Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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~ a pré~ente invention concerne un procédé de traitement
d'un effluent pollué par de~ émul~ions collo~dale~, plus
particulièrement dest~né, à titre d'exemple, au traitement des
~mul~ions d'huile~ u~ée~ de~ induJtrie 9 m~canique~, métallurgique 8
ou ~id~rurgique3. Elle concerne ~alement l'~quipement de~tiné
à la mise en oeuvre de ce procédé.
~ es émulsions huileu~e~ en pro~enance des diff~rents
ateliers d'une unitë de production ne peu~ent pae être
dire¢te~ent re~etées à l'égout ~ans traitem~nt.
On connsit le traitement de tels effluents par ultra-
filtration, dan~ lequel un courant d'ef~luent 90U~ pression, par
exemple de 3 bars, circule sur des membrane 8 dont les pore~
~ont compris entre quelques A et quel~ues dizaines d'A; on
peut ainsi concentrer des ~mul~ions collo~dales ou de~ suspension~
extramement ~ines dans l'eau, en éliminant par ~outirage à
trsvers le~ membranea une eau deshuilée qui peut être re~etée.
Cette teohnique simple d'ultrafiltration pré~ente l'avantage d'un
faible enoombrement de~ appareil~, et de ne pa~ néces~iter de
trsitement ohimique, ~vitant ain~ consommation de produits
et 1~ cr~ation de d~chet~ supplémentaires, Elle pré~ente
cependant l'inconvénient d'un co~t élevé, en raison d'abord du
fsible d~bit par unité de surface de~ me~branes eurtout das que
la ¢oncentration augmente sensiblement. On est ain~i limité
d~n~ la con~entration qu'il est possible d'atteindre et on arrive
facilement a des colmatsges plu8 OU moins irréversiblee de3
membranas. Cette technique se pre~te mal par ailleur~ ~ un
fonctionnement continu par recyclage sur le r~servoir d'effluent
pollué, car le rendement de l'ultrafiltre diminue au fur et ~
mesure que la concentration de l'effluent au~ment~ par extraction
d'eau purff.
On connsit au~i le traitement par coalescence d'effluent~
contenant des hydrocarbures, en fai~ant pa~ser la totalité du
lO~lZ~;O
~ébit trait~ dsns un filtre contenant un garnissage hydrophobe
coalesceur. Dans un tel appareil les hulle~ destabilis~es ~ont
absorb~e~ en ~'agglomérsnt eOU9 forme de grosses goutte~
d~c~ntant spontanément; on élimine ~lor~ les huiles, ce qui
ab~s~e la concentration de l'e~luent en produit polluant. ~e
brevet français 71-0i851 et 18 demande de certificat d'addition
73-11063, publié~ reepecti~ement 90U3 les num~ro~ 2.127.432 et
2.223.063, décrivent p~r exemple un prooédé pour la préparation
de tels garnis~ages et une installAtion pour un tel trsitement.
Un tel traitement p~r coalescence présente cependant
l'inconv~nient de ne pouvoir fonctionner efficacem~nt, en
particulier sur de~ ef~luent~ "d'huile 9 soluble 8 ll utili~ée~
dans leo industries ~écaniques, qu'à partir d'un seuil inférieur
de concentrstion au-d~l~ duquel leur~ ~mul~ions sont suffisamment
instables pour pouvoir coalesoer. Ici encore, le fonctionnement
continu par recyclage sur le r~servoir d'effluents pollu~ est
malaisé car le rendement du filtre coalesceur diminue au fur et
~ mesure que la concentration de l'errluent diminue par extractlon
d'hulle déoantée.
~a pr~sente invention rem~die ~ ce 9 inconv~nients par
une combinaison de ces moyens connus dans laquelle ces moyens
concourrent pour l'obtention du r~eultat commun recherch~.
