Brevet FR2831837A1 — publié le 20030509

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE FLUIDES CONTENANT DES IONS INDESIRABLES La présente invention concerne un procédé et un dispositif de traitement de fluides contenant des ions indésirables. Dans le domaine de l'industrie et plus particulièrement dans le domaine des traitements de surface, les rejets en ions métalliques notamment sont contrôlés suivant des normes très strictes. Il faut donc pour les industriels concernés pouvoir traiter les effluents afin de respecter lesdites normes. On connaît des demandes de brevet de l'art antérieur qui mentionnent des procédés et des installations pour épurer des effluents. La demande de brevet français NO 1 109 648 notamment décrit une installation d'adoucissement d'eau. Cette installation utilise un agencement en continu. Cet agencement consiste à faire passer une bande continue de tissu échangeur d'ions dans différents bacs, successivement. Le premier bac contient l'eau à adoucir et le tissu lors de son passage permet de retirer les cations non désirés par exemple. Le deuxième bac comprend du fluide régénérant en sorte de ramener le tissu échangeur d'ions à sa capacité première d'échange. Quant au troisième bac, il contient du liquide de rinçage en sorte d'éliminer tout produit de régénération subsistant dans le tissu avant son retour dans le bac d'eau à traiter. La circulation de la bande de tissu est avantageusement prévue à contre-sens de la circulation du fluide. Le temps de séjour dans le bac doit être long pour permettre un bon échange et les quantités de fluide régénérant sont importantes. De plus, on constate que le traitement est réalisé en discontinu, bac après bac. Cette demande de brevet ne divulgue aucunement un traitement du fluide en continu. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif qui permet de traiter un fluide en continu et d'assurer une régénération et un rinçage également en continu, ceci en adaptant les capacités de traitement en fonction de la charge du fluide à traiter et des capacités du dispositif. Le dispositif selon la présente invention est d'une grande compacité, ce qui permet de l'adapter dans des structures de petite taille comme dans des unités de fortes capacités. A cet effet, selon la présente invention, le procédé de traitement de fluides chargés d'ions indésirables à l'aide d'une bande de tissu échangeur d'ions, se caractérise en ce que l'on fait circuler en continu la bande de tissu dans au moins un compartiment de faible largeur e par rapport à l'épaisseur du tissu, contenant le fluide chargé, en sorte de créer un phénomène de couche limite, on régénère cette bande et on rince cette bande. Le fluide circule à contre-courant de la bande. Selon un mode préférentiel, on fait circuler la bande à travers un ensemble de compartiments, disposés en quinconce, en sorte de permettre une présentation complète des deux faces de la bande. L'invention couvre aussi le dispositif de traitement de fluides chargés permettant la mise en oeuvre du procédé. Selon une première caractéristique, il comprend une bande en boucle fermée circulant en continu à travers un circuit de traitement du liquide pollué d'ions indésirables avec au moins un compartiment de faible largeur e par rapport à l'épaisseur de la bande, à travers un circuit de régénération et à travers un circuit de rinçage. Le circuit de traitement comprend plusieurs compartiments, disposés en quinconce avec des rouleaux de circulation de la bande d'un compartiment à l'autre. De façon avantageuse, les deux circuits de régénération et de rinçage sont superposés au circuit de traitement. Il est aussi prévu une admission de fluide pollué et une sortie de ce même fluide, après dépollution, l'admission étant en aval, de la sortie de la bande du circuit de traitement et la sortie étant en amont de l'entrée, compartiment, de la bande dans ce même circuit de traitement. Selon une variante, la bande comprend plusieurs tissus superposés ayant chacun des capacités spécifiques d'échanges, en ce qu'il comprend un seul circuit de traitement et des moyens de circulation de chacun des tissus vers un circuit spécifique de régénération et en ce qu'il comprend un seul circuit de lavage. Le dispositif selon la présente invention est maintenant décrit en détail selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard du dessin unique annexé qui représente une vue schématique de l'agencement. Le dispositif comprend un circuit 10 de traitement du liquide pollué d'ions indésirables, un circuit 12 de régénération et un circuit 14 de rinçage. Ces trois circuits sont agencés en continu et dans le mode de réalisation préférentiel représenté, le circuit de traitement est surmonté des deux circuits de régénération et de rinçage. Le circuit de traitement comprend des compartiments 