Brevet FR2846322A1 — publié le 20040430

La présente invention concerne un procédé de détartrage rapide de circuits d'eau chaude sanitaire en milieu pH neutre. Dans de nombreuses régions, les eaux brutes sont chargées en sels notamment de calcium et ont une teneur importante en ions bi5 carbonates HC03- (eaux calcaires ou dures) qui, dans certaines conditions, notamment suite à une élévation de la température, ont tendance à précipiter sous forme de carbonate de calcium très peu soluble, qui constitue le tartre. Par suite, les différents circuits d'eau chaude sanitaire indi10 viduels ou collectifs sont très souvent entartrés par des dépôts de carbonate de calcium situés sur les parois des tuyauteries et celles des chauffeeau ou des chaudières. Or, il est bien connu que ces dépôts de tartre sont source d'inconvénients importants: ils tendent à la longue à boucher les canali15 sations et peuvent perturber dans une large mesure le fonctionnement des chaudières ou chauffe-eau. On a déjà proposé divers moyens d'élimination du tartre tels que par exemple traitement aux acides, notamment à l'acide chlorhydrique, aux ultrasons, voire des traitements mécaniques, notamment par 20 des fraises rotatives. Il s'agit cependant là de traitements lourds et onéreux dont la mise en oeuvre est souvent incommode et qui exigent une interruption du service préjudiciable pour les usagers. De plus, le recours aux acides représente un danger pour les canalisations en raison de l'agressivité de 25 ces produits. Pour remédier à ces inconvénients, on a déjà proposé conformément au document FR-2 700 324 un procédé de nature à détartrer et à décarbonater en continu des eaux brutes calcaires en milieu pH neutre permettant d'éviter " à la source " la formation de tartre. Selon ce procédé connu, dans une première étape, on fait passer l'eau à traiter sous pression au travers d'une masse catalytique constituée par des granulés organométalliques enserrés dans une première cartouche de façon à réduire les carbonates en gaz carbonique et à floculer les sels calcaires, et dans une seconde étape, on introduit le mé35 lange gaz carbonique / eau décarbonatée dans une seconde cartouche, filtrante renfermant du charbon actif oxygéné de façon à reprécipiter le gaz carbonique en carbonates et à obtenir de l'eau épurée. Ce procédé s'est avéré globalement satisfaisant, mais présente néanmoins un certain nombre d'inconvénients liés en particulier au risque d'un redépot de carbonates à partir du gaz carbonique non évacué dans le cas o la première cartouche contenant les granulés organométal5 liques n'est pas totalement remplie. De plus, la présence obligatoire de la seconde cartouche filtrante renfermant du charbon actif augmente dans une large mesure le cot du procédé et l'encombrement de l'installation permettant la mise en oeuvre de celui-ci, et entraîne en outre un risque de diminution de la pres1o sion. La présente invention a pour objet de proposer un procédé de détartrage rapide de circuits d'eau chaude sanitaire en milieu pH neutre de nature à remédier à ces inconvénients. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on fait passer en 15 continu le flux d'eau circulant dans le circuit à traiter au travers d'au moins une cartouche contenant une masse catalytique constituée par des granulés susceptibles de frotter les uns contre les autres sous l'action du flux d'eau en circulation. Selon l'invention, il est possible de prévoir soit une cartou20 che unique, soit, en particulier pour des installations de plus fort débit plusieurs cartouches montées en série de manière à augmenter l'efficacité du procédé. Les granulés constituant la masse catalytique sont d'une part essentiellement composés de silice activée anionique Si3Ol2 et ren25 ferment d'autre part des particules métalliques de préférence des particules d'oxyde de fer et des particules d'oxyde de manganèse polarisées portant des charges électromagnétiques de signe contraire. La présence de ces particules métalliques crée, au sein de la masse catalytique une dipolarisation de nature à provoquer la contraction 30 du calcium et des bicarbonates présents dans le flux d'eau en circulation essentiellement sous forme collodale, et par suite la formation de minuscules germes de carbonate de calcium cationiques. Lors de leur formation et de leur passage à travers la masse catalytique, ces germes attirent des petites particules de silice qui se déta35 chent des granulés sous l'action de leur frottement les uns contre les autres pour former une ceinture anionique autour de ces germes. Cette ceinture anionique est à son tour susceptible d'absorber les cations rencontrés et en particulier les ions calcium pré- sents dans le flux d'eau en circulation et sur les parois du circuit à traiter par attraction électromagnétique. Les germes ainsi revêtus d'une ceinture de silice ont en effet un pouvoir séquestrant très fort vis-à-vis des ions calcium rencontrés. Par suite on observe au sein du flux d'eau en circulation une croissance rapide de cristaux expansés très légers consécutive à l'incorporation continue dans leur structure cristalline, d'ions calcium présents dans l'eau et d'ions calcium déstabilisés formés sur les parois des canalisations et des chaudières ou chauffe-eau du circuit à traiter. Ces cristaux qui ont à l'origine une structure hexagonale de type grenat à six pans s'allongent au cours de leur développement pour devenir orthorhombiques. Ces cristaux, très légers et très expansés ne peuvent pas se déposer sur les parois des canalisations et au fond des chauffe-eau et des 15 chaudières et peuvent être éliminés par simple rinçage. L'efficacité toute particulière du procédé conforme à l'invention est essentiellement liée à la proportion très importante de silice dans la masse catalytique. Cette proportion permet en effet, grâce à