Brevet FR2831157A1 — publié le 20030425

La présente invention concerne un procédé et un appareil de récupération des eaux usées industrielles, en particulier dans des installations de production de matériau non tissé. L'invention est également utilisée dans les industries de la teinture, du tannage et du papier. Le cycle de production de matériau non tissé comprend une étape de traitement du matériau non tissé avec des jets haute pression de liquide recyclé, par exemple de l'eau. Ce traitement produit une eau usée qui contient de nombreux types de polluants, tels que des huiles, des tensioactifs, etc., et des solides en suspension sous la forme de fibres. Cette eau usée est traitée de façon appropriée afin d'obtenir le liquide recyclé qui retourne vers le cycle de production. Un premier type de traitement comprend au moins une étape de filtration. Un second type de traitement comprend au moins une étape de flottation et au moins une étape suivante de filtration. L'appareil qui effectue le premier type de traitement comprend des dispositifs de filtration du type à bande, qui éliminent les agents de grande taille, et des dispositifs de filtration du type à sable, qui éliminent les agents résiduels. L'appareil qui effectue le second type de traitement comprend un dispositif de flottation, ce qui élimine, par flottation, les impuretés de grande taille, et des dispositifs de filtration de type à sable. Le premier type de traitement présente au moins deux inconvénients : une réduction importante de l'efficacité de la filtration due à la présence d'huiles et de tensioactifs ; et un engorgement rapide des filtres lorsque la teneur en fibres excède des valeurs environ égales à 100 ppm (100 mg/l). Ces inconvénients forcent à opter pour le second type de traitement. Un inconvénient du second type de traitement est essentiellement que les appareils équipés d'un dispositif de flottation ne sont pas avantageux en terme économique si la teneur en fibres des eaux usées n'est pas au moins égale à environ 500 ppm (500 mg/l). Un dispositif de flottation entraîne en fait une augmentation des coûts de l'installation, des coûts élevés de gestion et de maintenance, et des coûts élevés découlant de la consommation considérable de réactifs chimiques. L'objet de la présente invention consiste à surmonter les inconvénients de la technique antérieure citée. Un objet particulier de l'invention consiste à fournir un procédé et un appareil permettant de récupérer les eaux industrielles usées, en particulier dans des installations de production de matériau non tissé, qui rendent appropriée la réalisation d'au moins une étape de flottation des eaux usées qui précède l'étape de filtration, même pour des eaux usées présentant une teneur moyenne à faible de solides en suspension. Un autre objet de l'invention consiste à fournir un procédé qui permette d'automatiser les étapes afin de maîtriser les coûts. Un autre objet de l'invention consiste à fournir un procédé qui comprend un petit nombre d'étapes et présente une durée limitée. Un autre objet de l'invention consiste à fournir un appareil qui soit efficace pour maîtriser ses coûts d'installation, de gestion et de maintenance. Un autre objet de l'invention consiste à fournir un appareil qui présente un fonctionnement entièrement automatisé. Ces objets, ainsi que d'autres, qui deviendront plus apparents par la suite, sont obtenus par un procédé de récupération des eaux usées industrielles, en particulier dans des installations de production de matériau non tissé, comprenant au moins un traitement par flottation et au moins un traitement par filtration des eaux usées afin d'obtenir un liquide recyclé à renvoyer vers le cycle de production, caractérisé en ce qu'au moins le traitement par flottation et au moins le traitement par filtration se produisent au sein d'un même moyen de traitement sous pression. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, le procédé incorpore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - Au moins une fraction du liquide recyclé est soumise à un traitement de mise sous pression précédant le traitement par flottation, la fraction de liquide étant introduite dans le moyen de traitement sous pression avec des eaux usées non pré-traitées. Avantageusement, au moins la fraction du liquide recyclé est soumise à un traitement visant à ajouter de l'air sous pression pendant le traitement de mise sous pression. - Pendant le traitement par flottation et par filtration des eaux usées, une étape d'évacuation de l'air mélangé aux eaux usées, et qui s'accumule dans le moyen de traitement sous pression, est réalisée si besoin est. - Une étape d'évacuation de la matière flottante est réalisée périodiquement au moyen d'un lavage à contre-courant du moyen de traitement. L'invention concerne également un appareil pour récupérer des eaux usées industrielles, en particulier dans des installations de production de matériau non tissé, comprenant un moyen de traitement pour traiter les eaux usées afin d'obtenir un liquide recyclé à renvoyer vers le cycle de production, le moyen de traitement comprenant au moins un conteneur sous pression qui délimite au moins une région de flottation et au moins une région de filtration des eaux usées. