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Procédé et appareil pour le traitement des eaux par donation de protons.
Domaine technique
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour le traitement des eaux, que l'on adopte, par exemple, pour la purification de tous les types d'eaux tels que les eaux fralches (comprenant les eaux résiduaires domestiques en général, les eaux d'égouts, les eaux résiduaires agricoles, les eaux résiduaires industrielles, les eaux résiduaires de réalisations techniques, les eaux de rivières, les eaux d'étangs, les eaux de lacs et de marais, les eaux de distribution, les eaux souterraines, les eaux vives de sources, l'eau de pluie, les eaux boueuses,. etc.), l'eau de mer (comprenant l'eau de mer des baies, l'eau de mer des ports, les eaux de mers continentales, etc.), les eaux de mer mixtes (notamment les eaux des lacs salés, les eaux des embouchures des rivières, les eaux de lacs d'eau de mer, etc.
) et analogues, de même que pour l'adoucissement des eaux dures et la séparation ou la récupération de traces d'huile, de protéines ou autres. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé et un appareil pour le traitement des eaux, caractérisés en ce qu'on prévoit des protons, ou des protons et un champ magnétique pour une eau à traiter,
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tout en contrant la quantité de protons libérés, ou la quantité de protons libérés et l'intensité du champ magnétique comme indicateurs de controle de fagon à traiter des substances contenues dans l'eau en les floculant, en les faisant adsorber sur les flocons, en les amenant à l'état colloidal ou en les amenant à flotter sur la surface et en les séparant, assurant ainsi la purification de l'eau à traiter,
l'adoucissement de l'eau dure ou encore la séparation ou la récupération de traces d'huile, de protéines, etc.
Technique de fondement
La contamination des nappes d'eaux fermées, notamment des lacs et des marais, ainsi que des mers continentales par le phosphore et les substances soumises à une eutrophication est devenue un probleme important non seulement au Japon, mais également dans le monde entier. 11 est bien connu que la progression de cette contamination derive des substances soumises a une eutrophication et contenues dans les effluents agricoles, les eaux résiduaires domestiques, etc., qui s'écoulent dans les lacs, les marais et les mers continentales, sans compter l'abaissement du niveau des nappes d'eaux suite au développement des zones costières.
En conséquence, on a élaboré des techniques en vue de freiner 11écoulement de substances ayant subi une eutrophication dans des nappes d'eaux fermées, par exemple, un traitement concentre des eaux résiduaires domestiques de type urbain, les eaux résiduaires de communautés agricoles et les substances d'elution de terres arables produites par les effluents agricoles et l'eau de pluie, ainsi que diverses techniques en vue de maintenir et d'accentuer 1e pouvoir d'autopurification, par
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exemple, des techniques en vue d'éliminer les algues et les boues déposées, de charger des substances chimiques telles que la chaux et de souffler de l'oxygène ou de l'air dans l'eau.
Comme méthode d'adoucissement des eaux dures, on connalt une méthode consistant à déposer des métaux alcalino-terreux (par exemple, CaO) en conservant les eaux dures pendant une certaine période, en éliminant les métaux alcalino-terreux par distillation ou avec une résine échangeuse d'ions, de merne qu'une méthode consistant à déposer ces métaux par ébullition et en utilisant le liquide surnageant.
Toutefois, ces techniques antérieures posent les problemes suivants : lorsqu'on utilise un adsorbant, un agent de floculation, un agent neutralisant, un agent oxydant, un agent réducteur, etc. et lorsqu'on effectue un biotraitement, étant donné que des substances contaminantes secondaires viennent se mélanger dans les eaux traitées et qu'il se forme une importante quantité de boue, il est nécessaire de les éliminer ; lorsqu'on adopte
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d'autres techniques, même si l'on consent d'impor- tants investissements tant pour l'equipement que pour les frais de fonctionnement, on n'obtient pas encore des effets satisfaisants.
De même, il est difficile de séparer une huile contenue dans l'eau à traiter sous forme d'une émulsion ou d'une solution en une quantité à l'état de traces, même en adoptant une méthode de centrifugation. Fondamentalement, cette méthode de centrifugation ne convient pas pour le traitement d'une importante quantité d'eau.
Dans un procédé de la technique antérieure en vue d'adoucir une eau dure forte au cours d'une
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certaine période, si la concentration des métaux a1calino-terreux dissous dans l'eau est élevés, dans la plupart des cas, le pH de l'eau devient faiblement alcalin. En conséquence, on laisse reposer l'eau pendant une longue période pour former et deposer de l'hydroxyde de calcium ou analogues, mais l'effet exercé est instable et, de plus, suite à la réduction de la concentration, la quantite du dép6t formé diminue. D'autre part, dans le cas de l'adoucissement de l'eau par distillation, avec une résine échangeuse d'ions, ou par ébullition, les frais augmentent, si bien qu'il devient difficile de traiter une importante quantité d'eau.
Description de l'invention
En conséquence, un objet principal de la présente invention est de fournir un procédé et un appareil pour le traitement des eaux en vue d'éliminer, de réduire, de dissiper, de supprimer la prolifération ou de récupérer les cations, une partie des anions, les substances ayant subi une eutrophication, la chlorophylle, les algues, les bactéries, les protéines, de même que les traces d'huile ou analogues.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé pour le traitement des eaux afin d'empecher des substances polluantes secondaires de se mélanger à l'eau (phénomène inévitable selon la technique antérieure), tout
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en ne donnant lieu qu'à la formation d'une très faible quantité de boue.
A cet effet, selon un aspect de la présente invention, on prévoit un procédé pour le traitement des eaux, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on prévoit, pour une eau à traiter, un proton ou un proton et un champ magnétique, tout
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en contrôlant la quantité de protons libérés ou x la quantité de protons libérés et l'intensité de ce champ magnétique de façon à éliminer, réduire, dissiper, supprimer la prolifération ou récupérer des substances contenues dans l'eau précitée, notamment les cations, une partie des anions, les substances ayant subi une eutrophication, la chlorophylle, les algues, les bactéries, les protéines, les traces d'huile ou analogues en les floculant, en les amenant à être absorbés sur les flocons,
en les amenant à l'état colloldal ou en les amenant à flotter sur la surface et à se séparer.
Sous un autre aspect de l'invention, on prévoit un procédé pour le traitement des eaux, procédé dans lequel la donation des protons de la manière décrite ci-dessus est effectuée par donation d'une matière cristalline libérant des protons contenant de l'eau de cristallisation.
Sous un autre aspect de la présente invention, on prévoit un procédé pour le traitement des eaux, ce procédé permettant d'éliminer, de réduire, de dissiper, de supprimer la prolifération ou de récupérer les impuretés décrites ci-dessus en diluant les-eaux traitées obtenues par le procédé de traitement décrit ci-dessus avec une eau à traiter et en diffusant la première dans la seconde.
Sous un autre aspect encore de la présente invention, on prévoit un procédé pour le traitement des eaux en ajoutant une très faible quantité de cations si les cations nécessaires pour engendrer des germes de précipités favorisant la formation et la croissance de précipités, sont insuffisants.
Sous un autre aspect encore de la présente invention, on prévoit un appareil pour le traitement des eaux, cet appareil comprenant un réservoir
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d'écoulement d'eau ou une conduite d'eau contenant une matière minérale cristalline libérant des protons contenant de l'eau de cristallisation ; un enroulement traversé par le courant et prévu sur la partie extérieure du réservoir d'écoulement d'eau ou de la conduite dleau, ou une matière magnétique ou une mémoire à magnétisme prévue dans le réservoir d'écoulement d'eau ou la conduite ;
ainsi qu'une buse de nettoyage prévue dans le réservoir d'écoulement d'eau ou la conduite d'eau en vue de laver la substance libérant des protons, de même que les flocons adhérant à la surface de la matière magnétique ou de la mémoire de magnétisme en faisant passer de l'air et/ou de l'eau au travers.
Sous un autre aspect encore de la présente invention, on prévoit un appareil pour le traitement des eaux, dans lequel la façon d'enfermer une matière cristalline libérant des protons contenant de l'eau de cristallisation est assurée par un cylindre retenant des substances libérant des protons, ce cylindre pouvant tourner correctement, tandis que son tronc est constitue d'un filet.
Brève description des dessins
Des formes de réalisation d'un appareil selon la présente invention sont illustrées dans les figures 1 à 4 dans lesquelles la figure 1A est une vue en coupe verticale d'un réservoir de traitement, cette coupe étant prise parallèlement au plan englobant le diamètre d'une conduite d'eau ; la figure IB est une vue en coupe verticale longitudinale de la conduite d'eau représentée en figure IA ; la figure 2A est une vue en plan de la structure d'un réservoir d'écoulement d'eau dans
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lequel on utilise des aimants à disques ; la figure 2B est une vue en coupe verticale de la structure illustrée en figure 2A ; la figure 2C est une vue en perspective des aimants à disques illustres en figure 2A ;
la figure 3 est une vue en perspective d'un réservoir d'écoulement d'eau dans lequel on utilise des feuilles magnétiques ; la figure 4A est une vue en coupe verticale latérale d'un réservoir d'écoulement d'eau
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comportant des cylindres de retenue de cristobalite 8 ; la figure 4B est une vue en coupe verticale longitudinale du réservoir d'écoulement d'eau illustré en figure 4A ; la figure 5 illustre schématiquement le procédé de traitement des eaux dans lequel on adopte une méthode de dilution ; la figure 6 représente schématiquement une installation d'essai dans laquelle on adopte la méthode de dilution ;
les figures 7 à 14 sont des graphiques montrant le comportement des ions dans différents types d'eaux de traitement qui sont diluées avec différents types d'eaux à traiter à l'exemple 4 ;
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dans les figures 9 à 14, le signe 0 indique une valeur caractéristique d'une eau non traitée avant la dilution, le premier indiquant une valeur initiale et le second,'une valeur obtenue après le traitement.
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De meme, le signe indique une valeur caractéristique d'une eau après dilution, le premier indiquant une valeur initiale et le second, une valeur obtenue après le traitement ; la figure 15 donne des graphiques montrant
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le comportement de P et de N selon le degré de dilution et la période de vieillissement pour chaque type à l'exemple 5 ; les figures 16 et 17 sont des graphiques montrant le comportement de P et de N, de même que les facteurs de transmission de la lumière de l'eau d'un étang à poissons soumis au traitement de dilution en discontinu à l'exemple 6 ; et la figure 18 donne des graphiques montrant
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le comportement de P et de N, de meme que les facteurs de transmission de la lumière de l'eau soumise à un traitement de dilution à écoulement continu à l'exemple 7.
Meilleur mode de mise en oeuvre de l'invention
La présente invention sera expliquée plus en détail en se référant aux exemples suivants, mais il est entendu qu'elle n'y est nullement limitée.
Comme substances qui sont contenues dans l'eau à traiter et qui sont éliminées, réduites, dissipées, inhibées dans leur prolifération ou récupérées, on énumérera les cations, une partie des anions, les substances soumises à une eutrophication, la chlorophylle, les algues, les bactéries, les protéines, les quantités à l'état de traces d'huile ou analogues.
Comme procédés de donation de protons, il existe le procédé d'électrolyse de l'eau, le procédé d'échange d'ions, le procédé de collision d'électrons, le procédé de donation d'une matière minérale cristalline libérant des protons contenant de 1'eau de cristallisation, etc. Parmi les matières cristallines libérant des protons contenant de l'eau de cristallisation, il y a, par exemple, 1a cristobalite naturelle, la cristobalite synthéti-
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que, la zéolite et analogues, mais on peut utiliser n'importe quelle matière pour autant qu'elle possède la caractéristique de libérer aisément des protons.
