CA1103171A - Appareil compact pour traitement continu d'un effluent aqueux contenant des hydrocarbures emulsionnes - Google Patents

Abstract

Appareil compact pour traitement continu d'un effluent aqueux contenant des hydrocarbures émulsionnés, en utilisant à la fois des produits filtrants grossiers et des produits coalesceurs oléophiles, constitué par une enveloppe cylindrique verticale munie de tubulures pour l'amenée de l'effluent et pour l'évacuation des hydrocarbures récupérés et de l'eau épurée, caractérisé par le fait que l'enveloppe est entièrement fermée pour fonctionner sous légère surpression.

Description

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La présente invention concerne un appareil compact pour traitement continu d'un effluent aqueux contenant des hydrocarbures émulsionnés; plus particulièrement destiné, ~ titre d'exemple, au traitement de déshuilage des fonds de cales de bateaux.
On connait des appareils pour séparer des hydrocarbures en émulsion dans l'eau, qui effectuent une séparation grossière des hydrocarbures et des matières en suspension en utilisant leur différence de densité par rapport ~ l'eau ou en mettant en oeuvre des phénomènes d'absorption ou de coalescence sur des chicanes métalliques. Les hydrocarbures sont alors recueillis par écrémage ou par débordement à la surface libre de l'effluent dans le ! ~;
séparateur où ils viennent surnager, tandis que les matières en suspension décantent dans le fond du séparateur d'où elles sont extraites par des purges périodiques sous forme de boues. De tels separateurs peuvent traiter des effluents fortement chargés en hydrocarbure (jusqu'à plusieurs dizaines de %), mais leur pouvoir de séparation est faible. En général, la teneur en hydrocarbures des eaux ainsi traitées n'est guère inférieure ~
100 ppm, ce qui est excessif pour les normes actuelles de rejet qui exigent généralement moins de 20 ppm d'hydrocarbures. -On connait aussi des séparateurs dthydrocarbures utilisant des filtres coalesceurs à garnissage granulaire oléophile, qui permettent de respecter l~s normes de rejet, du moins en l'absence de détergents ou de solvant dans l'effluent.
Ces filtres coalesceurs effectuent une filtration très efficace des matières en suspension, mais les hydrocarbures et les matières en suspension qui s t accumulent ainsi dans les vides du garnissage granulaire provoquent un colmatage progressif de celui-ci, néces-sitant une régénération périodique par lavage à l'air et à l'eauà contre-courant. Théorlquement, de tels filtres peuvent épurer, ~ :.
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avec la même efficacité, aussi bien des effluents conkenant quelques centaines de ppm d'hydrocarbures émulsionnés que des effluents en conten-ant quelques %. Mais la fréquence des int~r-ruptions de traitement, pour effectuer les cycles de décolmatage, croit évidemment avec la teneur de l'effluent en hydrocarbures et en matières sèches en suspension, si bien que pratiquement on ne traite sur des filtres coalesceurs que des effluents dont la teneur moyenne en hydrocarbures est inférieure à 1000 ppm et dont la teneur moyenne de matières en suspension est inférieure à
100 ppm de matières sèches.
Pour les raisons qui viennent d'être exposées, une installation de traitement d'effluents aqueux, pollués par des hydrocarbures en émulsion, comporte généralement un traitement ~primaire, par exemple dans un séparateur à gravité, et un trai-tsment secondaire, par exemple dans un filtre coalesceur à
garnissage oléophile. Le traitement est alors dégrossi dans le séparateur a gravité et fini dans le filtre coalesceur. Mais la juxtaposition des deux équipements, primaire et secondaire, est ~ -relativement onéreuse en investissement et difficilement automatisable, ce qui en accroît les frais d'exploitation.
En outre, la juxtaposition en série d'un séparateur primaire et d'un filtre coalesceur conduit genéralement à un ~`
équipement trop encombrant pour pouvoir être embarqué sur un bateau en vue d'un traitement de déshuilage sur place des eaux -~-de fond de cale.
La présente invention concerne un appareil compact, dans lequel les deux traitements, primaire et secondaire, sont intégrés en série de facon ~ pouvoir être mis en oeuvre sans reprise intermedialre, et dans un appareil d'encombrement réduit.
L'irvention s'applique donc à un appareil utilisant à
la fois des produits filtrants grossiers et des produits .