~'invention ~'applique à un procédé de traitement d'un
e~fluent pollué par des émulsions collo~dales, svec circulation
continue ~ recyclage entre un réservoir d'effluent pollu~ et
des appareils de traitement. Selon l'inYention, on utilise
~imultanément et indépendamment, par recyclage a p~rtir d'un
même r~eervoir d'effluent pollu~, ~ 18 ~oi~ un traitement par
ultra~iltrstion avec extraction d'eau et remise dan~ le circuit
d'un produit plu~ concentr~ en polluant, et un traitement par
coaleecence avec extraction des pollusnts en pha~e coalesc~e
condui~ant ~ une réduction de roncentration en polluant.
~O~lZ~V
Selon une forme préférentielle de réali~ation, lea
traiteL2nts par ultrafiltration et par coale3cence sont appliqués
en qérie sur la même boucle de recyclage, mai9 on peut également
ne ~oumettre qu'une partie seulement du débit de la boucle de
recycla~e uu traitement p~r coale~cence, ou même encore appliquer
le~ deux traitements en parsllèle sur la même boucle ou sur de~
bouoles de recyclage indépendantes.
~ 'équipement selon l'invention pour la mise en oeuvre
d'un tel prooéd~ comprend au moin~ une pompe de circulation, un
ultrsfiltre à membrane avec dee moyens d'extraction d'eau et un
filtre à garnis~age hydrophobe ooalesceur avec de~ moyen~
d'extraction de la phase coale~cée.
~ a description donn~e ci après se rDpporte à un mode
préférentiel de réalisation de l'invention, donné ~ titre
d'e~emple non limitatif et explique avec ré~erencece au dessin
annex~.
~ a figure donne le schéma a 'une in~tallation de traite-
ment d'~mulsion~ d'huile ~oluble en provenance de diver~ atelier~.
I~ effluents constituant les 6mul~ions huileuses ~ont
recueilli3 dans une cuve de stoc~age tsmpon 1. ~es émulsions sont
reprisee dsn~ la cuve, ~ traver~ une crépine 2, par une pompe
3 pouvant d~ rer une pression de 3 bar~ relatif3, contr~lée
par le manomètre 4. Ie liquide ~ortant de la pompe traverse un
filtre mécanique cla~ique 6, ~ tamis par e~emple, afin
d'~liminer le~ mstiares en sucpension les plu~ gros3e~ (filtration
de 10 ~ 80 microns environ) qui pourraient endommager les
membrane~, ~'eftluent est ensuite envoyé dan~ un ultrafiltre 8
o~ il circule contre une membrane 9S le débit principal ou
"débit de fuite" ~ort en 10 de l'ultra~iltre tandis que le débit
90utir~ sort en 11 pour être évscué. A la sortie de l'ultrafiltre
le circuit e~t divisé en deux branches. ~a premiare branche,
~ous la d~pendance d'une vanne 13, amè~e l'effluent ~ la ba3e
z~v
d'une colonne de ooale~cence 15 contensnt un garnie~age hydrophobe
coale~ceur 16; ce gsrninssge peut être par e~e~ple un garnlss~ge
préparé selonle procédédubrevetaméricainNo3.901.818. La colonne
15 comporte une sortie munie d'une vanne 17 pour le débit de
recyclage et une ~ortie 18 d'é~acuation pour le~ huile~ coale~céee.
~a ~anne 20 commande la deu~ième branche du circult a la ~ortie
de l'ultrafiltre, les deus branches ~e re~oignant eur le circult
d~ retour 21 ver~ la cu~e de ~to¢kage,
Dan~ le circuit qui ~ient d'être décrit, on voit qub
l'effluent qui circule dan~ la boucle, a~ec recyclsge sur la cuve
1, ~ubit ~ 1~ fois une extrsction d'esu pure ou de~huilés dsn~
l'ultrsfiltre 8 et une e~traction d'huile dsn~ la colonne de
cosle~cence 15. Il en résulte que l'on peut facilement
d~terminer de~ caractéristique~ de l'ultrafiltre et de la colonne
de coolescence, ain~i qu'un d~bit de recyclsge de façon a
trovailler tou~our~ dan~ le~ meilleur~ condition~ de fonctlonne-
ment de l'un et l'autre de oe~ appareils de traitement. En effet
l'augmentstion de ooncentratlon en polluant~ ré~ultant de
l'extractlon d'eau pure d~n9 l'ultrafiltre e~t ¢ompensée par une
extr~ction eorrespondsnte de polluant~ dsns la colonne 15 9i
bien ~ue le produit recyolé n'augmente pas en concentration de
pollu~nt qui viendrsit g~ner le fon~tionnement normsl d~s
membrane~ de l'ultrafiltre. Ici le d~bit de sout~rage d'eau
en 11 repr~ente de 1/10e ~ 1/200e du débit de clrculstion de la
boucle, et le fort d~bit de fuite de l'ultrefiltre ~vite la
formstion d'une couche limite lmport~nte 3ur la membr~ne et eon
colmatage. On observers que lQrsque la vanne 20 e~t ferm~e
t~n~i~ que les vsnnea 13 et 17 ~ont ouYerte~ lea deu~ app~reil~
8 et 15 ~ont totalement en ~rie. ~'ordre de po~ssge dsn~ le~
deux ~ppare~l~ e~t d'ailleurs tout ~ fait indifférent, c'ect-~-
dire qu'~ l'inverse de la figure repr~entée on pourrait
~galement a~oir un circult dans lequel l'ultrafiltre 8 ~erait
~.