Dans les exemples ci-après, on a adopté le procédé de donation d'une matière minérale cristalline libérant des protons contenant de l'eau de cristallisation comme procédé le plus aisé, le plus économique et le plus sur pour la donation de protons.
La quantité de protons libérés peut etre réglée librement selon le type de matières minérales cristallines libérant des protons contenant de l'eau de cristallisation, la quantité d'eau à traiter, la durée du traitement, etc.
On détermine notamment si la quantité de protons libérés est élevée ou moyenne/faible en mesurant le pH du système d'eau qui a été pourvu d'une substance libérant des protons telle que la cristobalite et que l'on a laissé reposer pendant 24 heures. En d'autres mots, la quantité de protons libérés est réglée à un haut niveau à un pH ne dépassant pas 5, 5 ou à un niveau moyen ou faible à un pH ne descendant pas en dessous de 5, 6 en fonction du but envisagé pour le traitement de l'eau.
Un champ magnétique a été donné par un procédé classique consistant à placer un passage d'eau lui-même dans une bobine et en excitant celleci (on peut régler librement la densité de flux magnétique en faisant varier le nombre de spires de la bobine) ou en installant une matière magnétique ou une mémoire de magnétisme dans le passage d'eau de façon a établir une moyenne de la répartition du flux magnétique afin de minimiser la resistance. à l'eau courante (voir figures 1, 2,3 et 4).
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Comme matière magnétique ou pour 1a mémoire de magnetisme, on a utilise une matière magnétique de type général et de la ferrite, de la ferrite de baryum ou analogues en utilisant une matière plastique comme agent liant. L'utilisation de cette dernière est souhaitable.
Dans les exemples suivants, la donation d'un champ magnetique a été effectuée par des aimants de ferrite et des feuilles magnétiques (feuilles de ferrite pressées dont les poles N et S ont été disposés en un état réticulé).
En ce qui concerne la donation de protons et d'un champ magnétique, lorsque la quantité de protons libérés est amenée à un niveau moyen ou faible et lorsque l'intensité d'un champ magnétique est amenée à une faible valeur d'environ 100-600 gauss (désigné ci-après par G) comme densité de flux magnétique maximum dans un réservoir, la floculation des substances contenues dans l'eau à traiter, en particulier, les cations, progresse considérablement, une partie des anions (ions phosphate) coprécipitent, l'azote organique, les algues, etc. sont adsorbés par les flocons et précipitent, tandis qu'une trace d'huile flotte sur la surface et est séparée.
Lorsque la quantité de protons libérés est amenée à une haute valeur et que l'intensité d'un champ magnétique est amenée à une haute valeur d'environ 1. 000-2. 000 G comme densité de flux magnétique maximum dans un réservoir, les substances contenues dans l'eau, en particulier, les cations, les ions phosphate, les graisses, les protéines, etc., sont amenées à l'état colloldal afin d'être empêchées de devenir une source d'éléments nutritifs pour les bactéries et d'empêcher le depot de subs-
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tances organiques au fond d'une nappe d'eau fermée ou de réduire la quantité de dépôts. L'utilisation d'une zéolite synthétique qui libère une quantité excessive de protons, accélère également la dispersion colloldale tout comme dans le cas de la donation d'un champ magnétique intense.
La quantité de
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protons lib6r6s protons libérés ou la quantité de protons libérés et l'intensité d'un champ magnétique doivent être choisies selon le but auquel est destiné le traitement de l'eau.
Selon la présente invention, il est possible de donner des protons, ou des protons et un champ magnétique directement à l'eau à traiter de façon à traiter des substances contenues dans cette dernière et également à diluer et disperser l'eau traitée obtenue à la suite du traitement ci-dessus, c'est-à-dire l'eau de traitement, dans l'eau à traiter afin de traiter les substances contenues dans cette dernière. Dans le procédé de traitement ci-dessus, si la quantité des cations nécessaires pour engendrer des germes de précipités qui accélèrent la formation et la croissance de précipités, est insuffisante dans l'eau de traitement ou dans l'eau à traiter, il convient idéalement -d'ajouter une très faible quantité de cations lors du traitement.
Lorsque les substances contenues dans l'eau à traiter sont la chlorophylle et les algues, i1 est possible de floculer rapidement ces substances et de les éliminer complètement en amenant la quantité de protons libérés à une valeur moyenne ou faible et en amenant un champ magnétique à une intensité moyenne ou faible d'environ 100-600 G comme densité de flux magnétique maximum dans un réservoir comportant de la cristobalite.
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Lorsque l'eau à traiter est une eau dure, notamment lorsque les substances contenues dans l'eau à traiter sont principalement des ions de métaux alcalino-terreux tels que des ions calcium, des ions magnésium, etc., ces ions peuvent etre flocules et éliminés complètement en amenant la quantité de protons libérés à une valeur moyenne ou faible et en amenant l'intensité d'un champ magnétique à une valeur d'environ 100-600 G comme densité de flux magnétique maximum dans un réservoir, adoucissant ainsi l'eau dure.
Lorsque les substances contenues dans l'eau à traiter sont des protéines et/ou des traces d'huile, si la donation de protons est effectuée par donation directe d'une matière minérale cristalline libérant des protons contenant de l'eau de cristallisation, la quantité de protons à donner est déterminée sur la base d'une cible, c'est-à- dire que le pH de l'eau à traiter se situe dans un domaine neutre et dans un champ magnétique d'une intensité moyenne ou faible d'environ 100-600 G comme densité de flux magnétique maximum dans un reservoir.
Lorsque la donation de protons est effectuée avec une eau contenant des protons dissous (dans le cas d'un traitement par dilution), la quantité d'eau de traitement (eau contenant des protons dissous) à ajouter est déterminée sur la base d'une cible, c'est-à-dire que le pH de l'eau à traiter à laquelle on a ajoute l'eau de traitement, est amené à une valeur inférieure de plus de 0, 3 vis-à-vis du pH de l'eau initiale non traitée, tandis que le pH de l'eau à traiter après dilution se situe dans un domaine neutre de 6-8.
Dans les deux cas où la donation de protons
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est effectuée directement et indirectement avec une matière minérale cristalline libérant des protons contenant de l'eau de cristallisation dans l'eau à traiter, pour la séparation d'une huile, la quantité de protons à donner est déterminée sur la base d'une cible, c'est-à-dire la disparition de l'émulsion et le flottement complet de gouttes d'huile sur la surface, ainsi que le pH de l'eau à traiter dont il a été fait mention ci-dessus.
Par le procédé ci-dessus, bien que les protéines aient été floculées, coagulées et sédimentées, des traces d'huile ont flotte sur la surface, puis elles ont été séparées et éliminées.
Pour séparer et récupérer les protéines contenues dans l'eau, il est tout particulièrement idéal de régler à 6, 9-6, 0, le pH de l'eau à traiter qui a été diluée par addition d'eau contenant des protons dissous. Pour séparer une trace d'huile, le procédé consistant à ajouter de l'eau contenant des protons dissous, notamment le procédé faisant appel à un traitement de dilution, a été des plus efficaces.
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Le procédé analytique de chaque élément a été basé sur la notification nO 13 de"Environment Agency" ou le procédé analytique des normes industrielles japonaises (JIS).
Plus spécifiquement, chaque élément a été analyse de la manière décrite ci-après.
1. Phosphore
Un mordant de fer normalisé a éti ajoute à un échantillon à analyser et, en outre, on y a ajouté de l'acide nitrique et de l'acide perchlorique. On a chauffé le mélange, on l'a concentré et on l'a oxydé complètement, puis on a décomposé les substances organiques. Le phosphore a été
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analysé quantitativement par le procédé au bleu de molybdène.
2. Azote
On a soumis un échantillon ä analyser à une colorimétrie par le procédé de KjeldahlNessler ou le procédé de réduction de Devarda de Kjeldahl-Nessler.
3. Calcium
On a ajouté de l'acide chlorhydrique à un échantillon à analyser afin de dissoudre les flocons et on l'a analyse quantitativement par spectroscopie d'absorption atomique.
4. Sodium et potassium
On a ajouté de l'acide chlorhydrique et de l'eau ä un échantillon ä analyser et on l'a analysé quantitativement par spectroscopie d'absorption atomique.
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Dans les exemples ci-après, N sous forme + 3de H, P sous forme de P04 R. N., R. F., COD et SS indique respectivement l'azote existant sous forme de Nu, le phosphore existant sous forme de PO4, l'azote organique, la valeur initiale, la demande chimique d'oxygène et les solides en suspension.
T. de T. N, T. P et T. Fe sont l'abréviation de "Total". T.N représente la teneur totale en N de type NH4+, N de type NOx et N organique, T. P représente la teneur totale en composé phosphate et en P organique tandis que T.Fe représente la teneur totale en Fe de type Fe, Fe++ et Fe.
Exemple 1
Changement de T. N, T. P, COD, etc. en fonction du temps.
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TABLEAU 1 (parties par million)
COD T. N MHL T. P T. Fe Ca pH Substances en suspen- sion Eau non traitée 64, 3 22, 4 24, 6 3, 20 6, 00 18, 0 7, 18 340 Eau de traitement primaire 16, 7 18, 4 2, 0 1, 32 0, 87 17, 2 6, 16 Eau de traitement secondaire 17, 7 21, 2 2. 4 1, 52 1, 17 17. 6 6, 29 14, 6
Dans les expériences de l'exemple l, on a examiné les eaux résiduaires domestiques (eau non traitée, eau de traitement primaire et eau de traitement secondaire de l'installation de traitement des eaux résiduaires "Omi-hachiman City Housing Development") ayant la composition et les valeurs chimiques indiquées dans le tableau 1.
On a chargé collectivement 100 g de cristobalite et de feuilles magnétiques d'une intensité de 340 G dans un becher de 500 ml de telle sorte qu'ils entrent en contact intime avec les parois intérieures du becher. Dans les bechers respectifs, on a versé 400 ml de l'eau non traitée, de l'eau de traitement primaire et de l'eau de traitement secondaire. Le temps de traitement a été réglé séquentiellement entre 30 minutes et 300 minutes et le lot ayant atteint le temps prédéterminé a été filtre immédiatement à travers un papier filtrant de verre GF/F et llon a mesuré le filtrat dont on avait séparé les flocons, afin d'examiner le comportement dO au changement de T. N, T. P, COD, etc. en fonction du temps.
Les résultats obtenus
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sont repris dans le tableau 2.
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TABLEAU 2
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<tb>
<tb> (parties <SEP> par <SEP> million)
<tb> Temps <SEP> Eau <SEP> non <SEP> traitée <SEP> Eau <SEP> de <SEP> trai1ement <SEP> primaire <SEP> Eau <SEP> de <SEP> trai1ement <SEP> secondaire
<tb> (minutes) <SEP> RF <SEP> 30 <SEP> 60 <SEP> 120 <SEP> 300 <SEP> RF <SEP> 30 <SEP> 60 <SEP> 120 <SEP> 300 <SEP> RF <SEP> 30 <SEP> 60 <SEP> 120 <SEP> 300
<tb> T.N <SEP> 22,4 <SEP> 17,4 <SEP> 14,8 <SEP> 12,2 <SEP> 10,4 <SEP> 18,4 <SEP> 16,0 <SEP> 16,8 <SEP> 16,0 <SEP> 15,4 <SEP> 21,2 <SEP> 18,2 <SEP> 17,4 <SEP> 17,2 <SEP> 16,8
<tb> NH4 <SEP> 24, <SEP> 6 <SEP> 16, <SEP> 8 <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP> 9, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> tr <SEP> tr <SEP> tr <SEP> tr <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> tr <SEP> tr <SEP> tr <SEP> tr
<tb> T.