1 6 reliés les uns aux autres en chicane, chaque passage de l'un à l'autre étant équipé d'un rouleau 18. On a ainsi des rouleaux 20 supérieurs et des rouleaux 22 inférieurs, alternativement. Chaque compartiment a une hauteur h, une profondeur o et un espace libre de passage e. la profondeur est considérée perpendiculairement au plan de la feuille. Comme en imprimerie, on peut utiliser le terme de laize. Le circuit de traitement comprend une admission 24 de fluide pollué et une sortie 26 de ce même fluide, après dépollution. Le circuit 12 de régénération est agencé de façon sensiblement identique au circuit de traitement aux dimensions près, le fluide de régénération étant adapté au produit à dépolluer. On retrouve des compartiments 16-1 reliés les uns aux autres en chicane. Chaque passage d'une chicane à l'autre est équipé d'un rouleau 18-1. En partie supérieure, on a référencé les rouleaux 20-1 et en partie inférieure, 22-1. On note également pour chaque compartiment une hauteur h1, une profondeur Q identique et un espace libre de passage e1. Le circuit 12 de régénération comprend une admission 24-1 de fluide régénérant et une sortie 26-1 de ce même fluide régénérant. Le circuit 14 de rinçage est du même type que le circuit de régénération et comprend des compartiments 16-2 reliés les uns aux autres en chicane et équipés de rouleaux 18-2, les uns 20-2 supérieurs et les autres 22-2 inférieurs. La hauteur des compartiments de ce circuit de rinçage est h2, la profondeur p est identique à celles des autres compartiments et il présente un espace libre de passage e2. Le circuit de rinçage comprend une admission 24-2, en partie supérieure, de fluide de rinçage et une sortie 26-2, en partie inférieure, de ce même fluide de rinçage. Tous les rouleaux référencés ci-avant dans les trois circuits sont montés libres en rotation. Entre le circuit de traitement et le circuit de régénération, il est prévu un rouleau 30 d'entraînement surmonté d'un rouleau 32 d'essorage pressé contre ce rouleau d'entraînement. De même, entre le circuit de rinçage et le circuit de traitement, il est prévu un ensemble 34 d'essorage à deux rouleaux. L'un 36 de ces rouleaux peut aussi être entraîné en rotation, de façon synchrone et pilotée avec le premier rouleau 30 d'entraînement. Une bande 38 continue et en boucle fermée, réalisée en tissu 40 échangeur d'ions est disposée entre ces différents rouleaux en sorte de circuler d'un circuit à l'autre. Ainsi, la bande 38 plonge dans le premier compartiment 1 6a, immédiatement au droit de la sortie 26 du fluide après qu'il a été dépollué. Le tissu très actif puisqu'il vient d'être régénéré et rincé, vient au contact du fluide dépollué permettant ainsi de capter les dernières traces d'ions dont on souhaite le retrait. On note que l'agencement des compartiments en quinconce permet, outre de gagner en compacité, de présenter les deux faces de la bande au fluide. Cette bande 38 passe d'un compartiment 16 à l'autre, de 16a jusqu'au compartiment 16x. La laize de la bande correspond, au jeu de fonctionnement près, à la profondeur p des compartiments. L'espace libre de passage e est très légèrement supérieure à l'épaisseur de la bande en sorte de maintenir une couche mince de fluide à traiter au contact de la bande réalisant ainsi un effet de couche limite. Ceci permet d'obtenir une efficacité maximale d'échange, seuls les ions à proximité immédiate de la bande étant susceptibles d'être captés. Les ions portés par le fluide sont tous capables d'être attirés par la bande et par les sites échangeurs d'ions du tissu qui la compose. Ce phénomène de couche limite est très important car il évite la circulation des ions non désirés dans des parties du fluide qui ne seraient pas soumises aux actions du tissu échangeur d'ions. Dès que le fluide circule en veines de forte épaisseur, des strates laminaires peuvent se former et une partie du fluide à traiter échappe aux actions d'échange. Cet agencement avec des couches limites présente une efficacité certaine. La circulation à contre-courant renforce cet effet et assure un échange dans les meilleures conditions. En sortie du dernier compartiment 16x, la bande de tissu échangeur d'ions passe sur le rouleau 30 moteur qui assure la traction tandis que le rouleau 32 d'essorage permet de retirer l'excédent de liquide pollué, entraîné par la capacité même de rétention du tissu. Cet excédent retombe dans le circuit de traitement et ne vient pas modifier de façon préjudiciable la qualité du fluide de régénération. Le dispositif comprend une centrale 42 de commande qui permet d'ajuster la vitesse de circulation relative de la bande par rapport au fluide à traiter, en jouant sur la vitesse de circulation de la bande et/ou du fluide en fonction de la concentration en éléments chimiques à retirer. En effet, les