Brevet FR2805532A1 — publié le 20010831

PROCEDE CHIMIQUE ET MECANIQUE DE REGENERATION DES EAUX DE REJET D'UNE CENTRALE A BETON, INSTALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE L'invention concerne un procédé chimique et mécanique de régénération des eaux de rejet d'une centrale à béton. Elle se rapporte également à une installation mettant en oeuvre ledit procédé. Les eaux de rejet d'une centrale à béton proviennent pour l'essentiel, du lavage malaxeur et de celui des camions toupies transportant le béton fabriqué. Ces eaux après traitement, sont réutilisées pour le lavage du matériel ou pour fabrication du béton pour une partie, et rejetée à l'égout pour l'autre partie. pratique, le malaxeur et les toupies des camions sont nettoyés à la fin chaque demi journée. Ainsi, par exemple, dans le cas d'une centrale à béton produisant environ 25 000 m3 de béton par an, 6 000 m3 d'eau potable sont consommés par an, dont seulement 2 000 m3 sont utilisés pour la fabrication béton 4 000 m3 d'eau restants étant utilisés pour le nettoyage du malaxeur et des toupies. eaux de lavage présentent une certain nombre de caractéristiques. Tout d'abord elle sont riches en matières solides correspondant au gravier, sable laitances ciment constitutifs du béton. outre, la nature du ciment, lequel comprend des sels basiques ou alcalino terreux type silicate et aluminate, confère à l'eau de lavage un pH élevé, général supérieur à 11. De plus, la forte proportion de chaux et donc de calcium qu'il contient tend à augmenter considérablement la dureté de l'eau, dont la valeur (sensiblement égale à 45 F) est très éloignée de celle de l'eau potable (7 à 10 F). Dans la plupart des centrales à béton, l'eau provenant du lavage du malaxeur et des toupies est évacuée dans un canal irriguant des bassins de décantation successifs. Plus précisément, l'eau de lavage du malaxeur est pour partie évacuée par le canal précité, l'autre partie étant destinée au nettoyage des toupies, l'eau récupéree étant alors rejetée dans ledit canal. La majorité des particules lourdes du type gravier et sable sont donc récupérés dans le premier bassin de décantation en tombant par gravité, la décantation des particules plus légères se poursuivant dans les bassins plus en aval, généralement au nombre de deux. Pour la centrale citée en exemple, le rejet total de solides dans le premier bassin est d'environ 150 tonnes par an, correspondant à 850 m3 transportés. Bien entendu, le conglomérat récupéré au fond du bassin est inutilisable et définitivement rejeté. premier problème que se propose de résoudre l'invention est donc de développer un procédé permettant de régénérer la matière solide récupérée dans les eaux de lavage. Une fois que l'eau du premier bassin est décantée, elle s'écoule dans un second puis dans un troisième bassin de sorte à obtenir une quantité de particules en suspension la plus faible possible. Néanmoins, l'analyse de l'eau du troisième bassin montre que celle-ci contient encore des particules, dont taille est supérieure à 40 micromètres pouvant aller jusqu'à 400 micromètres et dont la concentration est voisine de 0.38 gramme par litre. Même si la taille de ces particules est relativement faible, leur présence conduit à endommager corps des pompes de récupération installées dans le dernier bassin. En outre, la teneur encore élevée en matière solide dans l'eau traitée contribue à polluer l'environnement lorsque l'eau est rejetée à l'égout. Dès lors, le second problème que se propose de résoudre l'invention est de développer un procédé de traitement permettant d'obtenir une eau dont teneur et la taille des particules solides sont les plus faibles possible. Par ailleurs, la dureté élevée de l'eau de lavage conduit à la formation de traces blanchâtres sur le matériel et notamment les toupies et au colmatage des différentes tuyauteries lorsque ladite eau est réutilisée pour le nettoyage du malaxeur et des camions. Dès lors, le troisième problème que se propose de résoudre l'invention est de développer un procédé de traitement permettant de diminuer la dureté de eau. En outre, dans les cas ou eau est rejetée à l'égout, son pH élevé en fait une source de pollution importante. Pour résoudre ce problème, les bassins sont fermés et traités par un acide fort du type acide chlorhydrique, sulfurique ou nitrique. Cependant, de tels acides concentrent l'eau des bassins sels, chlorures ou sulfates nocifs pour une utilisation comme eau de constitution du béton. En outre, les nitrates sont indésirables dans les eaux de 'et. Par ailleurs, les acides forts sont dangereux à manipuler. Enfin, il est nécessaire d'agiter l'eau des bassins pour ne pas avoir une variation de pH d'amplitude trop importante pour l'environnement. Dès lors, le quatrième problème que se propose de résoudre l'invention est de développer un procédé permettant de diminuer le pH de l'eau de façon progressive, sans nécessiter la présence d'acides forts. L'invention vise donc à proposer tout d'abord un procédé et une installation ne présentant pas l'ensemble inconvénients précités. L'invention a donc pour objet un procédé mécanique et chimique de