<SEP> P <SEP> 3,20 <SEP> 1,32 <SEP> 1,16 <SEP> 0,90 <SEP> 0,70 <SEP> 1,32 <SEP> 0,44 <SEP> 0,40 <SEP> 0,34 <SEP> 0,16 <SEP> 1,52 <SEP> 0,46 <SEP> 0,34 <SEP> 0,29 <SEP> 0,20
<tb> T.Fe <SEP> 6,00 <SEP> 5,32 <SEP> 4,80 <SEP> 4,00 <SEP> 3,40 <SEP> 0,87 <SEP> 0,77 <SEP> 0,60 <SEP> 0,32 <SEP> 0,32 <SEP> 1,17 <SEP> 0,92 <SEP> 0,80 <SEP> 0,40 <SEP> 0,40
<tb> Ca <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 13, <SEP> 3 <SEP> 11, <SEP> 3 <SEP> 9, <SEP> 6 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> 17, <SEP> 2 <SEP> 15, <SEP> 2 <SEP> 14, <SEP> 6 <SEP> 15, <SEP> 2 <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 17, <SEP> 6 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 14, <SEP> 7 <SEP> 14, <SEP> 1 <SEP> 14, <SEP> 1
<tb> COD <SEP> 64, <SEP> 3 <SEP> 28, <SEP> 1 <SEP> 31, <SEP> 7 <SEP> 32, <SEP> 5 <SEP> 33, <SEP> 7 <SEP> 16, <SEP> 7 <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> 16, <SEP> 1 <SEP> 18, <SEP> 2 <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> 17, <SEP> 7 <SEP> 12, <SEP> 8 <SEP> 9, <SEP> 6 <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP> 13,
<SEP> 2
<tb> pH <SEP> 7,18 <SEP> 7,01 <SEP> 6,86 <SEP> 6,81 <SEP> 6,38 <SEP> 6,10 <SEP> 5,83 <SEP> 5,42 <SEP> 5,44 <SEP> 5,01 <SEP> 6,29 <SEP> 5,80 <SEP> 5,67 <SEP> 5,14 <SEP> 4,87
<tb>
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D'après les résultats décrits ci-dessus, il est clair que T.P, NH, T. Fe et Ca contenus dans 3'eau non traitée ont tendance a subir une réduction favorable en fonction du temps. Toutefois, en présence de N03 (dans le cas de l'eau de traitement primaire et de l'eau de traitement secondaire), on n'observe pas un effet de traitement saillant, si ce n'est pour P.
L'eau non traitée contient une importante quantité de SS organiques prenant un état colloidal en fonction du temps et on consi- dere qu'ils sont la cause de l'accroissement de la valeur COD.
Exemple 2
Changement de T.P, NH, COD, etc. dû à la densité de flux magnétique maximum.
Dans les expériences de l'exemple 2, on a examiné les eaux de pièces d'eaux d'irrigation au voisinage de Kakogawa City dans lesquelles il s'était formé des algues vertes. On a versé 800 ml de l'eau à examiner dans un becher de 1 litre et on y a ajouté 200 g de cristobalite naturelle. On a appliqué respectivement des champs magnétiques d'une intensité maximum de 180,600 et 1. 000 G aux eaux des bechers, que l'on a filtrées 120 minutes plus tard. On a mesuré les quantités totales de P et de Nu 4'la valeur COD et le facteur de transmission de lumière de chaque filtrat. Les résultats sont repris dans le tableau 3.
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TABLEAU 3
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<tb>
<tb> (parties <SEP> par <SEP> million)
<tb> Densité <SEP> de <SEP> Facteur <SEP> T. <SEP> P <SEP> NH. <SEP> COD
<tb> flux <SEP> magné- <SEP> de <SEP> transtique <SEP> maximum <SEP> mission <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb> (G) <SEP> (%)
<tb> Eau <SEP> non <SEP> traitée <SEP> 77 <SEP> 1,32 <SEP> 1,32 <SEP> 6,08 <SEP> 6,22 <SEP> 91,6 <SEP> 96,3
<tb> Eau <SEP> non <SEP> traitée <SEP> filtrée <SEP> - <SEP> 97 <SEP> 1-,22 <SEP> 1,25 <SEP> 1,46 <SEP> 1,46 <SEP> 33,5 <SEP> 35,5
<tb> Traitement <SEP> nO <SEP> 1 <SEP> 180 <SEP> 99 <SEP> 0, <SEP> 26 <SEP> 0, <SEP> 24 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 31, <SEP> 2 <SEP> 30, <SEP> 5
<tb> Traitement <SEP> nO <SEP> 2 <SEP> 600 <SEP> 99 <SEP> < 0, <SEP> 1 <SEP> < 0, <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 12 <SEP> 1, <SEP> 12 <SEP> 22, <SEP> 3 <SEP> 23,
<SEP> 6
<tb> Traitement <SEP> nO <SEP> 3 <SEP> 900 <SEP> 99 <SEP> < 0, <SEP> 1 <SEP> < 0, <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 33 <SEP> 1, <SEP> 20 <SEP> 31, <SEP> 1 <SEP> 30, <SEP> 3
<tb>
<Desc/Clms Page number 20>
Dans les resultats des expériences, on a observé une tendance favorable à 1a réduction de la quantité de P dans une large gamme de densités de flux magnétique.
D'autre part, en ce qui concerne
EMI20.1
NH., sa quantité a été réduite dans un domaine NH de faible densité de flux magnétique tout comme lors de 1a réaction de déphosphoration tandis que, dans un domaine de haute densité de flux magnétique, on considère que le NH4 qui s'est séparé sous forme de flocons, prend à nouveau un état colloldal en fonction de l'écoulement du temps et que cet état colloldal subsiste.
Exemple 3
Exemple d'eau dure adoucie.
On a effectué des expériences en vue d'éliminer des ions calcium des échantillons ciaprès ayant subi les effets nefastes de l'eau dure. On a également éliminé des traces d'ions magnésium, etc., sous forme de flocons de la meme manière que dans le cas des ions calcium.
(Echantillons) (a) L'eau de la pièce d'eau de Koyama Garden (eau souterraine).
(b) Higashi-kakogawa ; eau d'une nappe d'irrigation agricole (contenant des eaux résiduaires domestiques et des effluents agricoles) (c) Suède ; l'eau de Bosta-Trask (eau de lac).
(d) Suède ; eau de Bruns-Viken (eau souterraine à usage domestique).
On a déposé 100 g de cristobalite (Akita) et une feuille magnétique ayant une intensité de 240 G dans un becher de 300 ml et l'on a ajouté 250 ml de chaque échantillon. On a recouvert chaque becher d'un verre de montre et, après l'avoir
<Desc/Clms Page number 21>
laissé reposer pendant 24 heures, on a filtré l'eau AL travers un papier filtrant GF/F. On a recueilli 50 ml du filtrat, on y a ajouté 10 m] d'acide chlorhydrique et on a procédé à une spectroscopie d'absorption atomique dans un volume constant de 100 ml.
On a recueilli une quantité appropriée d'eau non traitée et on l'a mesurée de la même manière par spectroscopie d'absorption atomique.
Les concentrations en ions Ca des eaux non traitées et des eaux traitées sont indiquées dans le tableau 4.
TABLEAU 4 Echantillon d'eau Concentration en ions Ca (parties par million)
EMI21.1
<tb>
<tb> Eau <SEP> non <SEP> Eau
<tb> traitee <SEP> traitée
<tb> Bosta-Trask <SEP> c <SEP> 48 <SEP> 2, <SEP> 4
<tb> Koyama <SEP> Garden <SEP> a <SEP> 28 <SEP> 2, <SEP> 0
<tb> Bruns-Viken <SEP> d <SEP> 19, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 5
<tb> Higashi-kakogawa <SEP> b <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 0
<tb>
Au cours des expériences, nlimporte quelle eau potable manifestait une tendance favorable à l'élimination du calcium et 11 a été clair que la technique de la présente invention était applicable à l'adoucissement de l'eau dure et à la prévention de formation de dépôt de calcium sur les conduites ou analogues.
Exemple 4
Comportement des ions dans les différentes eaux de traitement diluées par différentes eaux non traitées.
1. Préparation de l'eau de traitement.
(a) Eau mixte de traitement constituée d'une eau d'effluent et d'eau de mer.
<Desc/Clms Page number 22>
On peut dire que des substances ayant subi une eutrophication et s'écoulant dans les mers continentales, les baies, les étangs, les lacs et les marais sont formées par les eaux résiduaires domestiques en général.
Au cours des expériences, en supposant que les eaux résiduaires domestiques s'écoulent dans l'eau de mer, on a préparé l'eau de traitement en versant de l'eau de mer mixte (eaux résiduaires domestiques et eau de mer mélangées dans un rapport de 1 : 1) dans un réservoir de traitement en utilisant de la cristobalite et un champ magnétique (220 G) et en laissant reposer l'eau de mer pendant 24 heures. Il a été entendu que le pH de l'eau de traitement ainsi obtenue et utilisée pour le trai-
EMI22.1
tement de dilution était d'environ 5, 0 à 3, 0.
(b) Traitement de 1'eau d'effluent.
L'eau d'effluent de l'installation de traitement des eaux résiduaires domestiques (installation de traitement des eaux Himeji City, Ebuna Housing Development, quantité d'eau d'effluent : 600 t/jour) a été traitée de la meme manière que dans le cas (a). En outre, on a préparé l'eau de traitement en ajoutant un gel d'Al à l'eau de traitement (a) et (b).
2. Etude du comportement des ions dans l'eau diluée.
Afin d'étudier le comportement des ions dans l'eau diluée, on a formé des flocons en combinant de l'eau non traitée, notamment, de l'eau d'effluent, de l'eau de mer mixte et de l'eau de mer (désignée ci-après respectivement par A, B et C dans le tableau), ainsi que de l'eau de traitement, notamment de l'eau de traitement dans laquelle on a mélangé de l'eau d'effluent et de l'eau de mer, de l'eau d'effluent de traitement et les deux
<Desc/Clms Page number 23>
eaux de traitement précédentes à chacune desquelles on a ajouté un gel d'Al (désignées ci-après par a, b, a + gel et b + gel dans le tableau 5), tandis que l'on a examine le comportement de P, de N et d'autres cations.
EMI23.1
TABLEAU 5
EMI23.2
<tb>
<tb> NO <SEP> Eau <SEP> non <SEP> traitée <SEP> Eau <SEP> de <SEP> traitement <SEP> Facteur <SEP> de
<tb> dilution
<tb> 1 <SEP> A <SEP> 450 <SEP> ml <SEP> a <SEP> 50 <SEP> m] <SEP> X <SEP> 10
<tb> 2 <SEP> A <SEP> " <SEP> b <SEP> " <SEP> "
<tb> 3 <SEP> B <SEP> " <SEP> a <SEP> " <SEP> "
<tb> 4 <SEP> B <SEP> " <SEP> b <SEP> " <SEP> "
<tb> 5 <SEP> C <SEP> " <SEP> a <SEP> " <SEP> "
<tb> 6 <SEP> C <SEP> " <SEP> b <SEP> " <SEP> "
<tb> 7 <SEP> A <SEP> a <SEP> + <SEP> gel <SEP> (Al <SEP> 26, <SEP> 5
<tb> parties
<tb> par <SEP> million)
<tb> 8 <SEP> A <SEP> " <SEP> b <SEP> + <SEP> gel <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> 9 <SEP> B <SEP> " <SEP> a <SEP> + <SEP> gel <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> 10 <SEP> B <SEP> " <SEP> b <SEP> + <SEP> gel <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> 11 <SEP> C <SEP> " <SEP> a <SEP> + <SEP> gel <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> 12 <SEP> C <SEP> " <SEP> b <SEP> + <SEP> gel <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
Le temps de traitement était de. 60 minutes pour chaque niveau. 60 minutes après l'opération de mélange, on a mesuré la concentration de chaque ion restant dans chaque filtrat et on a entraîné le dépôt par lavage dans le becher initial en utilisant un flacon de lavage pour mesurer la concentration de chaque ion dans le dépôt.
