nature du fluide complexe à traiter se trouvant dans les bacs de stockage 12, 14. Une correction du pH entre 5,5 et 9 peut être effectuée au préalable dans le mélangeur 16, et avant l'injection du produit dans la cuve de réaction. REVENDICATIONS 1. Produit pour le traitement de fluides complexes à phases dispersées composées de particules portant des charges électriques de même signe, caractérisé en ce que ledit produit est composé d'un mélange de bentonites traitées thermiquement, d'un polyélectrolyte hautement cationique et d'un faible poids moléculaire, et d'un catalyseur hydrosoluble. 2. Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le catalyseur est constitué par du manganate de potassium. 3. Produit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le mélange à sec de bentonites et de polyélectrolyte est additionné de permanganate de potassium KMnO4 réduit en manganate de potassium KMnO2 pendant la réaction de dissolution, fournissant ainsi le catalyseur pour accélérer la réaction finale entre les composants an ioniques et cationiques des fluides à traiter. 4. Produit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport pondéral des constituants bentonite / polyélectrolyte peut varier de 1 kg de bentonite sur 1 kg de polyélectrolyte, et jusqu'à 1,95 kg de bentonite sur 0,05 kg de polyélectrolyte 5. Produit selon la revendication 4, caractérisé en ce que la quantité pondérale de permangante de potassium dans le mélange bentonite et polyélectrolyte peut varier de 0,05 g par kg de produit jusqu'à 0,1 g par kilo de produit. 6. Procédé pour le traitement des fluides complexes utilisant le produit selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le produit est injecté dans une cuve de réaction (28) remplie du fluide complexe à traiter, et que de l'air comprimé est réparti à l'intérieur de la cuve de réaction (28) pour faire flotter après traitement la phase boueuse par un effet de poussée d'Archimède dû à la présence de fines bulles d'air accrochées à la phase boueuse. 7. Procédé pour le traitement des fluides complexes utilisant le produit selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'injection d'air comprimé dans la cuve de réaction (28) s'effectue en-dessous des organes d'agitation destinés à homogéniser le fluide à traiter. 8. Procédé pour le traitement des fluides complexes utilisant le produit selon la revendication 7, caractérisé en ce que le produit de traitement est injecté dans la cuve de réaction (28) en actionnant les organes d'agitation pendant 1 à 2 minutes, suivi de la séparation des phases après traitement.