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, l'appareil incorpore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - La région de flottation est disposée au-dessus de la région de filtration. - Les eaux usées sont introduites dans le conteneur sous pression au niveau de la région de flottation au moyen d'une unité d'alimentation de type croisée. - L'appareil comprend un moyen de mise sous pression d'au moins une fraction de liquide recyclé et un moyen d'addition qui introduit de l'air sous pression dans la fraction avant l'introduction de cette dernière, avec des eaux usées qui n'ont pas été prétraitées, dans le conteneur sous pression : Avantageusement, le moyen de mise sous pression comprend une portion de conduite, pour transporter la fraction, cette portion de conduite étant munie d'une pompe haute pression à l'entrée et d'un dispositif d'étranglement à la sortie, de façon à disposer de pressions élevées le long de la portion de conduite. Le moyen d'addition peut être disposé le long de la conduite de transport entre la pompe et le dispositif d'étranglement. Avantageusement, le moyen d'addition comprend un mélangeur à trois voies, deux de ses voies étant raccordées à la conduite de transport et la troisième recevant l'air sous pression. - L'appareil comprend un capteur supérieur et un capteur inférieur, disposés essentiellement au niveau de la région de flottation afin de détecter le niveau de la couche de matière flottante. De préférence, ces capteurs supérieur et inférieur servent à indiquer que la couche de matière flottante a respectivement dépassé le niveau limite supérieur ou le niveau limite inférieur. - L'appareil comprend un évent qui peut être actionné sur commande et est situé dans la partie supérieure du conteneur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée d'une forme de réalisation préférée de l'appareil, illustrée uniquement au moyen d'un exemple non limitatif à l'aide des dessins suivants, parmi lesquels : La figure 1 est une vue d'ensemble de l'appareil ; La figure 2 est une vue détaillée d'une partie de l'appareil ; Les figures 3,4, 5 et 6 sont des vues détaillées d'une autre partie de l'appareil lors de différentes étapes de fonctionnement. Le procédé de récupération des eaux usées industrielles dans des installations de production de matériau non tissé comprend un traitement de flottation et un traitement de filtration des eaux usées afin d'obtenir un liquide recyclé, dans ce cas spécifique de l'eau, qui est réintroduit dans le cycle de production. En accord avec la présente invention, ces traitements sont réalisés au sein d'un moyen conventionnel de traitement sous pression, comme on l'expliquera mieux par la suite, d'une façon qui diffère de la procédure conventionnelle dans laquelle chaque traitement est réalisé consécutivement et dans des moyens de traitement séparés. Le traitement par flottation est précédé d'une préparation des eaux usées. Une fraction du liquide recyclé, soumis au préalable à une mise sous pression et à une addition d'air sous pression qui favorisent l'apparition de la fraction flottant en surface pendant le traitement par flottation, est en fait combinée avec les eaux usées et introduite dans le moyen de traitement avec les eaux usées. Une fois que l'air a rempli son rôle, il tend à se rassembler dans la partie supérieure du moyen de traitement, en formant une bulle qui limite la fonctionnalité du moyen. En conséquence, l'air est évacué de façon appropriée en fonction des exigences. La couche de la fraction flottante contenue dans le moyen est expulsée par une sortie en réalisant le lavage à contre-courant du moyen. Le traitement de filtration est réalisé en forçant les eaux usées précédemment soumises à flottation à passer par une couche épaisse de sable. L'appareil désigné d'une façon générale par la référence numérique 5, comprend un moyen de traitement 6 pour traiter les eaux usées, de façon à obtenir un liquide recyclé, dans ce cas spécifique de l'eau, qui doit retourner vers le cycle de traitement. En accord avec la présente invention, le moyen de traitement 6 comprend un conteneur sous pression 7, qui délimite une région de flottation 8 et une région de filtration 9, comme on le voit dans les