(Résultats des mesures)
Les résultats des mesures sont représentés dans les graphiques des figures 7 à 14. Dans les figures 9 à 14, le signe () indique une valeur caractéristique d'une eau non traitée avant la
<Desc/Clms Page number 24>
dilution, la première indiquant une valeur initiale et la seconde, une valeur après traitement.
De même, le signe indique une valeur caractéristique de l'eau après dilution, la première indiquant une valeur initiale et la seconde, une valeur après traitement.
En dépit du fait que le pH se déplace vers 1e domaine. acide, les cations de CaO, MgO,
EMI24.1
AIpO, FeO., ZnO et analogues se sont deposes et en narticulier, à l'état d'acide faible, les ions produisant des hydroxydes ont réagi de manière suffisamment vive pour déposer rapidement AlO, FeO.,, - j t ZnO et analogues. Dans le domaine alcalin, les ions produisant des hydroxydes tels que MgO et CaO ont progressivement formé des depots à long terme. L'élimination de P et de N était en relation étroite avec le dépôt de ces cations, tandis que P sous forme de P04 et N sous forme de NH4+, en particulier, dans le domaine acide, se sont vivement combinés avec des traces (1 à 5 parties par million) d'un cation produisant des hydroxydes, pour être ainsi éliminés du système d'eau.
En conséquence, pour éliminer P et N de l'eau, il est essentiel qu'une quantité appropriée de cations soit contenue dans l'eau de traitement et/ou dans l'eau A traiter et qu'il existe une quantité appropriée de protons et une densité de flux magnétique appropriée. S'il n'existe pas une quantité appropriée de cations dans l'eau de traitement et/ou l'eau à traiter, il est possible d'éliminer complètement P en ajoutant environ l à 5 parties par million d'ions Al (ions Fe, etc.). Il est difficile de séparer quelques parties par million maximum de cations sous forme d'hydroxydes par un traitement ordinaire aux alcalis.
<Desc/Clms Page number 25>
Si une quantité appropriée de cations est contenue dans l'eau de traitement et/ou l'eau a traiter, des flocons se forment de manière suffisamment rapide pour aboutir à l'objet envisage, même si le pH atteint une valeur de 6, 5 à 6, 8 après dilution.
11 est apparu clairement qu'il était possible d'établir la moyenne de la répartition d'un champ magnétique dans une large mesure grâce au traitement de dilution.
Exemple 5
Comportement de P et de N suivant le degré de dilution et la période de vieillissement pour chaque type.
Comme eau à traiter, on a utilisé l'eau de mer mixte constituée d'eau de mer et d'eau d'effluent (eau d'effluent de l'installation d'éva- cuation des eaux d'égouts de"Himeji Municipal Ebuna Housing Development") mélangées dans un rapport
EMI25.1
de 1 : 1, de meme que l'eau d'effluent de la même installation.
On a obtenu l'eau de traitement en traitant de la même manière qu'ä l'exemple 4, l'eau de mer mixte ci-dessus, l'eau d'effluent ci-dessus et l'eau d'effluent ci-dessus additionnée d'un équivalent de 2, qu parties par million de gel d'Al.
Afin d'étudier le comportement des ions dans l'eau traitée diluée, on a formé des flocons en combinant l'eau à traiter, notamment, l'eau d'effluent et l'eau de mer mixte (désignées respectivement ciaprès par A et B dans le tableau) et l'eau de traitement, notamment l'eau de mer de traitement, l'eau d'effluent de traitement et l'eau de traitement obtenue en traitant l'eau d'effluent additionnée d'un équivalent de 2, 65 parties par million de
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gel d'Al (désignées respectivement ci-après par a, b et c dans le tableau 6), et l'on a examiné le comportement de P, N et d'autres cations.
<Desc/Clms Page number 27>
TABLEAU 6
EMI27.1
<tb>
<tb> No <SEP> Eau <SEP> à <SEP> traiter <SEP> Eau <SEP> de <SEP> traitement <SEP> Dilution <SEP> Période <SEP> de <SEP> vieillissement
<tb> O <SEP> - <SEP> 1 <SEP> jour-7 <SEP> jours-14 <SEP> jour--
<tb> 1 <SEP> B <SEP> 450 <SEP> ml <SEP> a <SEP> 15 <SEP> ml <SEP> X <SEP> 10 <SEP> idem <SEP> idem
<tb> 2 <SEP> " <SEP> 485 <SEP> ml <SEP> a <SEP> 15 <SEP> ml <SEP> X <SEP> 30 <SEP> idem <SEP> idem
<tb> 3 <SEP> " <SEP> 490 <SEP> ml <SEP> a <SEP> 10 <SEP> ml <SEP> X <SEP> 50 <SEP> idem <SEP> idem
<tb> 4 <SEP> tel <SEP> 495 <SEP> ml <SEP> a <SEP> 5 <SEP> ml <SEP> X <SEP> 100 <SEP> idem <SEP> idem
<tb> 5 <SEP> A <SEP> 450 <SEP> ml <SEP> b <SEP> 50 <SEP> ml <SEP> X <SEP> 10 <SEP> idem <SEP> idem
<tb> 6 <SEP> " <SEP> 485 <SEP> ml <SEP> b <SEP> 15 <SEP> ml <SEP> X <SEP> 30 <SEP> idem <SEP> idem
<tb> 7 <SEP> tt <SEP> 490 <SEP> ml <SEP> b <SEP> 10 <SEP> ml <SEP> X
<SEP> 50 <SEP> idem <SEP> idem
<tb> 8 <SEP> " <SEP> 495 <SEP> ml <SEP> b <SEP> 5 <SEP> ml <SEP> X <SEP> 100 <SEP> idem <SEP> idem
<tb> 9 <SEP> " <SEP> 450 <SEP> ml <SEP> c <SEP> 50 <SEP> ml <SEP> X <SEP> 10 <SEP> idem <SEP> idem
<tb> 10 <SEP> " <SEP> 485 <SEP> ml <SEP> c <SEP> 15 <SEP> ml <SEP> X <SEP> 30 <SEP> idem <SEP> idem
<tb> 11 <SEP> " <SEP> 490 <SEP> ml <SEP> c <SEP> 10 <SEP> ml <SEP> X <SEP> 50 <SEP> idem <SEP> idem
<tb> 12 <SEP> " <SEP> 495 <SEP> ml <SEP> c <SEP> 5 <SEP> ml <SEP> X <SEP> 100 <SEP> idem <SEP> idem
<tb>
<Desc/Clms Page number 28>
On a effectué des essais de vieillissement conformément au tableau 6.
Les résultants sont ceux repris dans le graphique de la figure 15.
Lors de l'analyse, les flocons formés ont été filtrés à travers un filtre GF-F et l'on a mesuré T. P et T. N subsistant dans le filtrat afin. d'examiner le type efficace d'eau de traitement, le temps de dilution efficace et 1'effet de vieillissement.
Dans le graphique de la figure 15 :
1. Dans le cas de l'eau mixte + eau de mer mixte de traitement, même une dilution de 100 fois a exercé un bon effet d'élimination de P et de N et le traitement de vieillissement a exercé également un bon effet d'élimination.
2. Dans le cas de l'eau d'effluent + eau d'effluent de traitement, une dilution de 10 fois seulement conjointement avec le traitement de vieillissement a exercé un effet d'élimination de P et de N.
Cette caractéristique démontre que l'absence de dépôt resultant du manque de cations a abaissé la capacité d'adsorption et de depot.
3. Dans le cas de l'eau d'effluent + eau d'effluent de traitement additionnée de gel d'Al, même une dilution de 100 fois a exercé un effet d'élimination de P parfaitement bon, étant donné que la quantité de protons était faible et qu'une quantité appropriée de cations a été obtenue après le traitement en dépit du pH de 6, 7 à 6, 8.
L'effet d'élimination de N était bon, ce qui démontre une tendance semblable à l'effet de vieillissement.
D'après ces résultats, il est prouvé
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qu'il est possible d'augmenter davantage le degré j
<Desc/Clms Page number 29>
de dilution si l'eau à traiter et/ou l'eau de traitement contiennent ou sont amenées à contenir une quantité appropriée de cations, et si une quantité appropriée de protons est prévue pour floculer les cations.
Exemple 6
Comportement de P et de N et facteurs de transmission de la lumière de l'eau d'un étang à poissons soumis à un traitement de dilution en discontinu.
L'eau d'un étang à poissons a été utilisée comme eau à traiter et, comme eau de traitement, on a utilisé stalt : une eau d'effluent : +- de l'eau de mer traitées de la même manière qu'à l'exemple 4,"bol' : l'eau de l'étang à poissons traitée de la meme manière qu'à l'exemple 4,"b + gel" : l'eau de l'étang à poissons additionnée de gel d'Al et traitée de la meme manière qu'à l'exemple 4.
Les changements survenant, en fonction du temps, dans les quantités de P et de N et dans les facteurs de transmission de la lumière dans le cas de degrés de dilution de 10 fois et de 20 fois sont représen- tés dans les figures 16 et 17, conjointement avec le comportement de P et de N et le facteur de transmission de la lumière vis-a-vis du degré de dilution.
Exemple 7
Comportement de P et de N et des facteurs de transmission de la lumière de l'eau soumise à un traitement de dilution avec écoulement continu.
La figure 6 représente schématiquement une installation d'essai pour le traitement de l'eau par dilution de celle-ci en utilisant l'eau de traitement de la présente invention. Le chiffre de référence (14) représente un réservoir d'eau
<Desc/Clms Page number 30>
non traitée, le chiffre (1), le réservoir de traitement dans lequel on utilise de la cristobalite et un champ magnétique, le chiffre (15), un réservoir d'eau de mer et d'eau de traitement, le chiffre (16), un réservoir d'eau de traitement, le chiffre (17), une pompe à distribution constante, le chiffre (9), le réservoir de mélange et le chiffre (10), le réservoir de dépôt.
En utilisant l'installation d'essai dans laquelle on adopte un procédé de dilution du type représenté en figure 6, une eau à traiter et une eau de traitement s'écoulent continuellement à un débit de 1. 500 ml/h et de 150 ml/h respectivement.
Comme eau à traiter, on a utilise l'eau d'un étang A poissons et l'eau d'effluent (eau d'effluent de l'installation d'évacuation des eaux d'égouts d'"Ebuna Housing Development") et, comme eau de traitement, on a utilisé "a" : une eau d'effluent + de l'eau de mer, I1bt ! : une eau d'effluent et "b + gel" : une eau d'effluent + gel d'Al traitée de la même manière qu'à l'exemple 4. On a mélangé naturellement l'eau à traiter et l'eau de traitement dans le réservoir de mélange pour obtenir des flocons et précipiter un depot dans le reservoir de depot : Le liquide surnageant a été amené a s'écouler pour obtenir l'eau traitée et l'on a mesuré les valeurs décrites ci-après.
La valeur obtenue par l'analyse effectuée au moment où chaque eau a été recueillie, a été utilisée comme chacune des valeurs initiales.
Les résultats satisfaisants tels que ceux indiqués dans les graphiques de la figure 18 ont été obtenus pour l'elimination de P et de N, ainsi que des algues (résultats substitues par le facteur de transmission de la lumière). Les résultats de l'experience lors du traitement de dilution à écoule-
<Desc/Clms Page number 31>
ment continu sont indiqués dans le tableau 7.