régénération d'eaux de rejet d'une centrale à béton. Ce procédé se caractérise ce que * on filtre lesdites eaux rejet à des calibres de filtration décroissants ; 1 on récupère parallèlement la matière retenue au niveau de chaque filtration ; 1 enfin, on soumet le filtrat obtenu à un traitement chimique apte à diminuer simultanément la dureté le pH dudit filtrat. En d'autres termes, procédé de l'invention permet de séparer progressivement gravier, sable _ ciment les uns des autres, de sorte à les récupérer pour qu'ils puissent être réutilisés pour la fabrication du béton ou à d'autres fins. En outre, le traitement chimique, en diminuant la dureté et le pH de l'eau de lavage, évite tout colmatage traces blanches sur le matériel de même que tout risque de pollution pour l'environnement en cas de rejet à l'égout. Dans une forme de réalisation avantageuse, les eaux de rejets sont filtrées en trois étapes correspondant à trois calibres de filtration différents, respectivement maximum, moyen et minimum. Ainsi, pour permettre de séparer le gravier des autres constituants de la solution de lavage, le calibre de filtration maximum est choisi supérieur ou égal à deux millimètres. De même, pour permettre de séparer le sable des autres constituants de la solution de lavage restants, le calibre de filtration moyen est choisi compris entre 150 200 micromètres, avantageusement 160 micromètres. Enfin, pour permettre de séparer les laitances et le ciment des autres constituants de la solution de lavage restants, le calibre de filtration minimum est choisi compris entre 20 et 60 micromètres, avantageusement 40 micromètres. lors, l'eau filtrée ne contenant pas de matières solides de taille supérieure à 50 micromètres, son pompage en fin de traitement n'endommage le corps de la pompe. Pour diminuer à la fois la dureté et le pH de l'eau après filtration, traitement chimique consiste à mettre l'eau filtrée au contact de dioxyde de carbone (C02). Le traitement au C02 permet donc d'abaisser progressivement pH, sans rejet toxique comme c'est la cas pour les traitements aux acides forts. En outre, le C02 réagit avec la chaux pour former du carbonate de calcium précipité, diminuant ainsi considérablement la dureté de l'eau à une valeur proche de celle de l'eau potable, contrairement au traitement avec les acides forts, qui n'améliorent pas la dureté. Dans une forme de réalisation avantageuse du procédé, on intercale entre l'étape de filtration et le traitement chimique de l'eau filtrée, une étape de décantation, afin de diminuer au maximum le taux de matières encore en suspension après filtration. Comme déjà dit, l'invention concerne également une installation pour mise en oeuvre procédé. Cette installation se caractérise en ce qu'elle comprend # moyens de filtration des eaux de rejet à des calibres de filtration décroissants ; # des moyens de stockage de l'eau filtrée ; # des moyens permettant de diminuer la dureté et le pH de l'eau ainsi stockée. Dans une forme de réalisation préférée, les moyens de filtration se présentent sous forme d'un filtre à étage constitué de tamis superposés, le tamis superieur présentant calibre de filtration plus élevé que celui du tamis inférieur. Bien entendu, le nombre de tamis peut varier en fonction du calibre de filtration souhaité. Avantageusement, le filtre a étage est muni de trois tamis superposés, respectivement de haut en bas # un premier tamis de calibre supérieur ou égal à 2 millimètres ; # un second tamis de calibre compris entre 150 et 200 micromètres, avantageusement 160 micromètres ; # un troisième tamis de calibre compris entre 20 et 60, avantageusement 40 micromètres. Dès lors, le passage de l'eau de lavage à travers le filtre permettra de séparer l'un de l'autre, au niveau des différents étages de filtration, tout d'abord, le gravier (étage superieur), puis le sable (étage intermédiaire) et enfin le ciment et les laitances (étage inférieur). Par ailleurs et selon une autre caractéristique, la récupération de la matière solide retenue au niveau des étages de filtration est assurée par la présence d'une ouverture menagée dans la paroi latérale de chacun des tamis. En pratique, la matière ainsi évacuée est transportée par tout moyen notamment type tapis, ou déversée directement dans des zones de stockage. Pour permettre l'utilisation du filtre à étage en continu, sans colmater les différents étages, le filtre est équipé d'un système vibratoire. Dés lors, les vibrations permettront de rejeter les matières retenues à la surface chacun des tamis par ouvertures prévues à cet effet. Selon autre caractéristique de l'installation de l'invention, moyens de stockage l'eau filtrée se présentent sous forme d'un bassin de décantation. Par ailleurs, les moyens pour diminuer la valeur du pH et celle la dureté de l'eau se presentent sous forme d'un tube microperforé relié à une source de C02, ledit tube étant maintenu dans le fond d'un bassin de décantation. Dans première forme de réalisation, le tube est positionné dans le bassin de décantation dans lequel s'écoule l'eau filtrée. Dans seconde forme de réalisation, le tube est positionné dans un second bassin de décantation