Brevet FR2798301A1 — publié le 20010316

Procédé d'amélioration d'épuration d'effluents et de gaz par filtrations successives sur cartouches de perlite expansée: La présente invention concerne un procédé améliorant d'épuration des effluents et liquides pollués par des substances dissoutes ou en suspension suivant un principe de filtrations successives sur cartouches contenant différentes granulométries de pertite expansée, ou un des minéraux expansable de la même famille (illite, vermiculite, ... ). Cet outil est destiné aux industriels qui souhaitent améliorer leur installation d'épuration pour purifier des solvants, réutiliser leur eau polluée, faire des economies sur sa consommation ou simplement rejeter un effluent de composition adaptée au milieu récepteur et éviter ainsi de payer une écotaxe un traitement de leurs rejets. La perlïte est une roche volcanique siliceuse qui peut, grâce à ses capacités d'adsorbant, retenir dans ses pores une grande variété de molécules organiques ou minérales issues d'un milieu liquide ou d'un gaz. A l'heure actuelle, les techniques d'épuration de liquides et font appel soit à des matériaux filtrants coûteux et difficilement régénérables comme le charbon actif ou les résines synthétiques soit aux équipements volumineux et fragiles des lits bactériens utilisés en station d'épuration biologique. L'utilisation de la cartouche de pertite expansée peut non seulement limiter ces dépenses excessives ainsi que l'étape indispensable régénération des charbons actifs mais aussi diminuer la taille et ameliorer la résistance des installations d'épuration existantes, tout en assurant une épuration d'une qualité égale accrue. En effet, les qualités naturelles de filtration et de rétention de periite (5) font de ce matériau un substitut idéal aux agents filtrants actuels. plus, elle présente l'intérêt de ne pas nécessiter de régénération, ce évite les dépenses relatives au transport sur site et au chauffage en four spécial. La perlite utilisée comme matériau filtrant, peut être proposée dans différentes granulométries choisies en fonction du type de polluants à isoler et leurs concentrations respectives dans le liquide à épurer. Ces granulométries pourront être déterminées spécifiquement pour chaque effluent (eau chargée, solvant pollué et tous les autres liquides) ou gaz dans le but d'atteindre le meilleur rendement d'épuration. Alors qu'une résine permet la rétention spécifique d'un type molécules bien défini, la perlite, par sa grande inertie chimique et ses capacités à adsorber toutes sortes de molécules, est polyvalente ; elle peut ainsi servir de matériau filtrant pour l'ensemble des liquides à épurer et donc retenir la quasi- totalité des polluants connus parmi lesquels des composés aussi variés que les métaux lourds (Ag, Hg, Pb, Cu...), les nombreux hydrocarbures, toute la gamme des anions et cations, les sels, solvants, colorants, détergents, pesticides, phenols...On jouera sur les différences de granulométrie pour retenir spécifiquement l'ensemble de ces composés. La cartouche de perlite peut être fournie sous diverses formes, cylindrique (pour une adaptation â une tuyauterie) ou sous forme de cassette (dans le cas d'une filtration en bac) et présenter différentes contenances suivant la qualité des liquides ou gaz à épurer. Elle répondra dans tous les cas aux contraintes techniques de l'utilisateur qui souhaite intégrer ce procédé à son installation filtrante. De plus, le dimensionnement et l'installation des cartouches filtrantes à adapter aux différentes pièces de l'installation préexistante chez l'utilisateur sont assurés par le fabriquant, aussi bien en matière d'étanchéité qu'en fonction des débits et des qualités de filtration attendues ou peuvent être générés par la pompe préexistante. La paroi la cartouche (2) est constituée d'un matériau inoxydable et étanche aux liquides; il peut donc s'agir acier inox ou d'un polymère suivant la nature de l'installation de l'utilisateur. Des joints (4) en élastomère de type perbunan A77, vïton B ou néoprène, adaptés à la forme de la cartouche, sont prévus à chacune de ses extrémités; ils sont ajustés par des colliers de serrage qui assurent l'étanchéité de la conduite amenant les liquides à filtrer. La pedïte constituant l'intérieur de la cartouche est retenue par une grille (3), ce qui évite les pertes du matériau lors du passage du flux de liquide tout en garantissant une manipulation aisée lors du remplacement de la cartouche. Le remplacement de la cartouche intervient après saturation de cette dernière (période variable suivant la qualité du liquide à épurer), il a lieu sans risque, ne nécessite pas d'outils particuliers et peut être effectué par l'utilisateur. Une capsule (1), intégrant les joints détaillés plus haut, est vissée ou emboîtée (6) sur la cartouche usagée de façon à éviter tout contact entre l'utilisateur et les substances éventuellement dangereuses retenues dans la pedite. Enfin, une prise en charge et un suivi des cartouches usagées par le fabriquant assurent l'utilisateur d'une filtration toujours optimale pour une gestion et un entretien minimes. Dans l'idéal, trois cartouches pourront être installées et permettront autant d'épurations successives, allant de la rétention des éléments grossiers à celle des molécules de faible poids moleculaire: - On envisage donc une première cartouche présentant une granulométrie grossière. - Une seconde cartouche de granulométrie moyenne en milieu de chaîne. - Enfin, une troisième cartouche présentant une granulométrie fine. Il est évident que selon la nature de pollution à éliminer, le nombre de cartouches se verra augmenter ou diminuer ainsi que les granulométries et l'épaisseur de la perlite filtrante qui peuvent être modulées à la demande. D'un point de vue pratique, les dimensions des cartouches seront réalisées après étude des installations existantes de l'utilisateur de ses attentes vis à vis de la qualité