TABLEAU 7
EMI31.1
<tb>
<tb> Objet <SEP> d'analyse <SEP> Eau <SEP> d'un <SEP> Eau
<tb> étang <SEP> à <SEP> traitee
<tb> poissons
<tb> (eau <SEP> non
<tb> traitée)
<tb> Concentration <SEP> en <SEP> ions
<tb> hydrogène <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP> 6, <SEP> 1
<tb> (Température <SEP> de <SEP> l'eau) <SEP> OC <SEP> 20 <SEP> 20
<tb> Substance <SEP> en <SEP> suspension <SEP> mg/l <SEP> 400 <SEP> 2, <SEP> 0
<tb> Demande <SEP> chimique
<tb> d'oxygène <SEP> (COD) <SEP> mg/l <SEP> 32 <SEP> 7, <SEP> 2
<tb> Demande <SEP> biologique
<tb> d'oxygène <SEP> (BOD) <SEP> mg/l <SEP> 137 <SEP> 2, <SEP> 5
<tb> Teneur <SEP> totale <SEP> en
<tb> phosphore <SEP> mg/l <SEP> 13, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 02
<tb> Teneur <SEP> totale <SEP> en
<tb> azote <SEP> mg/l <SEP> 9, <SEP> 24 <SEP> 2, <SEP> 56
<tb> Visibilité <SEP> degrés <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> > 30
<tb> Chlorophylle <SEP> A <SEP> 2 <SEP> 1.
<SEP> 830 <SEP> 3. <SEP> 3
<tb> Algues <SEP> nombre/ml <SEP> 37 <SEP> x <SEP> 105 <SEP> 2. <SEP> 100
<tb> Température <SEP> pour
<tb> l'eau <SEP> recueillie <SEP> C <SEP> 26, <SEP> 0 <SEP> 26, <SEP> 0
<tb>
L'eau traitée obtenue par l'experience du traitement de dilution à écoulement continu de l'exemple 7 a été à nouveau diluée avec l'eau
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de l'étang & poissons (X 11 X 5 à X 11 X 50) et les flocons ont été formés de la même manière.
On a mesuré T. P et T. N subsistant dans le liquide surnageant, de meme que le facteur de transmission de la lumière, confirmant ainsi l'effet subsistant dans l'eau de traitement diluée à 11 fois. D'après les résultats indiqués en bas de la figure 17, il
<Desc/Clms Page number 32>
a été prouvé que les eaux diluées avaient un pouvoir résiduel adéquat.
En ce qui concerne l'effet de l'eau traitée, dans le cas de l'eau d'effluent + l'eau de traitement d'effluent + 50 parties par million de gel, cet effet a été efficace jusqutà une dilution de 550 fois et, dans le cas de l'eau d'effluent + eau de mer, il a été efficace jusqutà une dilution de 330 fois.
D'après les exemples décrits ci-dessus, on a tiré les conclusions suivantes :
1. Lorsqu'un élément a un pH inférieur pour la production d'hydroxydes, il a une plus forte tendance à l'élimination des ions, mais meme un é1ément produisant des hydroxydes dans le domaine alcalin, a tendance A éliminer les ions, bien que le traitement de la présente invention soit effectué dans le domaine acide faible.
2. Les tendances et les effets observés dans le procédé de la presente invention sont communs au traitement en discontinu et au traitement en continu.
3. Dans le traitement de la présente invention, meme des traces de cations deviennent un dép6t et cette tendance se manifeste tout parti- eulièrement dans un élément produisant des hydroxydes à un bas pH.
4. Dans le traitement de la présente invention, des cations sont tout d'abord flocules et une partie d'anions sont adsorbés et flocules par les cations au moment de la floculation de ces derniers, si bien que les cations et une partie des anions sont éliminés d'une eau à traiter.
5. Dans le traitement de la présente invention, il est essentiel qu'une quantité appropriée
<Desc/Clms Page number 33>
de cations (de préférence, 1 à 5 parties par million de Fe, d'Al ou analogues, cependant que cette quantité peut être modifiée et que l'on peut utiliser d'autres cations) est contenue dans une eau à traiter ou une eau traitée. En conséquence, en consideration du temps de traitement, du procédé, de la concentration des ions dans 1'eau à traiter, de la concentration des ions dans 1'eau traitée, et analogues, au besoin, on ajoute des traces de cations avant le traitement.
6. Dans le traitement de la présente invention, il est essentiel qu'une quantité nécessaire de protons, calcules sur la quantité de cations, existe dans l'eau à traiter ou l'eau de traitement (la quantité de protons dans l'eau de traitement est réglée par le temps de traitement sur la base
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du pH envisagé).
7. Suite à ltexamen de la capacité de traitement de purification subsistant dans l'eau de traitement (dilution : 11 fois) obtenue par le traitement à écoulement continu, on a trouvé que les protons subsistant dans l'eau d'effluent de traitement avaient un pouvoir résiduel jusqu t à une dilution de 50 fois (dilution de 550 fois en termes d'eau non traitée) et que tant les ions que les protons résiduels contenus dans l'eau de mer mixte de traitement avaient un pouvoir résiduel jusqu'à une dilution de 30 fois. Lorsque l'eau de mer mixte de traitement a été diluée à 50 fois, le rapport de P éliminé a été fortement réduit.
On considère que ceci résulte du fait que la quantité de cations devient insuffisante suite a la formation de flocons.
8. D'après la comparaison entre les valeurs caractéristiques avant et après l'essai
<Desc/Clms Page number 34>
d'écoulement en continu, on a observé un effet très efficace sur l'élimination de BOD, de T. P., des algues et de la chlorophylle A.
Exemple 8
Traitement d'eaux résiduaires de réalisations techniques, d'eaux de rivières et d'eaux
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vives de sources contenant toutes de l'argile (notamment des eaux contenant de la bentonite).
(Eaux échantillons).
1. Eau de rivière de"Shimane Prefecture".
2. Eau résiduaire provenant d'un chantier de cons- truction entre montagnes ä"Shimane Prefecture".
3. Eau résiduaire provenant d'un chantier de cons- truction entre montagnes à "Aichi Prefecture".
4. Eau résiduaire provenant d'un chantier de cons- truction souterraine à "Himeji City".
5, Eau résiduaire provenant d'un chantier de cons- truction entre collines dans les faubourgs de Himeji City.
6. Eau de source vive de Kanuma City.
7. Eau de source vive de Hiuga City.
(Preparation d'une eau de traitement)
On a plongé 1 kg de cristobalite naturelle (granularite : < 20 mm) dans un-litre d'une eau de rivière de type général et on l'y a maintenue pendant 6 heures à la densité de flux magnétique maximale de 230 G dans un réservoir afin de dissoudre complètement les protons dans l'eau. L'eau ainsi obtenue avait un pH de 4, 5. Ensuite, on a ajouté
EMI34.2
3 parties par million d'ions Fe ou d'ions Al à l'eau contenant les protons dissous, afin d'en régler la fonction. De la sorte, on a obtenu une eau de traitement.
<Desc/Clms Page number 35>
(Niveau d'experience).
EMI35.1
<tb>
<tb>
1. <SEP> Eau <SEP> échantillon <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> + <SEP> eau <SEP> de <SEP> traitement <SEP> 2 <SEP> ml
<tb> 2. <SEP> " <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> + <SEP> 11 <SEP> 5 <SEP> ml
<tb> 3. <SEP> 11 <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> +"5 <SEP> ml
<tb> 4. <SEP> " <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> + <SEP> " <SEP> 3 <SEP> ml
<tb> 5. <SEP> " <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> + <SEP> " <SEP> 3 <SEP> ml
<tb> 6. <SEP> " <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> + <SEP> " <SEP> 2 <SEP> ml
<tb> 7."7, <SEP> 1 <SEP> l <SEP> +" <SEP> 2 <SEP> ml
<tb>
(Expérience de traitement de l'eau contenant de l'argile).
On a ajouté l'eau de traitement selon la présente invention à une eau boueuse contenant
EMI35.2
de la bentonite A l'état dissous ou à l'étant colloi- dal, notamment une eau résiduaire de réalisations techniques, une eau de rivière et une eau de source vive contenant de l'argile et, après l'addition, on a amené le pH dans un domaine neutre. On a mélangé légèrement immédiatement après l'addition et à nouveau deux minutes plus tard. Ensuite, on a maintenu le mélange au repos de telle sorte que les cations et les substances colloldales contenus dans l'eau se transforment en un sédiment et en précipités analogues à des flocons. La vitesse de sédimentation des précipités ainsi formés était de 30 cm/30 minutes. Un temps de séjour au repos de 60 minutes dans un réservoir de précipitation était suffisant.
(Résultats des mesures)
Les valeurs mesurées pour chaque ingredient avant et après le traitement sont reprises dans le tableau 8. Les valeurs obtenues après le traitement sont des valeurs d'analyse de l'eau surnageante.
<Desc/Clms Page number 36>
TABLEAU 8
EMI36.1
<tb>
<tb> Echan-Avant <SEP> et <SEP> Visi- <SEP> pH <SEP> SiO2 <SEP> CaO <SEP> MgO <SEP> Al2O <SEP> T.Fe
<tb> tillon <SEP> apres <SEP> le <SEP> bilité <SEP> (ppm) <SEP> (ppn) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm)
<tb> traite- <SEP> (cm)
<tb> ment
<tb> 1 <SEP> Avant <SEP> 38 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 26 <SEP> 16, <SEP> 2 <SEP> 7, <SEP> 2 <SEP> 12 <SEP> 0, <SEP> 22
<tb> 1 <SEP> Apres <SEP> 50 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP> (10 <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP> < <SEP> ! <SEP> 0, <SEP> 01
<tb> 2 <SEP> Avant <SEP> 12 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> 650 <SEP> 44, <SEP> 0 <SEP> 16, <SEP> 7 <SEP> 77 <SEP> 0, <SEP> 37
<tb> 2 <SEP> Après <SEP> > 50 <SEP> 6,3 <SEP> < 10 <SEP> 29,2 <SEP> 10,1 <SEP> < 1 <SEP> 0,01
<tb> 3 <SEP> Avant <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 9, <SEP> 9 <SEP> 930 <SEP> 36, <SEP> 4 <SEP> 18, <SEP> 2 <SEP> 115 <SEP> 0.
<SEP> 22
<tb> 3 <SEP> Apres <SEP> > 50 <SEP> 6,3 <SEP> < 10 <SEP> 25,2 <SEP> 11,6 <SEP> < 1 <SEP> 0,01
<tb> 4 <SEP> Avant <SEP> 22 <SEP> 9, <SEP> 2 <SEP> 350 <SEP> 77, <SEP> 2 <SEP> 25, <SEP> 3 <SEP> 89 <SEP> 0, <SEP> 54
<tb> 4 <SEP> Après <SEP> > 50 <SEP> 6,4 <SEP> < 10 <SEP> 50,4 <SEP> 16,4 <SEP> < 1 <SEP> 0,02
<tb> 5 <SEP> Avant <SEP> 26 <SEP> 8, <SEP> 9 <SEP> 330 <SEP> 56, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 9 <SEP> 95 <SEP> 0, <SEP> 67
<tb> 5 <SEP> Après) <SEP> > 50 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> < 10 <SEP> 37, <SEP> 6 <SEP> 11, <SEP> 1 <SEP> (1 <SEP> 0, <SEP> 01
<tb> 6 <SEP> Avant <SEP> 12 <SEP> 9. <SEP> 3 <SEP> 55 <SEP> 44, <SEP> 2 <SEP> 11.