l'action conjuguée 20 de métaux de signe contraire, la formation instantanée, autour de germes cationiques, d'éléments anioniques ayant un très fort pouvoir séquestrant vis-à-vis de tous les ions calcium rencontrés. On peut ainsi éliminer rapidement le tartre suite au développement continu de cristaux expansés et légers non incrustants. Selon l'invention, les granulés constituant la masse catalytique peuvent avantageusement renfermer entre 80 et 95 %, de préférence environ 90 % de silice activée en proportion volumétrique. Cette proportion très importante de silice permet un détartrage rapide sans avoir à mettre en oeuvre un processus de décarbonata30 tion par action de chlorure de calcium et de l'oxygène dissout tel que décrit dans le document susmentionné FR-2 700 324. Conformément à l'invention, on a pu obtenir des résultats particulièrement satisfaisants en mettant en oeuvre une masse catalytique ayant une densité apparente d'environ 1,00 correspondant à une masse 35 d'environ 1000 kg/m3 et se présentant sous forme de billes dures et homogènes régulièrement calibrées de 1,5 à 2 mm de diamètre. A titre d'exemple, on peut utiliser à cet effet des billes catalytiques qui sont actuellement proposées sur le marché pour le traitement d'eaux ferrugineuses exemptes de calcaire et renferment essentiellement les composés suivants: Fe2O3, CaCl2 et Ca3Mn2Si3Ol2. Il est à noter qu'au sein de la masse catalytique, les chlorures n'ont pour fonction que de permettre une floculation accessoire et non 5 indispensable des cations structurés par le procédé conforme à l'invention. Selon une autre caractéristique de l'invention, on fait circuler le flux d'eau de haut en bas dans la cartouche contenant la masse catalytique. Le flux d'eau peut également sans pour cela sortir du cadre de l'invention circuler de bas en haut dans la cartouche, en particulier si celle-ci est installée dans un corps de filtre à entrée d'eau centrale et à sortie par diffusion latérale. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cartouche 15 n'est que partiellement remplie de granulés de préférence environ aux 2/3 de sa hauteur. Cette cartouche peut avantageusement avoir une configuration essentiellement similaire à celle de la première cartouche de l'installation décrite dans le document FR-2 700 324, c'est-à-dire être 20 constituée par un cylindre notamment en un matériau synthétique ayant environ 20 cm de hauteur et 7 cm de diamètre monté à la partie médiane d'un récipient notamment en matière synthétique équipé d'une ouverture latérale supérieure d'entrée de façon à définir à sa périphérie un manchon recevant l'eau à traiter. Une telle cartouche peut ainsi être munie à sa partie inférieure d'un orifice d'entrée du flux d'eau en circulation et à sa partie supérieure d'un orifice de sortie central. En remontant pour sortir par l'orifice supérieur central de la cartouche, le flux d'eau en circulation passe au travers des granulés qui 30 peuvent avantageusement être enveloppés dans un filet à mailles très souples non serrées permettant la libre circulation des granulés et leur frottement les uns contre les autres sous l'action du flux d'eau. Il est à cet effet indispensable que la cartouche ne soit pas totalement remplie de granulés. REVENDICATIONS ) Procédé de détartrage rapide de circuits d'eau chaude sanitaire en milieu pH neutre, caractérisé en ce que l'on fait passer en continu le flux d'eau circulant dans le circuit à traiter au travers d'au moins une cartouche contenant une masse catalytique constituée par des granulés susceptibles de frotter les uns contre les autres sous l'action du flux d'eau en circulation, ces granulés étant d'une part essentiellement composés de silice activée anionique Si3Oi2 et ren10 fermant d'autre part des particules métalliques, de préférence des particules d'oxyde de fer et des particules d'oxyde de manganèse polarisées portant des charges électromagnétiques de signe contraire, de façon à provoquer, sous l'action de cette dipolarisation, la contraction du calcium et des bicarbonates présents dans le flux d'eau en circulation essentielle15 ment sous forme collodale, et la formation de minuscules germes de carbonate de calcium cationiques de nature à attirer des petites particules de silice se détachant des granulés sous l'action de leur frottement les uns contre les autres pour former autour de ces germes une ceinture anionique susceptible d'absorber à son tour les ions calcium présents dans le 20 flux d'eau en circulation et sur les parois du circuit à traiter, par attraction électromagnétique. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les granulés constituant la masse catalytique renferment entre 80 et 95 %, de préférence environ 90 % de silice activée en proportion volumétrique. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications i et 2, caractérisé en ce que les granulés constituant la masse catalytique se présentent sous la forme de billes dures et homogènes régulièrement calibrées de 1,5 à 2 mm de diamètre. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 3, 35 caractérisé en ce que la masse catalytique a une densité apparente d'environ 1,00 correspondant à une masse d'environ 1000 kg/m3. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les granulés constituant la masse catalytique renferment essentiellement les composés suivants: Fe2O3, CaCl2 et Ca3Mn2Si3Ol2. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on fait circuler le flux d'eau de haut en bas dans la cartouche contenant la masse catalytique. 10 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on fait circuler le flux d'eau de bas en haut dans la cartouche contenant la masse catalytique. 15 8 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on ne remplit que partiellement la cartouche de granulés, de préférence environ aux 2/3 de sa hauteur. 20