Brevet FR3073837A1 — publié le 20190524

La présente invention concerne un procédé physico-chimique permettant de réaliser une oxydation des nitrites formés lors des phases d'arrêt des filtres à charbon actif en grain sous pression, utilisés dans les unités de potabilisation des eaux. L'augmentation des teneurs en pesticides dans les ressources disponibles a entrainé un fort développement des procédés de filtration et d'affinage au charbon actif en grain, procédé le plus efficace à l'heure actuelle pour permettre la rétention de ces molécules inopportunes. Au sein des unités de grande taille, ces filtres sont usuellement réalisés en Génie Civil et se présentent sous la forme de lits filtrants 'ouverts fonctionnant 15 gravitairement. Au sein des unités de taille plus réduite et en vue de réduire les coûts de construction, ces filtres ont plutôt tendance à être réalisés en bidon fermé fonctionnant sous pression. 20 La philosophie actuelle de dimensionnement des unités de production montre une tendance au surdimensionnement en vue de permettre une souplesse de fonctionnement, de faire face aux vulnérabilités éventuelles et de gérer une phase future avec un potentiel accroissement prévisible 25 du besoin. Cette philosophie de dimensionnement, décorrélée du besoin réel actuel, entraine un arrêt des phases de production des filtres à charbon actif en grain, sur des temps qui peuvent dépasser dix heures par jour. 30 Les filtres à charbon actif en grain, qu'ils soient ouverts ou fermés, sont le siège d'un développement 2 bactérien au cours du temps, qui participe au bon fonctionnement épuratoire du procédé. Lors des phases de production, l'eau à traiter circulant à travers le filtre à charbon actif est saturée 5 en oxygène dissous et permet de répondre aux besoins métaboliques de la population bactérienne installée. Lors des phases d'arrêt de production, l'eau contenue dans le filtre n'est pas renouvelée. L'oxygène dissous est consommé par la population bactérienne et devient 10 déficitaire. Les ions nitrates deviennent alors accepteurs d'électrons et sont réduits en nitrites. Cette réaction est accrue par la nature très réductrice du charbon actif en grain. Le CCTG fascicule 75 indique dans le cas spécifique de l'utilisation de charbon actif en grain que « dans le cas d'un arrêt de plus de quatre heures, il est prévu un dispositif pour limiter la formation de nitrite sur les filtres ». Dans le cas des filtres à charbon actif en grain ouverts, une simple recirculation de l'eau entre la partie haute et basse du filtre permet de lutter contre l'apparition des nitrites : l'interface air/eau en surface du filtre ouvert permettant la re-dissolution de l'oxygène. Dans le cas des filtres à charbon actif en grain fermés, ce système de recirculation ne peut être mis en place, aucune zone d'interface air/eau n'étant disponible. Afin de parer à cette problématique, l'homme du métier recourt à une injection d'eau potable traitée, ce qui diminue du même coup la productivité globale de l'installation. 3 L'invention vise à remédier à la problématique énoncée ci-dessus en proposant un dispositif de dissolution d'oxygène implanté sur une boucle de recirculation au sein du filtre à charbon actif fermé, permettant d'éviter 5 toute consommation d'eau potable traitée. Avantageusement, le dispositif de dissolution d'oxygène se composera d'un élément dépressogène de type hydroéjecteur, tube venturi ou élément similaire qui permettra de réaliser une aspiration d'air via la 10 circulation d'eau motrice. Avantageusement, l'eau motrice utilisée proviendra du filtre à charbon actif en lui-même et sera prélevée dans la partie supérieure du filtre pour être réinjectée en partie basse. 15 Avantageusement, une sonde de mesure du potentiel redox permettra d'assurer une détection de la présence de nitrites et le déclenchement de la phase de ré-oxygénation. Avantageusement, le dispositif d'oxygénation sera 20 couplé à un équipement de chargement automatique de charbon actif en grain via une trémie, permettant de réduire les coûts de l'installation et de répondre à deux besoins avec un seul et même procédé. La figure 1 illustre à titre d'exemple la mise en 25 oeuvre du procédé au sein d'une petite unité de potabilisation comprenant un traitement d'affinage au charbon actif en grain en filtre fermé. Une pompe (1) permet d'alimenter le filtre à charbon actif en grain (2) en eau à traiter. La sortie d'eau 30 traitée (3) est munie d'une vanne d'isolement automatique et est implantée en partie haute du filtre. 