11~13:171 coalesceurs oléophiles, et constitué par une enveloppe cylindrique verticale munie de tubulures pour amenée de l'effluent et pour l'évacuation des hydrocarbures récupérés et de l'eau ~purée.
Selon l'invention, l'enveloppe est entièrement fermée pour fonctionner 50US légère surpression, et l'apparell comporte:
- une chambre centrale ouverte vers le haut à l'intérieur de l1enveloppe, contenant le pr~duit oléophile surmonté d'un ~ ;
dégrilleur et soutenu par un plancher filtrant, la zone basse située sous le plancher filtrant communiquant directement par une tubulure avec l'extérieur de l'enveloppe.
- une chambre annulaire, entre l'enveloppe et la chambre centrale, ouverte vers le haut à l'intérieur de l'enveloppe, contenant le produit filtrant grossier soutenu par une grille, la zone basse située sous la grille communiquant directement par au moins une tubulure avec l'extérieur de l'enveloppe, , - une tuyauterie d'évacuation d'hydrocarbures débouc~ant au point maximum haut de l'enveloppe, avec une vanne et un dispositif dè détection du niveau d'hydrocarbures dans l'enveloppe, - des moyens pour introduire l'effluent sous pression dans la zone basse de l'une des chambres, - des moyens pour évacuer l'eau épurée ~ partir de la zone basse de l'autre chambre.
L'invention va-maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés.
Les figures l et 2 concernent un mode de réalisation particulier destiné au traitement d'un effluent contenant, outre les hydrocarbures en émulsion, des matières solides en suspension.

La figure l est une coupe axiale schématique d'ensemble de l'appareil. La figure 2 est u~ coupe selon II-II de la figure l.
Les figures 3 et 4 représentent une autre forme de .:

~3:~71 réalisation plus particulièrement destinée aux effluents ne contenant pas de matières so].ides en suspension. La figure 3 est une coupe axiale schématique de l'ensemble de l'appareil.
La figure 4 est un~ coupe selon IV-IV de la figure 3.
En se réferant tout d'abord aux figures 1 et 2, l'appa-reil compact est constitué pàr une enveloppe cylindrique verticale 1, entièrement fermoe et dont la partie sup~rieure 2 est légèrement bombée en forme de dôme. L'ensemble de l'appareil est porté par ~me rehausse 3 reposant sur le sol. L'intérieur de l'enveloppe 1 est séparé en deux chambres par une virole centrale :~
cylindrique 5 ouverte à sa partie supérieure à l'intérieur c~.e l'enveloppe 1. La chambre intétieure de la virole 5 comporte un plancher filtrant 6 qui sert de support à un garnissage oléophile 7. Le garnissage oléophile 7 sera avantageusement constitué, à une granulométrie comprise entre 0,5 et 1 mm, par le matériau ~ ..
7.~3 décrit par le brevet fran~cais 71-07851 publié sous le n ~ .4~2, selon ~equel on ùtilise un support solide activé par un agent d'halogénation et sur lequel est fixée une amine aliphatique ou aromatique ou une protéine. La zone inférieure, sous le plancher .-filtrant 6, de la chambre int~rne centrale ~orme un collecteur 9 muni d'une tubulure 10 de raccordement avec les circuits extérieurs. La partie supérieure ouverte de la chambre centrale :
est partiellement fermée par un dégrilleur 11.
La chambre annulaire formée entre l'enveloppe 1 et la virole 5 est partiellement remplie par un garnissage grossier 13 de granulométrle comprise entre 8 et 10 mm, où un tricot ~
métallique de dens:ité de l'ordre de 0,150 kg/dm et de surface ..
spécifique 280 dm2/dm3. Le garnissage 13 est supporté par une grille 14 qui ménage ainsi ~ la partie inférieure de la chambre annulaire une zone 15 reliée à l'extérieur par les tuyauteries 16 et 17.