<SEP> 5 <SEP> 45 <SEP> 0, <SEP> 33
<tb> 6 <SEP> Apres <SEP> > 50 <SEP> 6,5 <SEP> < 10 <SEP> 31,5 <SEP> 8,0 <SEP> < <SEP> 0,01
<tb> 7 <SEP> Avant <SEP> 15 <SEP> 8, <SEP> 8 <SEP> 70 <SEP> 37, <SEP> 5 <SEP> 18, <SEP> 6 <SEP> 33 <SEP> 0, <SEP> 21
<tb> 7 <SEP> Après) <SEP> > 50 <SEP> 6,4 <SEP> < 10 <SEP> 25,5 <SEP> 12,1 <SEP> < 1 <SEP> 0,01
<tb>
ppm = parties par million
D'après les résultats ci-dessus de l'expérience, on a trouvé que le vieillissement était nécessaire pour précipiter et former des ions de métaux alcalino-terreux à partir de l'eau contenant de la bentonite, cependant que d'autres cations, solides en suspension et substances colloïdales se transforment rapidement en précipités analogues à des flocons qu'il convient de séparer et d'éliminer.
Exemple 9
Evacuation des eaux d'égouts moyennant un entratnement par mélange à écoulement continu.
(Eau échantillon)
Eau entrant dans l'installation d'évacuation des eaux d'égouts de"Himeji City".
(Préparation de l'eau de traitement).
<Desc/Clms Page number 37>
On a plongé 10 kg de cristobalite naturelle (granularité : < 20 mm) dans 15 litres d'eau d'effluent de l'installation d'évacuation ci-dessus et on l'y a maintenue pendant 6 heures à la densité de flux magnétique maximale de 230 G dans un réservoir afin de dissoudre complètement les protons dans l'eau. Dans ce cas, le pH de l'eau était de 4, 45. Ensuite, à cette eau contenant des protons dissous, on a ajoute 2 parties par million d'ions Fe ou d'ions Al et on en a réglé la fonction. Dès lors, on a obtenu une eau de traitement qui était une eau contenant des protons dissous.
(Evacuation des eaux d'égouts moyennant un entraînement par melange à écoulement continu).
On a évacué continuellement une eau d'égout non traitée et une eau contenant des protons dissous à des debits de 10 l/h et de 0, 02 l/h respectivement, A partir d'un réservoir d'eau non traitée d'une capacité de 100 l et d'un réservoir d'eau de traitement, respectivement. Ensuite, on a fait passer l'eau mixte dans un réservoir de precipitation d'une capacité de 20 litres pour effectuer le vieillissement de précipitation et de Sedimentation.
'Bien que liteau surnageante ait été déchargée continuellement (eau d'égout après traitement), les précipités ont été retirés par le fond du réservoir de précipitation par pompage et ils ont été acheminés dans un réservoir de filtration à sable dans lequel on a séparé l'eau filtrée et les précipités. L'eau filtrée a été évacuée.
La capacité du réservoir de précipitation a été calculée pour prendre, comme énoncé, un temps de 120 minutes en multipliant par le coefficient de sécurité de 200%.
<Desc/Clms Page number 38>
(Resultats des mesures)
Les valeurs de chaque ingrédient de l'eau d'égout non traitée et de l'eau d'effluent après traitement ont été mesurées par "Environment Measuring Station". Les résultats des mesures sont indiqués dans le tableau 9.
TABLEAU 9
EMI38.1
<tb>
<tb> Ingrédient <SEP> pH <SEP> BOD <SEP> T.N <SEP> T.P <SEP> SS <SEP> Colonie <SEP> Visi- <SEP> Tem-
<tb> échantillon <SEP> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> de <SEP> Colon <SEP> bi- <SEP> péBacillus <SEP> lite <SEP> ra-
<tb> (n/ml) <SEP> (cm) <SEP> ture
<tb> de
<tb> l'eau
<tb> ( C)
<tb> Eau
<tb> d'égout
<tb> non
<tb> traitée <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 186 <SEP> 45 <SEP> 4, <SEP> 38 <SEP> 68, <SEP> 0 <SEP> 34X103 <SEP> 8 <SEP> 26
<tb> Eau
<tb> degout
<tb> traitée <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> 24 <SEP> 22 <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 6X102 <SEP> 30 <SEP> 26
<tb> Pourcentage
<tb> d'élimination <SEP> (%) <SEP> - <SEP> 87 <SEP> 51 <SEP> 99 <SEP> 99 <SEP> 95 <SEP> 22 <SEP> -
<tb> (meilleure
<tb> profondeur)
<tb>
ppm = parties par million.
D'après les résultats ci-dessus de l'expé- rience, on a trouvé que l'on observait un effet de traitement particulièrement élevé pour BOD, T. P, SS, la colonie de Colon Bacillus et la visibilité.
Lors de l'evacuation conventionnelle des eaux d'égouts, un traitement tertiaire (moyennant le procédé de precipitation par agrégation, le
<Desc/Clms Page number 39>
procédé de cristallisation au phosphate de calcium, etc. ) est necessaire après avoir effectué les bio- traitements primaires et secondaires, tandis que la fonction de déphosphoration est assez insuffisante.
Selon la présente invention, seul un traitement primaire suffit et l'opération est cependant simple, tandis que le niveau de qualité de l'eau traitée correspond à celui d'une eau ayant subi un traitement tertiaire.
En particulier, en ce qui concerne l'effet de déphosphoration, la présente invention est incomparablement supérieure a n'importe quelle autre technique. L'eau traitée est incolore, elle possède une bonne transparence et elle est presque inodore.
Exemple 10. Séparation d'ions Fe, d'ions Al et/ou de SS.
La substance minérale cristalline libérant des protons contenant de l'eau de cristallisation, que l'on utilise dans cette forme de réalisation. est la cristobalite naturelle d'une granularité inférieure à 20 mm et contenant 87, 2% de Six 2 et 5, 25% d'eau de cristallisation.
En ce qui concerne l'eau échantillon, on a utilisé : l'eau d'écoulement de la rivière Ii, (2) l'eau de source vive du district d'Izumo et (3) une solution formée dans un procédé sidérurgique.
On a plongé 1 kg de cristobalite naturelle dans un litre d'eau (pH : 7, 0) pendant 3-8 heures de façon à décharger complètement les protons dans l'eau et les y dissoudre. Dans ce cas, le pH de l'eau dans laquelle on a dissous les protons, était de 5, 20 lorsqu'on a laisse l'eau pendant 3 heures et de 4, 05 lorsqu'on a laisse l'eau pendant 8 heures. Ensuite, on a retiré l'eau et
<Desc/Clms Page number 40>
on en a ajouté 10 ml et 100 ml à 1 litre de chaque eau échantillon (1), (2) et (3) ci-dessus. On a laisse ce mélange au repos pendant 60 minutes.
L'ion Fe, l'ion Al ou SS dans l'eau et en solution ont précipité modérément à mesure qu'ils se sont transformés en précipités analogues à des flocons. Le liquide surnageant a manifesté une nette tendance à l'élimination de l'ion Fe, de l'ion Al ou des SS.
L'eau non traitée ou la solution non traitées de même que l'eau traitée ou la solution traitée ont été toutes analysées par le procédé JIS. Les résultats de l'analyse sont repris dans le tableau 10.
<Desc/Clms Page number 41>
TABLEAU 10
EMI41.1
<tb>
<tb> Echantillon <SEP> Eaucontenant <SEP> pH <SEP> Icns <SEP> Fe <SEP> Ions <SEP> Al <SEP> SS
<tb> des <SEP> protons <SEP> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm)
<tb> dissous
<tb> pH <SEP> ml/l <SEP> Début <SEP> Fin <SEP> Débout <SEP> Fin <SEP> Début <SEP> Fin <SEP> Début <SEP> Fin
<tb> Eau <SEP> d'écoule- <SEP> 1 <SEP> 5,20 <SEP> 10 <SEP> 7, <SEP> 51 <SEP> 6, <SEP> 82 <SEP> 1, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 62 <SEP> 3, <SEP> 32 <SEP> 0, <SEP> 18 <SEP> 2, <SEP> 11 <SEP> 0, <SEP> 6
<tb> ment <SEP> de <SEP> A <SEP> 2 <SEP> 5, <SEP> 20 <SEP> 100 <SEP> 7,51 <SEP> 6,70 <SEP> 1,10 <SEP> 0,01 <SEP> 3,22 < 0,1 <SEP> 2,11 <SEP> < 0,2
<tb> la <SEP> rivière <SEP> 1 <SEP> 4, <SEP> 05 <SEP> 10 <SEP> 7, <SEP> 12 <SEP> 6, <SEP> 45 <SEP> 0, <SEP> 85 <SEP> 0, <SEP> 55 <SEP> 2, <SEP> 16 <SEP> 0, <SEP> 77 <SEP> 2, <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 6
<tb> Ii <SEP> B <SEP> 2 <SEP> 4,
<SEP> 05 <SEP> 100 <SEP> 7,12 <SEP> 6,22 <SEP> 0,85 <SEP> 0,01 <SEP> 2,16 < 0,1 <SEP> 2,20 <SEP> < 0,2
<tb> Eau <SEP> de <SEP> sour- <SEP> 1 <SEP> 5, <SEP> 20 <SEP> 10 <SEP> 9,86 <SEP> 6,70 <SEP> 3,33 <SEP> 0,71 <SEP> 16,1 <SEP> 10,6 <SEP> 18,5 <SEP> 10,5
<tb> ce <SEP> vive <SEP> du <SEP> A <SEP> 2 <SEP> 5, <SEP> 20 <SEP> 100 <SEP> 9,86 <SEP> 6,56 <SEP> 3,33 <SEP> 0,01 <SEP> 16,1 < 0,1 <SEP> 18,5 <SEP> 0,8
<tb> district <SEP> 1 <SEP> 4, <SEP> 05 <SEP> 10 <SEP> 9,99 <SEP> 6,49 <SEP> 2,15 <SEP> 0,62 <SEP> 22,4 <SEP> 3,5 <SEP> 22,2 <SEP> 2,5
<tb> d'Izumo <SEP> B <SEP> 2 <SEP> 4, <SEP> 05 <SEP> 100 <SEP> 9,99 <SEP> 6,30 <SEP> 2,15 <SEP> 0,01 <SEP> 22,4 < 0,1 <SEP> 22,2 <SEP> < 0,2
<tb> Solution <SEP> 1 <SEP> 5, <SEP> 20 <SEP> 10 <SEP> 5,55 <SEP> 5,31 <SEP> 25,2 <SEP> 3,10 <SEP> 31,2 <SEP> 3,61 <SEP> 46,2 <SEP> 1,1
<tb> formée <SEP> dans <SEP> A <SEP> 2 <SEP> 5,
<SEP> 20 <SEP> 100 <SEP> 5,55 <SEP> 5,10 <SEP> 25,2 <SEP> 0,20 <SEP> 31,2 < 0,1 <SEP> 46,2 <SEP> 0,5
<tb> un <SEP> procédé <SEP> 1 <SEP> 4, <SEP> 05 <SEP> 10 <SEP> 8,32 <SEP> 6,33 <SEP> 11,6 <SEP> 1,05 <SEP> 33,5 <SEP> 1,10 <SEP> 63,4 <SEP> 0,7
<tb> sidérer- <SEP> 2 <SEP> 4, <SEP> 05 <SEP> 100 <SEP> 8,32 <SEP> 6,08 <SEP> 11,6 <SEP> 0,01 <SEP> 33,5 < 0,1 <SEP> 63,4 <SEP> < 0,2
<tb> gique
<tb>
<Desc/Clms Page number 42>
Exemple 11. Séparation de traces d'huile (Eau échantillon)
Eau contenant des traces d'huile au poste récepteur de l'Installation de traitement des eaux d'égouts municipales de Himeji.