4 Une boucle de recirculation (4) munie d'une vanne pneumatique est réalisée entre la partie haute et basse du filtre. Une pompe (5) permet la mise en circulation de l'eau motrice qui circule au travers d'un organe 5 dépressogène (6). L'organe dépressogène se compose d'une canalisation subissant une brusque diminution de sa section de passage, entraînant une accélération de la veine fluide de l'eau motrice et donc un effet d'aspiration. 10 L'aspiration générée par le dispositif (6) est transférée par une canalisation isolable (vanne 7) vers une trémie de chargement de charbon actif en grain (8). La boucle permet ainsi le rechargement du filtre via la boucle de recirculation interne au filtre. 15 L'aspiration générée par le dispositif (6) est également employée lors des phases d'arrêt de production du filtre pour assurer une entrée d'air via une canalisation munie d'une vanne automatique (9). La boucle de recirculation (4), permet ainsi à la fois 20 d'assurer un chargement automatique du filtre (procédé déjà existant et employé régulièrement dans le domaine), mais également lors des phases d'arrêt de production, d'assurer une oxygénation de l'eau contenue dans le filtre à charbon. 25 Une sonde de mesure du potentiel redox (10), implantée au sein du filtre fermé, permet d'assurer un suivi des variations de potentiel de l'eau contenue dans le dispositif et de détecter la survenance de nitrites. 30 La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais l'homme du 5 métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. L'invention se rapport également à un procédé physico- 5 chimique de lutte contre l'apparition de nitrites au sein de filtres à charbon actif en grain sous pression lors des phases d'arrêt, caractérisé en ce que ledit procédé permet une augmentation de la concentration en oxygène dissous de l'eau contenue dans le filtre. 10 Avantageusement, le procédé est caractérisé en ce que l'augmentation de la concentration en oxygène dissous de l'eau contenue dans le filtre est réalisée via une boucle de recirculation externe entre la partie haute et basse du filtre. 15 Avantageusement, le procédé est caractérisé en ce qu'une chaine de mesure en ligne du potentiel redox est implantée au sein du filtre et régule le démarrage ou l'arrêt de la ligne de recyclage d'eau. Avantageusement, le procédé est caractérisé en ce que la 20 boucle de recirculation est équipée d'un hydroéjecteur permettant d'assurer à la fois le chargement de charbon actif en grain dans le filtre et une aspiration d'air via la circulation d'eau REVENDICATIONS1. Procédé physico-chimique de lutte contre l'apparition de nitrites au sein de filtres à charbon actif en grain sous pression lors des phases d'arrêt, comprenant une étape d'oxygénation de l'eau contenue dans le filtre réalisée via une boucle de recirculation externe entre la partie haute et basse du filtre, ladite boucle comprenant un dispositif de dissolution d'oxygène. 2. Procédé selon les revendications 1 à 2 caractérisé en ce qu'une chaine de mesure en ligne du potentiel redox est implantée au sein du filtre et régule le démarrage ou l'arrêt de la ligne de recyclage d'eau. 3. Procédé selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que la boucle de recirculation est équipée d'un hydroéjecteur permettant d'assurer à la fois le chargement de charbon actif en grain dans le filtre et une aspiration d'air via la circulation d'eau motrice. 4. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant : - un filtre à charbons actifs en grain (2) - une pompe (1) permettant d'alimenter le filtre à charbon actif en grain (2) en eau à traiter, - une sortie d'eau traitée (3) munie d'une vanne d'isolement automatique et implantée en partie haute du filtre, 6 - une boucle de recirculation (4) entre la partie haute et basse du filtre ladite boucle étant munie d'une vanne pneumatique, - un organe dépressogène (6), et - une pompe (5) permettant la mise en circulation de l'eau motrice au travers de l'organe dépressogène (6).