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Une tuyauterie d'évacuation 20 débouche à l'int~rieur de l'enveloppe 1 au point haut maximum du dome 2, et aboutit à
une vanne 21 prolongée par la tuyauterie 22. L'ouverture et la fermeture de la vanne 21 sont sous la dépendance d'un détecteur 23 commandé par un flotteur 24.
L'effluent ~ épurer, contenant des hydrocarbures en émulsion et des matières solides en suspension, est repris par la pompe 27 qui le refoule sous pression, à travers la vanne 1~, ouverte vers la tuyauterie 16 qui pénètre tangentiellement dans la chambre 15 comme on le verra plus précisément sur la figure 2.
La pression de refoulement est contrôlée par le manomètr.e 29~
Le mouvement tourbillonnaire engendré dans la chambre 15 par l'admission tangentielle de l'effluent conduit à une .. ~.
première d~cantation des matières solides qui se déposent sous forme de boues au.fond de la chambre, d'où elles sont év~cuées I ..
périodiquement par des purges effectuées en ouvrant la vanne 31 ..
de la tuyauterie 17. L'effluent prédécanté traverse ensuite de . ;.-bas en haut le garnissage 13 à travers lequel s'effectue une coagulation grossière des matières en suspension épaisse et des 20 gouttelettes d'hydrocarbures visqueux de taille supérieure à -150 microns. Ces gouttes coalescées décantent alors à la partie supérieure 33 de l'appareil, dans une zone où le fluide est calme.

.

Après ce traitement de dégrossissage l'effluent pénètre :
de haut en bas dans le compartiment central contenant le garnissage .
oléophile 7. Le garnissage 7 retient les hydrocarbures et les matières en suspension d'un diamètre supérieur à un micron, et ~ :
lieffluent qui parvient au collecteur 9 est bien épuré et peut être rejeté à l'égout ou recyclé par la vanne 34. Les gouttes d'hydrocarbures décantées dans le garnissage ou coalescées dans le ~.

garnissage oléophile 7 se rassemblent à la partie supérieure 33 de l'appareil où elles s'accumulent en formant une surface de , .. . . . . . . . . . . . .

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séparation huile-eau. Cette surface de séparation e~t détectée par le flotteur 24; lorsque celui-ci s'abaisse,au-dessous d'un niveau minimum, le détecteur 23 déclanche l'ouverture de la vanne 21, et sous l'action de la pression maintenue dans l'appa-reil par la pompe d'alimentation, l'huile décantée à la partie supérieure est chassée à travers la tubulure 20, la vanne 21 et la tuyauterie d'évacuation 22~
Dans ce mode de fonctionnement les hydrocarbures et les matières en suspension finissent par colmater le garnissage 13. On le régénère par lavage à contre-courant à l'eau et à
l'air. On utilise pour cela de l'eau préfiltrée refoulée à contre-courant par la pompe 27 qui refoule alors vers les vannes 36 et 37, la vanne28 étant-fermée. Le conduit de décolmata- -ge est ici repéré par des flèches en pointillés, les flèches en traits pleins correspondant au circuit obtenu pendant le fonctio~-nement normal d'épuration de l'appareil. Les deux vannes 36 et ,`
37 permettent d'obtenir deux débits différentsO En début de décolmatage on utilise un faible débit avec par exemple l'ouver-ture de la seule vanne 36, la vanne 37 étant fermée.
Dans cette première p~ase on utilise en meme temps un débit d'air comprimé amené par 38 et dont la pression est réglée par le détenteur 39. Pendant ce décolmatage, le garnissage 7 ~-est mis en expansion par le courant ascendant d'air et d'eau, et , , le dégrilleur 11 limite cette expansion pour éviter qu~ du ,~, garnissage 7 vienne se mélanger au matériau 13. L'ensemble est ainsi lavé à contre-courant d'eau, l'air insufflé étant évacué
par impulsions dues au flotteur 24 en même temps que les huiles récupérées, et évacué par la tuyauterie 20 et la vanne 21. Les eaux de décolmatage qui parviennent dans le compart1ment 15 sont renvoyées au puisard de récupération des eaux polluées par la vanne 40 qui est alors ouverte. Cette première phase de ~ ,.