(Procédé de donation de protons).
On a plongé 10 kg (granularité : (20 mm) de cristobalite naturelle dans 15 litres d'effluent d'un réservoir de l'installation de traitement pendant 6 heures à la densité de flux magnétique maximale de 230 G de façon à dissoudre complètement les protons dans l'eau dont le pH était de 4, 45.
On a ajouté 2 parties par million d'ions Fe ou Al à l'eau contenant des protons dissous et on en a réglé la fonction pour obtenir une eau de traitement qui était une eau contenant des protons dissous.
Des protons ont été donnés par cette eau contenant des protons dissous.
(Expérience de séparation de traces d'huile).
On a laissé s'écouler continuellement de l'eau contenant des protons dissous et des eaux d'égouts non traitées contenant des traces d'huile et on les a mélangées à des débits de 0, 02 l/h et 10 l/h respectivement, pour les introduire ensuite dans un réservoir de depot. Différents ions, solides en suspension, bactéries, etc. contenus dans les eaux d'égouts ont été déposés sous forme de précipites analogues à des flocons. Lorsqu'on a laissé les précipités analogues à des flocons tels quels pendant 120 minutes, des traces d'huile se sont élevées jusqu'à la surface et on les a séparées.
(Résultats des mesures)
Les valeurs mesurées pour chaque ingrédient avant et après le traitement étaient celles reprises dans le tableau 11.
<Desc/Clms Page number 43>
Remarque : Les valeurs après traitement sont des valeurs mesu-
EMI43.1
rées pour l'eau surnageante.
TABLEAU 11
EMI43.2
<tb>
<tb> Ingrédient <SEP> Extrait <SEP> de <SEP> Visibilité <SEP> TempéraEchantillon <SEP> pH <SEP> n-hexane <SEP> (cm) <SEP> ture <SEP> de
<tb> (parties <SEP> par <SEP> l'eau
<tb> million) <SEP> (oye)
<tb> Eau <SEP> d'égout
<tb> non <SEP> traitée <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP> 8 <SEP> 26
<tb> Eau <SEP> d'égout
<tb> traitée <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> < <SEP> 0,5 <SEP> > 30 <SEP> 26
<tb> Pourcentage
<tb> d'élimination- > 99 <SEP> > 22
<tb> (profondeur
<tb> améliorée)
<tb>
D'après les valeurs d'extrait de n-hexane et le degré de visibilité, il est evident que l'huile existant dans l'eau non traitée à l'état de solution ou d'émulsion a été séparée et éliminée à un taux très élevé.
Exemple 12 Séparation de traces d'huile (Eau échantillon)
Eau résiduaire générale contenant des traces d'huile partiellement en émulsion et partiellement en huile soluble dans l'eau.
(Procédé de donation de protons) 1. Les protons ont été donnés par l'eau de l'exemple
11 contenant des protons dissous.
2. Les protons ont été donnés directement par de la cristobalite naturelle.
(ExDérience de séparation de traces d'huile).
<Desc/Clms Page number 44>
1. On a ajouté 2 ml d'eau contenant des protons dissous à un litre d'eau échantillon en vue du mélange. On a réglé le mélange à un pH de 7, 1 et on l'a laissé au repos pendant 60 minutes, tandis que les précipités formés ont été déposés et qu'une huile a été amenée à s'élever à la surface sous forme de gouttes.
2. On a plongé 500 g de cristobalite naturelle (granularité : < 20 mm) dans un litre d'eau échantillon et on les a laissées toutes deux au repos pendant 120 minutes dans un ré- servoir à une densité de flux magnétique maxi- male de 220 G. On a réglé le pH après traite- ment à 6, 4 et l'on a amené des traces d'huile AL s'élever AL la surface sous forme de gouttes, puis on les a séparées.
(Résultats des mesures)
On a mesuré le pH, l'extrait de n-hexane et le degré de trouble de l'eau non traitée et de l'eau traitée de 1 et 2 ci-dessus. Les valeurs mesurées sont reprises dans le tableau 12. Les
EMI44.1
valeurs après traitement étaient des valeurs mesurées pour l'eau surnageante.
<Desc/Clms Page number 45>
TABLEAU 12
EMI45.1
<tb>
<tb> Ingrédient <SEP> Extrait <SEP> de <SEP> Degré <SEP> de <SEP> TempéraEchantillon <SEP> pH <SEP> n-hexane <SEP> trouble <SEP> ture <SEP> de
<tb> (parties <SEP> ( ) <SEP> l'eau
<tb> par <SEP> million) <SEP> (oye)
<tb> Eau <SEP> d'égout
<tb> générale <SEP> non
<tb> traitée <SEP> contenant <SEP> de
<tb> l'huile <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> < 0,5 <SEP> 18 <SEP> 27
<tb> Eau <SEP> traitée
<tb> additionnée
<tb> d'eau <SEP> contenant <SEP> des <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> < 0,5 <SEP> < 1 <SEP> 27
<tb> protons
<tb> dissous
<tb> Eau <SEP> traitée
<tb> dans <SEP> laquelle
<tb> a <SEP> été <SEP> plongée
<tb> de <SEP> la <SEP> cristobalite <SEP> 6, <SEP> 4 <SEP> < 0, <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 27
<tb>
En raison des traces d'huile,
la quantité d'extrait de n-hexane était inférieure AL 0, 5 partie par million dans n'importe quelle eau échantillon et l'on nla trouvé aucune différence entre les valeurs caractéristiques avant et après traitement mais, concernant l'élévation de gouttes d'huile à la surface et le degré de trouble, on a trouvé une grande différence entre les valeurs numériques avant et après traitement, si bien qu'il a été determine que des traces d'huile contenues dans l'eau en solution ou sous forme d'une émulsion ont été séparées.
Dans l'un ou l'autre des procédés de séparation 1 et 2 ci-dessus, tandis que des traces
<Desc/Clms Page number 46>
d'huile contenues dans l'eau se sont élevées à la surface sous forme de gouttes et qu'elles ont été séparées, l'emulsion s'est dissipée et, dès lors, l'huile a été séparée complètement de l'eau.
D'après les valeurs mesurées pour le degré de trouble, on a pu constater que le procédé de séparation 1 (traitement de dilution) était extremement efficace pour séparer des traces d'huile contenues dans l'eau en solution ou sous forme d'une émulsion.
Exemple 13 Separation de protéines et de traces d'huile (Eau échantillon) 1. Eau contenant de l'albumen.
2. Eau de pisciculture (y compris l'eau de mer).
3. Eau de traitement des produits alimentaires (eau contenant des protéines hydrosolubles).
4. Eau contenant des protéines végétales.
(Procédé de donation de protons).
On a plongé 10 kg de cristobalite naturelle (granularité : < 20 mm) dans 15 litres d'eau d'effluent provenant d'un réservoir d'une installation de traitement des eaux d'égouts et on l'a laissée pendant 6 heures à une densité de flux magnétique maximale de 230 G pour dissoudre complètement les protons dans l'eau. Le pH de l'eau ainsi obtenue était de 4, 45. On a ajouté 2 parties par million d'ions Fe ou d'ions Al à cette eau contenant des protons dissous et on en a réglé la fonction pour obtenir une eau de traitement qui était une eau contenant des protons dissous. Les protons ont été donnés par cette eau.
(Expérience de séparation de protéines et de traces d'huile).
On a ajouté 1-5 ml de l'eau ci-dessus
<Desc/Clms Page number 47>
contenant des protons dissous à un litre de chacun des quatre types d'eaux échantillons en vue de former un mélange. On a réglé ce mélange à un pH se situant dans 11 intervalle allant de 6, 1 à 6, 8 et on l'a laisse au repos pendant environ 60 minutes jusqu'à Sedimentation. On a séparé les protéines par sédimentation et l'on a séparé
EMI47.1
les traces d'huile en les amenant à s'élever jusqu'à la surface sous forme de gouttes. L'eau surnageante a été mesurée comme eau traitée.
Lors de ce traitement, on a réglé le pH par de l'eau contenant des protons dissous, tandis que l'on a précipité les protéines et autres substances contenues dans l'eau. Afin de déterminer si l'on peut provoquer la precipitation en réglant le pH par n'importe quel autre procédé, on a réglé le-pH en utilisant du HC1 On, de l'a
EMI47.2
cide L-ascorbique (10% en poids/volume) et du H So IN mais 2 4. 3 il ne s'est formé aucun précipité. De ce fait, il a été determine que le phénomène de precipitation des protéines contenues dans l'eau était une réaction ne pouvant etre déclenchée que par le procédé cidessus de donation de protons.
(Résultats des mesures)
Les valeurs mesurées pour chaque ingrédient avant et après le traitement sont reprises dans le tableau 13. Les valeurs après traitement sont des valeurs d'analyse de l'eau surnageante.
<Desc/Clms Page number 48>
EMI48.1
TABLEAU 13
EMI48.2
<tb>
<tb> Ingrédient <SEP> Extrait <SEP> de <SEP> Degré <SEP> Pro- <SEP> TempéEchantillon <SEP> pH <SEP> n-hexane <SEP> de <SEP> téi- <SEP> rature
<tb> (parties <SEP> trou-nes <SEP> de
<tb> par <SEP> mil- <SEP> ble <SEP> (ppm) <SEP> l'eau
<tb> lion) <SEP> ( ) <SEP> ( C)
<tb> Eau <SEP> non <SEP> traitée
<tb> contenant <SEP> de
<tb> l'albumen <SEP> 6,8 <SEP> < 0,5 <SEP> 27 <SEP> 34 <SEP> 27
<tb> Eau <SEP> traitée
<tb> contenant <SEP> de
<tb> l'albumen <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> < 0, <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 27
<tb> Eau <SEP> de <SEP> pisciculture <SEP> non
<tb> traitée <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> < 0,
5 <SEP> 20 <SEP> 61 <SEP> 27
<tb> Eau <SEP> de <SEP> pisciculture <SEP> traitée <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> (0, <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 27
<tb> Eau <SEP> non <SEP> traitée
<tb> de <SEP> traitement <SEP> des
<tb> produits <SEP> alimentaires <SEP> contenant
<tb> des <SEP> protéines
<tb> solubles <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> (0, <SEP> 5 <SEP> 8 <SEP> 136 <SEP> 27
<tb> Eau <SEP> traitée <SEP> de
<tb> traitement <SEP> des
<tb> produits <SEP> alimentaires <SEP> contenant <SEP> des <SEP> protéines
<tb> solubles <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> < 0, <SEP> 5 <SEP> < 1 <SEP> 8 <SEP> 27
<tb> Eau <SEP> non <SEP> traitée
<tb> contenant <SEP> des
<tb> protéines <SEP> végétales <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> 18 <SEP> 88 <SEP> 27
<tb>
<Desc/Clms Page number 49>
EMI49.1
TABLEAU 13 (suite)
EMI49.2
<tb>
<tb> Ingrédient <SEP> Extrait <SEP> de <SEP> Degré <SEP> Pro- <SEP> TempéEchantillon <SEP> pH <SEP> n-hexane <SEP> de <SEP> tei-rature
<tb> (parties <SEP> trou-nes <SEP> de
<tb> par <SEP> mil- <SEP> ble <SEP> (ppm) <SEP> l'eau
<tb> lion) <SEP> (o) <SEP> (OC)
<tb> Eau <SEP> traitée
<tb> contenant <SEP> des
<tb> proteines <SEP> vegetales <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> < 0, <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 6 <SEP> 27
<tb>
Dans n'importe quelle eau traitée, il s'est produit une bonne sédimentation par coagulation de protéines, lesquelles ont pu être séparées et récupérées d'un système d'eau.