dimensions du dispositif sont fixes mais les capacités de traitement peuvent varier. En sortie du circuit de lavage, la bande de tissu passe alors dans le circuit 12 de régénération au sein duquel les ions captés sont récupérés afin de rendre les sites du tissu échangeur d'ions de nouveau aptes à retenir les éléments chimiques indésirables. Les effets de la couche limite sont de nouveau utiles mais non nécessaires pour permettre une régénération adaptée et complète du tissu. Néanmoins, en recourant au même type d'agencement, on obtient une compacité tout à fait adaptée. Les caractéristiques du fluide régénérant, les débits de circulation sont étudiés pour être en corrélation avec le pouvoir de traitement du circuit de traitement. Le circuit 14 de rinçage permet de retirer la quasi totalité du fluide régénérant avant le retour de la bande 38 vers le circuit 10 de traitement. L'ensemble 34 d'essorage, optionnel mais utile, permet d'éviter à la bande d'entraîner trop de fluide de rinçage puisque la bande régénérée vient au contact du produit au moment où le fluide dépollué sort. Les éluats de régénération, concentrés, sont ensuite envoyés vers des centres de traitement adaptés tandis que le fluide dépollué peut-être réutilisé in situ si cela est nécessaire ou renvoyé à l'égout si l'ensemble des éléments chimiques polluants a été retiré. Le dispositif qui vient d'être décrit comprend une seule bande de tissu greffé susceptible d'assurer des échanges d'ions mais il est possible d'associer plusieurs bandes de tissus, greffés différemment, lors du passage dans le circuit de traitement, ces bandes étant ensuite séparées pour une régénération indépendante, à travers des circuits propres à chacune d'elles. De la même façon, la régénération et le rinçage ont été décrits de façon simplifiée pour une bonne compréhension de la mise en oeuvre du dispositif mais il est possible de prévoir un nombre plus important de circuits avec des cuves éventuellement à bain statique, notamment pour le rinçage. Le dispositif selon la présente invention utilise les effets de la couche limite qui assurent une excellente capacité de traitement tant au moment du retrait par échange qu'au moment de la régénération et du lavage. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de fluides chargés d'ions indésirables à l'aide d'une bande de tissu échangeur d'ions, caractérisé en ce que l'on fait circuler en continu la bande de tissu dans au moins un compartiment de faible largeur e par rapport à l'épaisseur du tissu, contenant le fluide chargé, en sorte de créer un phénomène de couche limite, on régénère cette bande et on rince cette bande. 2. Procédé de traitement de fluides chargés selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait circuler le fluide à contre-courant de la bande. 3. Procédé de traitement de fluides chargés selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on fait circuler la bande à travers un ensemble de compartiments, disposés en quinconce, en sorte de permettre une présentation complète des deux faces de la bande. 4. Dispositif de traitement de fluides chargés permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une bande (38) en boucle fermée circulant en continu à travers un circuit (10) de traitement du liquide pollué d'ions indésirables avec au moins un compartiment (16) de faible largeur e par rapport à l'épaisseur de la bande, à travers un circuit (12) de régénération et à travers un circuit (14) de rinçage. 5. Dispositif de traitement de fluides chargés selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit (10) de traitement comprend plusieurs compartiments (16a-16x), disposés en quinconce avec des rouleaux (18) de circulation de la bande (38) d'un compartiment à l'autre. 6. Dispositif de traitement de fluides chargés selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les deux circuits de régénération (12) et de rinçage (14) sont superposés au circuit (10) de traitement. 7. Dispositif de traitement de fluides chargés selon l'une des revendications 4,5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend une admission (24) de fluide pollué et une sortie (26) de ce même fluide, après dépollution, l'admission (24) étant en aval, compartiment (16x), de la sortie de la bande (38) du circuit (10) de traitement et la sortie (26) étant en amont de l'entrée, compartiment (16a), de la bande (38) dans ce même circuit (10) de traitement. 8. Dispositif de traitement de fluides chargés selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la bande comprend plusieurs tissus superposés ayant chacun des capacités spécifiques d'échanges, en ce qu'il comprend un seul circuit (10) de traitement et des moyens de circulation de chacun des tissus vers un circuit spécifique de régénération et en ce qu'il comprend un seul circuit de lavage.