., décolmatage à l'air et à l'eau est suivie d'une seconde phase de rinçage au cours de laquelle on coupe l'arrivée d'air par fermeture de la vanne 42 et o~ l'on augmente le débit d'eau par ouverture de la vanne 37 en parallèle de la vanne 36. Comme dans la première phase, les eaux de décolmatage, après circuLation à contre-courant dans l'ensemble de l'appareil, sont évacuées par la vanne 40.
On se réfèrera maintenant aux figures 3 et 4 pour une variante de r~alisation adaptée au traitement d'effluents pré-filtrés c'est-à-dire ne renfermant plus de matières solides en suspension. Comme,i~ n'y a plus de risque de colmatage on peut avoir un fonctionnement plus continu sans phases systématiques et périodiques de décolmatage. La structure de l'appareil dans ce cas est globalement la même que dans l'exemple qui a été précédem-ment décrit, mais ici le dégrilleur 11 est disposé directement ', au-dessus de garnissage oléophile 7. Le dégrilleur 11 est aussi lui-même surmonté d'un répartiteur 45 constitué de plaques coalescentes radiales 46 et 47 alternativement plates et ondulées, comme plus partlculièrement visible sur la flgure 4. Le répar-titeur est partiellement coiffé par un déflecteur tronconique 48.
Lorsque l'on travaille ainsi sur un effluent sansmatières en suspension, les vannes 28, 36 et 34 sont fermées, et la po~pe 27 refoule l'effluent sous pression par la vanne 37 et la tuyauterie 10 vers la zone inférieure 9 de la chambre centrale, -sous le plancher fi:Ltrant 6. Après avoir franchi le plancher ,-filtrant 6 et perco:Lé à travers le garnissage 7 qui capte les hydrocarbures, l'effluent atteint la zone supérieure de l'appareil , où le courant est calme et le répartiteur 45 oriente le courant vers le compartiment annulaire tandis que les plaques coalescentes 46 et 47 captent les grosses gouttes d'hydrocarbures coalescées et les am~ment à décante~ vers la partie supérieure de l'enveloppe.

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Comme dans l'exemple précédent, les hydrocarbures qui s'accumu-lent au sommet de l'enveloppe sont extraits périodiquement par le jeu du détecteur à niveau qui commande l'ouverture de la vanne 21.
Le fluide déjà débarrassé d'une partie des hydrocarbures descend dans le compartiment annulaire, ~ travers le garnissage 13 qui,est destiné à arrêter les gouttelettes coalescees que ~, le répartiteur 45 n'aurait pas pu diriger vers le sommet de ~, l'appareil. Par différence de densité ces gouttelettes remontent après leur capture vers la partie supérieure 33. Le fluide totalement épuré parvient dans le compartiment 15 d'o~ il est extrait par la vanne 40 ouverte pour être rejeté à l'égout , ou recyclé.
Dans cette version, on peut se contenter d'un nettoyage , rapide du garnissage 7 par exemple une fois par mois, en augmen-' , tant le débit de passage à travers le garnissage par ouverture de la vanne complémentaire 36 et en ins~fflant de l'air par la vanne ~2 et le détendeur 39. Ce nettoyage s'effectue sans mise en expansion du garnissage 7. ~ ~, L'appareil ainsi con,cu, d'un encombrement minimum, peut , traiter des effluents dont la teneur en hydrocarbures émulsionnés est comprise entre 0 et 100 %.
Il permet de rejater une eau renfermant moins de 20 ppm ~ , d'hydrocarkures. Enfin sa structure permet de minimiser l'investissement pour une capacité de traitement donnée ainsi que les frais d'exploitation. Outre l'épuration des eaux de rejet, il permet le recyclage des fluides industriels pollués par des hydrocarbures tels que des eaux de lavage de~s bains de décapag2 ou de traitements divers.

Bien entendu, l'invention qui vient d'être décrite n'est pas strictement limitée aux modes de réalisation donnes `

.... . .