figures 3 à 5. En faisant particulièrement référence à ces figures, la région de flottation 8 s'étend au-dessus de la région de filtration 9. De cette façon, les traitements de flottation et de filtration se produisent en cascade au sein du moyen de traitement 6. Les eaux usées sont introduites dans la région de flottation 8 au moyen d'une unité d'alimentation de type croisé. Les eaux usées sont préparées en amont du moyen de traitement 6. Comme montré à la figure 1 et, en particulier, à la figure 2, une conduite 12 sort d'une cuve 10 qui recueille le liquide recyclé 11 et se raccorde aux conduites 13 et 14. Le long de la conduite 13, qui soutire une fraction du liquide recyclé qui s'écoule dans la conduite 12, se trouve un moyen de mise sous pression, généralement désigné par la référence numérique 15. Il y a également un moyen 16 permettant d'ajouter de l'air sous pression dans la fraction. La conduite de transport 13 aboutit dans une conduite 17, en aval du moyen de mise en pression 15 et du moyen d'addition 16. La conduite 17 permet d'introduire la fraction et les eaux usées précédemment non traitées dans le moyen de traitement 6 et de façon spécifique dans le conteneur sous pression 7. Dans le détail, le moyen de mise en pression 15 est constitué par une portion de la conduite de transport 14 qui présente, à son extrémité d'entrée, une pompe 18 qui augmente la pression de la fraction et, à l'extrémité de sortie, un dispositif d'étranglement formé par une bride 19, de sorte que dans cette portion de la conduite, la pression est approximativement égale à 6 bar. Le moyen d'addition 16 est disposé sur la portion de la conduite de transport 13 qui relie la pompe 18 et le dispositif d'étranglement 19. Le moyen d'addition 16 est constitué d'un mélangeur à trois voies 20, dans lequel deux voies sont raccordées à la portion de la conduite de transport 13 et la troisième voie reçoit, par un raccord approprié, de l'air selon une pression environ égale à 7 bar. De cette façon, la fraction de liquide recyclé quitte le dispositif d'étranglement 19 chargée d'une multitude de bulles minuscules qui entraînent la flottation des eaux usées dans le conteneur sous pression 7. Pendant la flottation, une couche de matière flottante 21 se forme sur la surface libre des eaux usées traitées dans le conteneur sous pression 7 et s'épaissit graduellement lorsque la quantité d'eaux usées traitées augmente. Après avoir rempli son rôle, l'air contenu dans les eaux usées tend naturellement à se rassembler dans la portion supérieure du conteneur, à former une bulle, qui augmente également avec la quantité d'eaux usées traitées. La bulle repousse de plus en plus la surface libre des eaux usées et la couche de matière flottante 21 vers le bas, limitant la hauteur de la région de flottation, comme représenté aux figures 3 et 4. En conséquence, le conteneur sous pression 7 est muni de capteurs pour empêcher que la couche de matière flottante 21 repose sur le sable placé dessous, en l'agglomérant. Dans le détail, il existe un capteur supérieur 22 et un capteur inférieur 23, qui sont appliqués sur la paroi du conteneur 7 au niveau de la région de flottation. Le capteur supérieur 22 et le capteur inférieur 23 déterminent respectivement la limite verticale supérieure et la limite verticale inférieure entre lesquelles doit se situer la couche de matière flottante 21 pendant l'étape de fonctionnement de l'appareil 5. Lorsque la couche de matière flottante 21 passe sous le niveau du capteur inférieur 23, il devient nécessaire d'évacuer une partie de l'air qui forme la bulle, comme montré dans les figures 4 et 5. En conséquence, l'ouverture d'un évent 24 disposé dans la partie supérieure du conteneur sous pression 7 est automatiquement commandée. De cette façon, le niveau des eaux usées et de la couche de matière flottante 21 à l'intérieur du conteneur sous pression 7 monte vers le niveau du capteur supérieur 22, comme montré à la figure 5. Lorsque ce niveau est atteint, l'évent 24 se ferme automatiquement. L'expulsion de la couche de matière flottante, comme montré à la figure 6, se produit périodiquement via la sortie 25 pendant le lavage à contre-courant du moyen de traitement 6 réalisé avec l'air produit par la soufflerie 27 et le liquide recyclé est soutiré de la cuve 10 et pompé vers le conteneur 7 par les pompes 28. Dans la pratique, on a découvert que le procédé et l'appareil décrits pour récupérer les eaux usées industrielles, en particulier dans des installations de production de tissu non tissé. Ils rendent en fait appropriée la réalisation d'une étape de flottation des eaux usées avant l'étape de filtration, même pour des eaux usées présentant une teneur en solides en suspension moyenne à faible, car