~ -4-
O
en aval de 18 colonne 15, Gn peut ~galement ne faire pa~ser
qu'une seule partie du d~ébit de la boucle de circulation ~
travers la colonne de coale~cence 15; ceci est obtenu facilement
au moyen du réglsge de~ ~annes 13, 17 et 20.
On peut égslement court-¢ircuiter totalement pendant u~e
pér~ode du traitement la colonne de coale~cence 15, par e~emple
lor~que la concentration en huile ~oluble de l'effluent e~t
insuffieantc pour p0rmettre une destabilisation de l'émul~ion.
On peut slor~ oommencer le traitement en utili~ant ~eulement
l'ultrafiltre 8 (vsnnes 13 et ?7 fermées) avec extraction d'eau
pure en 11, ~u~qu'~ ce que la concentration de l'effluent
atteigne un niveau ~uffisant pour que les ~mulsion~ deviennent
instable~, A partir de la le pa~sage de l'effluent dans la
colonne 15 permetbrs commQ indiqué plus haut d'extraire à la
fol8 l'eau en 11 et les huiles en 18,
Cn pourra encore noter que les appareils 8 et 15
pourraient ~galement etre di~pos~ en parallèle sur une même
boucle ou sur des boucles de recyclage ind~pendantea à condition
bien entendu qu'elles aboutissent toutes le3 deux par leurs
deux extrémité~ sur la même cu~e de stockage 1, ~a di~position
~ deux boucles parallèles, néce~siterait évidemment deux pompe~,
m~i~ pourrait présenter dee avantage~ pour a~uater les débit~
~ur ch~cun de~ appareils en vue d'e~traire des quantités
corre~pondantes d'eau pure et de polluant.
Dsn~ certains ca~, en particulier lorsque la viscosité
de~ éléments collo~daux ne permet pas un fonctionnement économique
de l'équipement, ou lor~que l'on souhaite maintenir une
concentration de l'effluent à ultraf~ltrer ~ un ni~eau
particuliarement bas, on peut fsvori~er la coslescence en
in~ectant une très faible quantit~ d'huile non stabili~ée (huile
de`vidange par e~emple) présentant l'avantage de fixer le~ excès
de dispersants. Cette disposition a ét~ repr~sentée
10~ 0
sch~matiquement sur la figure par le mélangeur 25 permettant
l'ad~onction dans le circuit de recycla~e d'un eolvant pétrolier
tel que des huile~ de vidange stockées d~ns le r~servQir 26.