positionné en aval du premier bassin. Enfin, l'invention concerne l'utilisation de ladite installation dans une centrale à béton. L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation suivants à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation, de profil, du filtre à étage faisant partie de l'installation objet de l'invention. La figure 2 est une représentation du tube microperforé faisant partie de l'installation de l'invention. La figure 3 est une représentation schématique d'une centrale à béton équipée de l'installation de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté le filtre permettant de traiter les eaux de lavage issues des toupies de camions en séparant les uns des autres chacun des éléments constitutifs du béton, à savoir gravier, sable, ciment et laitances. Plus précisément, ce filtre désigné par la référence générale (1) comprend trois étages, correspondant à trois tamis de calibres décroissants, respectivement - un premier tamis (2) de calibre égal à 2 millimètres, destiné à retenir les graviers contenus dans l'eau de lavage ; - un second tamis (3) de calibre égal à 160 micromètres, destiné à retenir le sable ; - un troisième tamis (4) de calibre égal à 40 micromètres, destiné à retenir le ciment et les laitances ; - et enfin, un récipient (5) destiné à recevoir l'eau de lavage telle que filtrée. Pour récupérer la matière au niveau des différents étages, chaque tamis (2,3,4) est muni sur sa paroi latérale d'une goulotte d'évacuation, respectivement des graviers (6), du sable (7) et du ciment et des laitances (8). Pour éviter les phénomènes de colmatage et pour que le filtre puisse fonctionner en continu pendant toute la période de lavage des toupies des camions, ledit filtre est muni à sa base d'un système de vibrations (10). système de vibrations électrique étant lui-même connu, ne sera pas davantage décrit. Enfin, l'eau filtrée par le tamis (4) est évacuée au niveau du recipient (5) par la goulotte (9). Pour permettre de diminuer à la fois la dureté et le pH l'eau filtrée, l'installation comprend en outre un tube microperforé relié à une source de COZ, représenté sur la figure 2 et défini par la référence générale (11). Plus précisément, le tube (12) microperforé (13) se présente sous forme d'un serpentin d'environ 10 mètres de long permettant d'augmenter la surface de contact entre le dioxyde de carbone et l'eau. En pratique, ledit serpentin est positionné au fond d'un bassin de décantation, comme il sera expliqué par la suite. Pour permettre de diffuser le dioxyde de carbone sous pression, l'extrémité libre du tube est obturée, tandis que l'autre extrémité est reliée à une source de C02 (14). Bien entendu, le nombre de microperforations n'est pas limité est choisi de sorte ' obtenir un traitement homogène de l'eau de lavage. Comme déjà dit, cette installation comprenant non seulement tube relié à une source de C02, mais également le filtre, peut avantageusement équiper une centrale à béton. la figure 3, on a représenté schématiquement une centrale à béton munie d'un malaxeur (15) alimentant en béton prêt à l'emploi les toupies (16) de camions. En pratique, les eaux de lavage du malaxeur (15) sont rejetées en partie dans le canal l'autre partie servant au lavage des toupies (16). Dans la centrale à béton objet de cet exemple, l'eau du canal s'écoule dans trois bassins de décantation successifs, respectivement (18,19,20). Le dernier bassin qui peut être mis en communication directe avec l'égout, est outre équipé d'une pompe (21) destinée à récupérer l'eau filtrée après traitement mécanique et chimique, pour la réintroduire dans la centrale, soit pour la fabrication du béton, soit pour le nettoyage des toupies des camions. Le filtre (1) de l'installation de l'invention, destiné à traiter les eaux de lavage des toupies des camions, est positionné à proximité du premier bassin de décantation (18). Le premier étage (5) du filtre est relié par sa goulotte d'évacuation (9) au bassin de décantation (18) par une conduite (22). Chacun des constituants du béton est récupéré au niveau chaque tamis (2,3,4) par des goulottes d'évacuation (6,7,8) et transféré séparément dans des zones de stockage par des tapis roulants non représentés. _ Dès lors et en pratique, le lavage des toupies des camions permet de récupérer un maximum de matières premières, qui peuvent être avantageusement réutilisées pour la fabrication du béton. Au fond du bassin (19), on maintient le serpentin microperforé (12) un cadre inox non représenté, ledit serpentin étant relié à la source de (14) positionnée à proximité du bassin. En pratique, l'eau légèrement chargée (elle résulte du lavage uniquement du malaxeur), présente dans le canal (17), se décante dans le bassin prévu à effet (18). Dans ce même bassin, est déversé via la conduite (22) le filtrat provenant du filtre (1) après nettoyage des toupies des camions (16). Le bassin (18) communiquant avec le bassin (19), l'eau filtrée ensuite traitée chimiquement par diffusion de C02 dans tout le volume du bassin. En pratique, pour un bassin de 15 m3, la pression est de 3 bars pour un débit de C02 de 50 millilitres par