il n'est pas nécessaire de disposer d'un dispositif de flottation ad hoc. Tant le procédé que l'appareil ont été entièrement automatisés, ce qui permet une économie considérable. L'appareil se compose d'un très petit nombre de composants, de façon à maîtriser les coûts de l'installation, de sa gestion et de sa maintenance. Dans l'exécution pratique, les matériaux utilisés, les formes, les dimensions et les détails de conception peuvent différer de ceux décrits, mais y sont techniquement équivalents, sans alors déroger à l'étendue de l'invention telle que définie dans les revendications annexées. Revendications 1. Procédé de récupération des eaux usées industrielles, en particulier dans des installations de production de matériau non tissé, comprenant au moins un traitement par flottation et au moins un traitement par filtration desdites eaux usées afin d'obtenir un liquide recyclé (11) à renvoyer vers le cycle de production, caractérisé en ce qu'au moins ledit traitement par flottation (8) et au moins ledit traitement par filtration (9) se produisent au sein d'un même moyen (7) de traitement sous pression. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une fraction dudit liquide recyclé (11) est soumise à un traitement de mise sous pression qui précède ledit traitement par flottation, ladite fraction étant introduite dans ledit moyen (7) de traitement sous pression avec des eaux usées qui ne sont pas pré-traitées. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins ladite fraction dudit liquide recyclé (11) est soumise à un traitement visant à ajouter de l'air sous pression pendant ledit traitement de mise sous pression. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pendant ledit traitement par flottation et par filtration desdites eaux usées, une étape d'évacuation du dit air mélangé auxdites eaux usées, et qui s'accumule dans ledit moyen (7), est réalisée si besoin est. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une étape d'évacuation de la matière flottante est réalisée périodiquement au moyen d'un lavage à contre-courant dudit moyen (7). 6. Appareil (5) pour récupérer des eaux usées industrielles, en particulier dans des installations de production de matériau non tissé, comprenant un moyen de traitement (6) pour traiter lesdites eaux usées afin d'obtenir un liquide recyclé (11) à renvoyer vers le cycle de production, caractérisé en ce que ledit moyen de traitement (6) comprend au moins un conteneur sous pression (7) qui délimite au moins une région de flottation (8) et au moins une région de filtration (9) desdites eaux usées. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite région de flottation (8) est disposée au-dessus de ladite région de filtration (9). 8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites eaux usées sont introduites dans ledit conteneur (7) sous pression au niveau de ladite région de flottation (8) au moyen d'une unité d'alimentation de type croisée. 9. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (15) de mise sous pression d'au moins une fraction de liquide recyclé (11) et un moyen d'addition (16,20) qui introduit de l'air sous pression dans ladite fraction avant l'introduction de ladite fraction, avec des eaux usées qui n'ont pas été prétraitées, dans ledit conteneur (7) sous pression. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit moyen (15) de mise sous pression comprend une portion de conduite (13), pour transporter ladite fraction, munie d'une pompe haute pression (18) à l'entrée et d'un dispositif d'étranglement (19) à la sortie, de façon à disposer de pressions élevées le long de ladite portion (13). 11. Appareil selon les revendications 6 et 10, caractérisé en ce que ledit moyen d'addition (16,20) est disposé le long de ladite conduite de transport (13) entre ladite pompe (18) et ledit dispositif d'étranglement (19). 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moyen d'addition comprend un mélangeur à trois voies (20), deux des voies étant raccordées à la conduite de transport (13) et la troisième recevant ledit air sous pression. 13. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur supérieur (22) et un capteur inférieur (23) disposés essentiellement au niveau de ladite région de flottation (8) afin de détecter le niveau de la couche de matière flottante (21) 14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits capteurs supérieur (22) et inférieur (23) servent à indiquer que ladite couche de matière flottante (21) a respectivement dépassé le niveau limite supérieur ou le niveau limite inférieur. 15. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un évent (24) qui peut être actionné sur commande et est situé dans la partie supérieure dudit conteneur (7).