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~ 1~3 lL~1 .
par les exemples mais elle couvre également les réalisations qui n'en diffèreraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de ~loyens équivalents. Ainsi, on pourrait équiper l'appareil de traitement de réchauffeurs pour la séparation d'hydrocarbures très visqueux, ou de dispositifs antigel lorsque les conditions d'emploi l'imposent. On pourrait également, dans une version moins automatisée, laisser en commande manuelle l'évacuation des hydrocarbures par la vanne 21, le dispositif à flotteur n'étant alors qu'un détecteur avertissant l'opérateur qu'une quantité suffisante d'hydrocarbures est rassemblée pour justifier une opération d'évacuation.

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Claims (6)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Appareil compact pour traitement continu d'un effluent aqueux contenant des hydrocarbures émulsionnés, en utilisant à la fois des produits filtrants grossiers et des produits coalesceurs oléophiles, constitué par une enveloppe cylindrique verticale munie de tubulures pour l'amenée de l'effluent et pour l'évacuation des hydrocarbures récupérés et de l'eau épurée, caractérisé par le fait que l'enveloppe est entièrement fermée pour fonctionner sous légère surpression, et par le fait que l'appareil comporte:
- une chambre centrale ouverte vers le haut à l'intérieur de l'enveloppe, contenant le produit oléophile surmonté d'un dégrilleur et soutenu par un plancher filtrant, la zone basse située sous le plancher filtrant communiquant directement par une tubulure avec l'extérieur de l'enveloppe, - une chambre annulaire entre l'enveloppe et la chambre centrale, ouverte vers le haut à l'intérieur de l'enveloppe, contenant le produit filtrant grossier soutenu par une grille, la zone basse située sous la grille communiquant directement par au moins une tubulure avec l'extérieur de l'enveloppe, - une tuyauterie d'évacuation d'hydrocarbures débouchant au point maximum haut de l'enveloppe, avec une vanne et un dispositif à flotteur de détection du niveau d'hydrocarbures dans l'enveloppe, - des moyens pour introduire l'effluent sous pression dans la zone basse de l'une des chambres, - des moyens pour évacuer l'eau épurée à partir de la zone basse de l'autre chambre.

2. Appareil selon la revendication 1, destiné au traitement d'effluents contenant des hydrocarbures émulsionnes et contenant des matières solides en suspension, caractérisé par le fait que les moyens pour introduire l'effluent sont raccor-dés à la tubulure débouchant dans la zone basse de la chambre annulaire, cette tubulure étant coudée à l'intérieur de la chambre pour amener l'effluent tangentiellement, la zone basse de la chambre annulaire comportant en outre des moyens d'ex-traction de boues, et par le fait que les moyens pour évacuer l'eau épurée sont raccordés à la tubulure débouchant dans la zone basse de la chambre centrale.

3. Appareil selon la revendication 1, destiné au traitement d'effluents contenant des hydrocarbures émulsionnés et ne contenant pas de matières solides, caractérisé par le fait que le dégrilleur de la chambre centrale est disposé immédiate-ment au-dessus du garnissage oléophile, le dégrilleur étant lui-même surmonté d'un répartiteur à plaques coalescentes radiales, et par le fait que les moyens pour introduire l'ef-fluent sont raccordés à la tubulure débouchant dans la zone basse de la chambre centrale, les moyens pour évacuer l'eau épurée étant raccordés à la tubulure débouchant dans la zone basse de la chambre annulaire.

4. Appareil selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que les moyens pour amener l'effluent et pour évacuer l'eau épurée comportent un jeu de tuyauteries et de vannes déterminé pour permettre une circulation à contre-courant d'eau de décolmatage.

5. Appareil selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour injecter un courant d'air comprimé dans la tubulure reliée à la partie basse de la chambre centrale.

6. Appareil selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit d'asservisse-ment de position de la vanne d'évacuation d'hydrocarbures, lié au détecteur du niveau d'hydrocarbures, réglé de façon à
provoquer l'ouverture de la vanne lorsque le niveau de sépara-tion eau-hydrocarbures baisse dans l'enveloppe.