de l'eau à atteindre; on aboutit ainsi à un dispositif sur mesure, réduisant les frais de constructions supplémentaires et de mise en service et rendant l'installation plus vite opérationnelle. Dans le cas d'un effluent à épurer contenant des matéiaux grossiers de type sable, graviers ou matièes en suspension de gros diamère, 'est-à-dire visibles à l'oeil nu et susceptibles d'engorger la cartouche de perlite, un traitement préiminaire sera indispensable et devra être installé en amont de ces cartouches filtrantes. II pourrait s'agir de dégrilleur -A- (8 à 10 cm d'espacement pour un traitement grossier et 25 à 40 mm d'espacement pour un traitement plus affiné), de dessableur -B-, de déshuileur -C- ou de simples tamis -D-(1 à 5 mm et 10 à 40 Nm pour l'élimination du plancton). Notons, à ce sujet, que industriels qui rejettent de tels effluents sont dans la majorité des cas déja équipés par ce type d'installations, ce qui n'impliquerait aucun coût supplémentaire dans le cas d'une association avec les cartouches de perlite. Dans cas d'un effluent chargé en matières organiques et où un développement bactérien gênant est observé, il conviendra d'installer en fin de traitement système d'ozonation -E- destiné à éliminer la flore bactérienne indésirable. Cette mesure est cependant rarement nécessaire, sauf si l'effluent traité est destiné à la consommation ou à la réutilisation dans un process strict de l'entreprise. Il faut noter que ce principe de filtrations successives sur perlfe expansée présente une excellente complémentarité avec les traitements biologiques les rares molécules organiques non retenues par la perlite (nombre d'atomes de carbone A titre d'exemple, cette invention peut être appliquée au traitement des eaux issues de la décontamination par lavage des sols. En effet les sols pollués destinés à la réhabilitation peuvent faire l'objet d'une dépollution coûteuse et compliquée en centre de traitement agrées. Le systeme de cartouches de perlite filtrantes, déplacé sur le site, épurerait les eaux de lavage qui sont normalement recueillies et traitées ailleurs, les débarrassant ainsi des molécules dangereuses pour l'environnement et permettant aux terres traitées d'etre directement redéposées sur place. On évite ainsi les transports et les traitements physico-chimiques des eaux de lavage en organisant la dépollution sur place. Ici encore, le nombre de cartouches et la granulométrie la perlite est à définir selon la pollution à éliminer. Au-delà de cette application, de nombreux domaines peuvent bénéficier du principe de filtrations successives sur cartouches de perlite comme le traitement des eaux industrielles, celui des effluents urbains ou des eaux de consommation. Explications des dessins: 1 - Capsule vissée emboitée aux deux extrémités de la cartouche pour faciliter son transport et éviter une contamination de l'utilisateur ou de l'environnement les substances retenues sur le matériau filtrant. 2 - Cartouche en acier inox ou polymère suivant l'utilisation que l'on souhaite faire. La taille et le diamètre de la cartouche, qui détermine sa capacité filtrante sera fonction de l'installation à laquelle elle est destinée. 3 - Grillage empêchant les pertes de matériau filtrant à chaque extrémité de la cartouche lors des manipulations ou du passage de l'effluent; cette grille sera faite d'un matériau inoxydable et présentera des mailles suffisamment fines pour retenir les particules du materiau filtrant. 4 - Joints en élastomères (type pemuban ou viton), assurant l'Ùtanchéité entre la cartouche et les tuyauteries de l'installation. Ils restent en place sur la cartouche lors de leur remplacement et permettent d'obtenir une autre étanchéité entre la cartouche et ses capsules. 5 - Perlite expansée minéraux de la même famille géologique, de granulométrie variable et dépendant l'installation à équiper. 6 - Pas de vis permettant le vissage des capsules au moment de la fermeture des cartouches. A- Degrilleur (facultatif) B- Dessableur (facultatif) C- Deshuileur (facultatif) D- Tamis (facultatif) E- Ozonation (facultatif) F- Liquide à traiter G- Cartouche (taille, nombre et granulométrie variables) H- Liquide traité REVENDICATIONS 1 - Dispositif améliorant de dépollution par filtrations successives de liquides ou gaz contenant des substances dissoutes ou en suspension à isoler caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme de cartouches remplies de perfite expansée, ou tout autre matériau expansé de la même famille et de granulométrie variable. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la perlite (5) contenue dans la cartouche se présente sous différentes granulométries classées en "faible, moyenne et grosse" et adaptées pour chacune d'elles polluants à retenir (concentration, taille des particules, caractéristiques physico-chimiques). - Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé par le les cartouches se succèdent dans le procédé de filtration depuis granulométrie la plus grossière à la granulométrie la plus fine de fapon à obtenir un rendement d'épuration optimal. 4 Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé par le fait que les cartouches filtrantes en pedite s'insèrent dans un procédé plus vaste comprenant l'acheminement du matériau solide, liquide ou gazeux à dépolluer depuis son site de production (terres, effluents industriels urbains, eaux...), son immersion ou aspersion par les liquides de lavage si necessaire (solvants, eau additionnée de tensio-actif), un éventuel égouttage et enfin le passage des liquides pollués obtenus à travers cartouches successives qui retiennent les divers polluants et impuretes. 5 - Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé par le fait que l'utilisateur peut changer seul les cartouches usagées, sans outils particuliers et sans risque; elles sont en effet munies d'un pas de vis qui accueille un bouchon hermétique (1) permettant une manipulation aisée et sûre.