minute. Enfin, l'eau filtrée, dont le pH et la dureté sont diminués, est récupérée au moyen de la pompe (21), puis comme déjà dit, soit réutilisée pour la fabrication du béton ou le lavage des toupies, soit mise à l'égout. Dans le tableau ci-après, figurent les valeurs de pH et de dureté en différents points des bassins de décantation, par rapport aux valeurs de l'eau potable. A lyse avant Analyse après Analyse après Paramètres traitement traitement COZ traitement CO, Eau potable bassin (19) bassin (19) sortie pompe (21) pH 11,6 6,5 8,5 7,3 TH F 45 9 7,6 de 7 à Bien que représenté, le bassin (20) est en outre équipé d'un système d'automatisation pH, qui permettra de déclencher ou non la diffusion de dans le bassin ( en fonction de la valeur du pH en sortie de filtration. En outre, le bassin (20) est également équipé d'un thermomètre permettant de stopper en cas de gel le fonctionnement de la pompe (21). L'invention et les avantages qui en découlent ressortent bien de la description. On notera notamment 1 l'absence totale de pollution de l'environnement lorsque l'eau est rejetée à l'égout dans la mesure où son pH avoisine celui de l'eau potable ; la possibilité de réutiliser l'eau de lavage après filtration, dans la mesure où sa teneur faible en particules de taille inférieure à 40 micromètres évite tout endommagement du corps de la pompe d'aspiration ; une diminution de la dureté de l'eau filtrée, évitant tout blanchiment du matériel, lorsque l'eau filtrée est réutilisée pour le lavage camions. outre, la filtration permet de récupérer le sable et le gravier séparément pour une éventuelle réutilisation en tant qu'éléments constitutifs béton. REVENDICATIONS 1/ Procédé mécanique et chimique de régénération d'eaux de rejet d'une centrale à béton caractérisé en ce que 1 on filtre lesdites eaux de rejet à des calibres de filtration décroissants 1 on récupère parallèlement la matière retenue au niveau de chaque filtration ; enfin, on soumet le filtrat obtenu à un traitement chimique apte à diminuer simultanément la dureté et le pH dudit filtrat. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les eaux de rejets sont filtrées en trois étapes correspondant à trois calibres de filtration différents, respectivement maximum, moyen et minimum. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le calibre de filtration maximum est choisi supérieur ou égal à deux millimètres. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le calibre de filtration moyen est choisi compris entre 150 et 200 micromètres, avantageusement 160 micromètres. 5/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le calibre de filtration minimum est choisi compris entre 20 et 60 micromètres, avantageusement 40 micromètres. 6/ Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en que le traitement chimique consiste à mettre l'eau filtrée au contact de dioxyde de carbone (C02). 7/ Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on intercale entre l'étape de filtration et le traitement chimique de l'eau filtrée, une étape de décantation. 8/ Installation pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'elle comprend # des moyens (1) de filtration des eaux de rejet à des calibres de filtration décroissants ; # des moyens de stockage de l'eau filtrée(18, 19, 20). # des moyens (11) permettant de diminuer la dureté et le pH de l'eau ainsi stockée. 9/ Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de filtration se présentent sous forme d'un filtre à étage constitué de tamis superposés (2,3,4), tamis supérieur présentant un calibre de filtration plus élevé que celui du tamis inférieur. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le filtre a etage est muni de trois tamis superposés, respectivement de haut en bas # un premier tamis (2) de calibre supérieur ou égal à 2 millimètres ; # un second tamis (3) de calibre compris entre 150 et 200 micrometres, avantageusement 160 micromètres ; # un troisième tamis (4) de calibre compris entre 20 et 60, avantageusement 40 micromètres. 1 Installation selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en que chaque tamis présente une ouverture (6, 7,8)ménagée dans sa paroi latérale. Installation selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce le filtre (1) est équipé d'un système vibratoire (10). 13I Installation selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce les moyens de stockage de l'eau filtrée se présentent sous forme de bassins de décantation (18,19,20). 14/ Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens pour diminuer la valeur du pH et celle de la dureté de l'eau se présentent sous forme d'un tube (12) microperforé (13) relié à une source de C02 (14), ledit tube étant maintenu dans le fond d'un bassin de décantation. 1 Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que ledit est positionné dans le bassin de décantation dans lequel s'écoule l'eau filtrée. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que le est positionné dans un second bassin de décantation positionné en aval du premier bassin. 17/ Utilisation de l'installation objet de l'une des revendications 8 à 16 dans une centrale à béton.