(Pourcentage de récupération : 92-95%)
Concernant la séparation de traces d'huile à moins de 0, 5 partie par million, la valeur numérique n'a pu etre mesurée, mais la séparation de ces traces a été démontrée par le fait que des gouttes d'huile se sont élevées à la surface et que le degré de trouble a diminué considérablement.
La séparation de traces d'huile est démon- trée par la différence intervenant dans les valeurs mesurées (avant et après traitement) de l'extrait de n-hexane pour l'eau contenant des protéines vege- tales.
Exemple 14
Les figures 1 à 4 illustrent les formes
EMI49.3
de réalisation d'un appareil de la présente invention.
'" La figure 1 représente un appareil de purification d'eau dans lequel on utilise la conduite d'eau (conduite de passage) (1) elle-meme comme réservoir de traitement. La bobine (2) est enroulée autour
EMI49.4
de la conduite d'eau (1) et elle est excit6e pour
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appliquer unchajt) p magnetique dans cette dernière.
La densité de flux magnétique est déterminée par le nombre de spires de la bobine. On place de la cristobalite (6) dans la conduite d'eau (1), un revetement isolé (5) étant prévu sur la face extérieure de la bobine (2). De l'eau non traitée (7) est amenée à s'écouler dans la conduite d'eau (1) et elle subit un champ magnétique suite à l'excitation de la bobine afin d'être purifiée. Un
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p jet d'air de 2 à 5 kg/cm2 et/ou de l'eau est projetée periodiquement par les buses de nettoyage (4) afin de laver la cristobalite et analogues. Les flocons sont séparés dans le réservoir de filtration, le réservoir de depot ou un réservoir de séparation par induction.
La figure 2 illustre un appareil de purification d'eau dans lequel on utilise un réservoir d'écoulement d'eau (l) comme reservoir de traitement.
11 s'agit là d'un exemple d'appareil dans lequel on utilise des aimants à disques (3) (agent liant en matière plastique + aimant de ferrite). Sur l'aimant (3), les poles N et les poles S sont disposes alternativement, l'écartement optimum entre les aimants étant de 2 à 3 cm. Ils sont disposés de façon à établir le plus possible la moyenne de la répartition du flux magnétique. La configuration, la densité de flux magnétique et d'autres caractéristiques analogues de l'aimant (3) sont choisies librement de façon qu'elles soient appropriées pour un champ magnétique fort. L'eau non traitée (7) est amenée à s'écouler dans le réservoir d'écoulement d'eau (1) afin de la traiter.
Un
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0 jet d'air de 2 à 5 kg/cm2 et/ou de l'eau est projeté périodiquement par les buses de nettoyage (4) pour laver les flocons adhérant aux surfaces de la cris-
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tobalite (6) et des aimants (3). Les flocons et les colloldes formés sont traités de la même manière qu'en figure 1.
La figure 3 illustre un appareil de purification d'eau dans lequel on utilise le réservoir d'écoulement d'eau (l) comme reservoir de traitement, ainsi que des feuilles magnétiques (3) comportant des poles N et S qui y sont disposés en alternance.
La feuille magnétique (3) est une feuille de matière plastique magnétisée et il est possible de lui conférer une densité de flux magnétique choisie librement. Les poles N et S sont disposés en une configuration réticulée, l'écartement optimum entre les feuilles magnétiques (3) étant de 2 à 3 cm.
Ces feuilles sont appropriées pour un faible champ magnétique et elles accélèrent la croissance des flocons. Bon nombre de produits ayant une intensité
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de 180 à 160 G sont disponibles dans le commerce. p Un jet d'air de 2 à 5 kg/cm2 et/ou de l'eau est projeté périodiquement par les buses de nettoyage (4) afin de laver les flocons adhérant aux surfaces de la cristobalite (6) et des feuilles magnétiques (3). Les flocons et les colloides formés sont traités de la meme manière qu'en figure 1.
La figure 4 illustre un appareil de purification d'eau dans lequel on utilise le réservoir d'écoulement d'eau (1) comme réservoir de traitement et les feuilles magnétiques (3). La cristobalite est logee dans des cylindres rotatifs de retenue (8) (panier de cristobalite) comportant un corps constitué d'un filet. 11 est aisé d'enlever les flocons adhérant à la surface de la cristobalite en faisant tourner les cylindres retenant cette dernière, ainsi. qu'on le désire.
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Exemple 15
Les figures 5 et 6 illustrent des formes de réalisation de la présente invention. La figure 5 illustre schématiquement le procédé de traitement de l'eau dans lequel on adopteune méthode de dilution.
La figure 5 illustre schématiquement un procédé de traitement de l'eau dans lequel on adopte une méthode de dilution. En figure 5, le chiffre de référence (1) désigne un réservoir de traitement dans lequel on utilise de la cristobalite et un champ magnétique. Dans le réservoir de traitement (1), les protons sont libérés et un champ magnetique est mémorisé, permettant ainsi d'obtenir une eau de traitement. Le chiffre de référence (9) représente un réservoir de mélange dans lequel est établie une moyenne des protons et de la répartition d'un flux magnétique, et dans lequel également la floculation des cations progresse, les ions phosphate sont déposés, l'azote à l'état organique est adsorbé et déposé, au même titre que les algues.
Le chiffre de référence (10) désigne un réservoir de dépôt, de vieillissement et de séparation.
Le chiffre de référence (11) désigne un réservoir de filtration dans lequel sont séparés des dépôts tels que le phosphate d'aluminium, le phosphate de magnésium, le phosphate de calcium, le phosphate
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d'azote, le phosphate de fer, l'azote à l'état organique, les sels d'ammonium et les algues.
Ces substances séparées sont déshydratées dans un réservoir de déshydratation de depots (12) et elles sont utilisées comme engrais agricole. Le chiffre de référence (13) représente un réservoir en vue d'ajouter des cations dans le réservoir de traitement (1) ou le réservoir de mélange (9), selon le cas.
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La figure 6 représente schématiquement une installation d'essai dans laquelle on adopte la méthode de dilution.
En figure 6, les chiffres de référence 14, 1, 15,16, 17,9 et 10 désignent respectivement un réservoir d'eau non traitée, un réservoir de traitement par la cristobalite et un champ magnétique, un réservoir d'eau de mer et d'eau traitée, un réservoir d'eau traitée, une pompe de distribution constante, un réservoir de mélange et un réservoir de dépôt. Dans cette installation d'essai, comme eau non traitée, on utilise une eau d'effluent d'"Ebuna Housing Development".
Cette eau non traitée est traitée dans le réservoir (1) avec de la cristobalite et un champ magnétique, une partie de cette eau traitée étant introduite dans le réservoir d'eau de mer et d'eau traitée (15) sous forme d'eau traitée mixte constituée d'eau d'effluent d'"Ebuna Housing Development" (50%) plus de l'eau de mer (50%), le reste étant introduit dans le réservoir d'eau traitée (16) sous forme d'eau d'effluent traitée à "Ebuna Housing Development"meme. Ces deux types d'eaux traitées sont introduits respectivement dans deux réservoirs de mélange (9) (dont un a une capacité de 1, 8 litre et l'autre, une capacité de 4, 5 litres) A un débit de 150 ml/h via la pompe de distribution constante.
D'autre part, l'eau d'effluent A2 et l'eau non traitée de 11 installation de pisciculture B2 sont utilisées comme eau non traitée. L'eau d'effluent non traitée d'"Ebuna Housing Development" est introduite dans le réservoir de mélange (9) (A3) d'une capacité de 1, 8 litre contenant de l'eau traitée mixte, tandis que l'eau non traitée d'une installation de pisciculture est introduite dans le réservoir
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de mélange (9) (B3) d'une capacité de 4, 5 litres contenant l'eau traitée elle-même, chaque fois à un débit de 1. 500 ml/h.
Dans le réservoir de melange (9), sont effectuées la floculation des cations, la coprecipitation des ions phosphore, l'adsorption et la precipitation de l'azote organique, de même que l'adsorption et la précipitation des algues. Le vieillissement par précipitation et la séparation sont effectués dans le réservoir de depot (10) (A., B,), tandis que l'eau purifiée est évacuée.
POSSIBILITES D'APPLICATI0INDUSTRIELLES
Comme on le constate clairement d'après l'expose ci-dessus, selon la technique de traitement des eaux de la presente invention, il est possible de purifier toutes les eaux de l'environnement, d'adoucir l'eau dure ou de récupérer des substances utiles de façon à permettre un controle et une exploitation libres par une opération simple consistant à sélectionner la quantité de protons libérés) ou la quantité de protons libérés et l'intensité d'un champ magnétique. Dès lors, la technique de la présente invention produit un effet économique
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pour le traitement des eaux à peu de frais d'equipe- ment et de mise en service.
Selon la présente invention, il est possible d'éliminer, de réduire, de dissiper, d'inhiber la prolifération ou de récupérer P, N et d'autres cations, une partie des anions, des substances ayant subi une eutrophication, la chlorophylle, les algues, les bactéries, les protéines, les traces d'huile, etc. en sélectionnant la quantité de protonsjou la quantité de protons et l'intensité d'un champ magnétique.
Le procédé de traitement selon la présente
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invention présente une haute valeur pratique, étant donné qu'il est très rare d'incorporer des substances contaminantes secondaires produites en utilisant un adsorbant, un agent de floculation, un agent neutralisant, un agent oxydant, un agent réducteur ou analogues ou d'effectuer un biotraitement, sans compter que la quantité de boue formée est très faible.
En utilisant le procédé de traitement des eaux selon la présente invention, il est possible d'adoucir l'eau dure et d'éliminer les traces de métaux lourds et analogues que contiennent les effluents d'usine ou analogues. De même, il est possible de separer ou de récupérer les protéines ou les traces d'huile subsistant dans les eaux résiduaires. La présente invention permet également de séparer l'huile qui est contenue dans l'eau à traiter sous forme d'une émulsion ou d'une solution à l'état de traces qu'il était difficile de séparer jusqu'à présent même par le procédé de centrifugation.
L'eau hautement activée obtenue par le traitement de la présente invention empeche le fer de fondre hors de la paroi intérieure d'une conduite en acier et elle empêche également la formation d'hydroxyde de fer, inhibant ainsi le dépôt de précipités d'hydroxyde de fer dans la conduite, ce qui provoquerait un rétrécissement ou une obstruction à 1'intérieur de cette dernière.
Dans l'eau traitée selon la présente invention, l'activité des bactéries est supprimée et la formation d'algues vertes et analogues est empêchée.
Lorsqu'une quantité appropriée d'ion Fe et/ou d'ion Al est contenue dans une eau rési-
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duaire, on voit se manifester à la fois un effet de floculation vis-à-vis des algues vertes, ainsi qu'un puissant effet d'adsorption et de dépôt vis- à-vis de N de type NH4'de N sous forme organique, de P04 et analogues.
En diluant l'eau traitée obtenue selon la présente invention, c'est-à-dire l'eau de traitement, avec une eau à traiter et en prévoyant, au besoin, des cations, il est possible d'éliminer ceux-ci, une partie des anions, la chlorophylle, les algues et analogues hors de l'eau à traiter.
Lorsqu'on purifie une eau à traiter en la diluant avec l'eau de traitement, il est possible de purifier une grande quantité d'eau à traiter en traitant une faible quantité de celle-ci et, étant donné que le procédé de traitement est complet et que la purification peut être effectuée sans utiliser ni un agent chimique ni une force motrice, ce procédé peut être d'un grand intérêt, en parti- culier, pour la purification des eaux dans un large domaine.
La technique de traitement des eaux de la présente invention offre les multiples avantages décrits ci-dessus et ce, moyennant une opération simple, à peu de frais d'equipement et de mise en service, apportant ainsi une large contribution au domaine concerne ici.