~ e procédé et llinstallation qui ont été décrits
permettent un travsil en continu par recyclage sur un ~tockage
tampon, c'est ~ dire de diminuer la taille de l'ensemble de
l'équipement. Grâce ~ l'extraction d'huile au cosle~ceur, on
peut maintenir la concentration de l'effluent ~ un niveau
relativement bas et ainsi travailler ~ de~ débit~ d'eYtraction
faibles ~ur l'ultrafiltre, ce qui évite de colmater irréversible-
~ent leg membrsnes. Enfin, on recueille en 18 au coalesceur une
pha~e organique cosle~cée contenant très peu d'eau et susceptible
d'être regénér~e ou brûlée dans des br~leurs classique~; les
produit~ extraits en 11 pou~nt aller directement ~ l'égout, et
ceux extraits en 18 pouvant être r~généré~ ou br~lés, l'installa-
tion ne prodult donc aucun dëchet. ~e procédé et l'installation
trouvent également une application intéressante pour le traite-
ment de~ eaux souillées par des colorants collo~daux ou des
encre~. On utilise souvent dans les indu~tries mécaniques et
métsllurgique~ des contrôles par "ressuage" mettant en oeuvre
des colorants communément appelés "rouges organols". Ceux-ei
donnent lieu ~ des re~ets d'eau contenant d~s pigments colorés
a~n~i que des solvants p~étroliers ayant servi à leur application.
L~ coloration r~sultante de 1'eau est due ~ de trè~ ~ines
su3pen~ions collo~daleæ qui pèu~ent être arrêtée~ par ultra-
; filtration. De m~me les imprimeries et ateliers de peinture
re~ettent des effluent~ contenant des suspensions colloidale 9
colorées qui, dé~ersées dans le milieu naturel, entraineraient
une pollution esthétique très gênante même a faible dose, et
affecteraient considérablement ia photo~ynthase en diminuant latransparence de l'eau.
Dans le cas de tels effluents colorés, on peut utiliser
~o~ ;o
le prooédé et l'in~tallation décrit~ plu~ haut avec ad~onction
d'un eolvant pétrolier en 25. Dana ce ca3, le~ pigmcnte color~s
ou le~ encre~ sont arrêtés par le~ membranes d'ultrafiltre dont
le colmatage e~t llmité par un fort courant de bslayage, et le
débit d'extractlon en 11 e~t incolore ou très lég~rement ¢oloré
dan~ de tra~ rares ca~, ¢e qui ne po3e aucun problè~e de re~et.
Le~ piements et le~ encre~ sont extr~its par les huiles et
reouelllia en 18.
~a m8me installation peut donc être utilleée pour le
traitement de~ huile~ ~oluble~ en provenance par exemple de3
~teliera d'usinage d'une usine de mécanique et le~ eaux colorée3
en provenance de~ stelier~ de contrôle de cette même usine.
Suivant les proportions relati~es d'effluent de l'une ou l'autre
catégorie, on ~era amené ou non à a~outer des produit~ pétroliers
pour fixer le~ pigment~ coloré~ lor~que par exemple la teneur
de~ autre~ effluents n'apporterait pa~ suffisamment de ce~
produita,
Bien entendu, l'in~ention n'e~t pa~ etriotement limitée
DU mode de réali~ation qui a ~té décrlt ~ titre d'exemple, mais
elle ¢ouvre é~alem~nt le~ réali~ation~ qui n'en différeraient
que par dee détaila, par des ~arlante~ d'exécution ou par
l'utilieatlon d~ moyens ~qulva~ent~. Ain~i bien que le garnis~age
coalesceur de briques traitées selon le brevet américain N~ 3.901.818
ait donné le~ meilleurs résultst~ dans le filtre coalesceur 15,
on peut également utlli~er de~ ~arni~ge~ a bs~e de ré~ine
oléophile ou rendue hydrophobe, ou de~ lainea minérales silicon~e~
ou 3ilan~es5 de~ srgile3 ab~orbantes telle~ que de~ bentonite~
donnent egalement de~ résultats ~ati~fsi~ant~. On pourra m~me,
en ~ceptant une limitation des performances de l'in~tallation,
remplacer la oolonne de eo~le~cence 15 ~ fonctionnement continu
par une trémie de décantation fonctionnant en di~continu, o~
l'on pourra récupérer le~ huile~ ou l'extracteur de colorants;
7--
~ `S,2
.~
106~Z~(~
la pr~ence de l'ultrafiltre dan~ une installation fonctionnant
en semi continu permettrs cependant encore d'am~liorer cc type
de traitement classique en opersnt sur de~ su~pen~ion~ ou des
~mulsions plu~ concentr~es.
