CA2470270A1 - Methode et installation pour le traitement des liquides contamines - Google Patents
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Abstract
Méthode d'épuration des liquides contaminés qui combine le traitement d e floculation chimique et le traitement électrochimique pour réaliser un effet synergique sur la consommation de produits chimiques et d'énergie car l'intégration des deux étapes de traitement consomment au total moins de substances chimiques et d'énergie que si elles étaient réalisées individuellement, pour donner la mê me performance épuratoire. Installation pour mettre en oeuvre la nouvelle méthode de purification des liquides contaminés basée sur l'effet synergique qui résulte de l'intégration du traitement de floculation chimique et du traitement électrochimique, comprenant optionnellement un réservoir de traitement et un système de filtration ou d'ultrafiltration et au moins un dispositif pour le dosage et l'injection de coagulant dans l'effluent à traiter, un mélangeur statique et un réacteur électrochimique muni d'une ou plusieurs cellules électrochimiques dont au moins une cellule d'électrocoagulation.
Description
MÉTHODE ET INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT
DES LIQUIDES CONTAMINÉS
S
DESCRIPTION
Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une méthode et à une installation pour la purification des liquides contaminés et, plus précisément, à une méthode et à
une installation pour le traitement des eaux usées en général et des eaux résiduelles d'origine domestique, industrielle, agroalimentaire et agricole en particulier.
L'invention peut être utilisée pour l'épuration de liquides pollués par des matières organiques et inorganiques dissoutes ou en suspension, mais elle s'applique tout particulièrement pour l'élimination du phosphore (P) et des métaux lourds, de l'azote (TKN), pour la réduction de la demande chimique en oxygène (DCO et DBOS) et pour la destruction des microorganismes contenus dans les effluents à traiter.
Description de l'art antérieur La purification des liquides contaminés peut être réalisée par une multitude de méthodes physiques, chimiques, biologiques et électrochimiques.
La coagulation chimique (CC) est l'une des méthodes de traitement des liquides contaminés les plus répandues. Elle assure un abaissement de la teneur en composés organiques, en P dissout et en particules en suspension. La coagulation chimique s'accomplit en général par (ajout de coagulants chimiques et par un apport d'énergie nécessaire (agitation mécanique). Les coagulants chimiques utilisés sont notamment les sulfates d'aluminium et de fer III: Alz(S04)3 et Fe2(S04)3, les chlorures d'aluminium et de fer III : AlCl3 et FeCl3, les mélanges de sulfates et de chaux : M2(S04)3 + Ca(OH)Z et les produits mixtes Al3+/Fe3+.
Les inconvénients majeurs des méthodes de CC sont : le transport et le stockage de grandes quantitës de produits chimiques, la gestion des volumes de boue importants, générés pendant le traitement, la difficulté d'adapter la concentration des coagulants aux variations aléatoires de la charge polluante, la variation considérable du pH, la mauvaise homogénéisation des mélanges et la salinité résiduelle des solutions traitées.
Les coagulants organiques de synthèse peuvent remplacer totalement ou partiellement les coagulants minëraux. Ils présentent (avantage de réduire le volume de boue produite mais, dans plusieurs cas, ils sont moins efficaces.
L'utilisation conjointe de deux ou de plusieurs types de coagulant permet une certaine diminution de la quantité de coagulant minéral nécessaire tout en assurant un moindre volume de boue produite. Les brevets US 4,450,092 (Huang-1984) et 4,582,627 (Carlsson-1986) proposent l'utilisation d'une combinaison de composés chimiques inorganiques solubles (chlorure ferrique, chlorure d'aluminium, sulfate d'aluminium) avec des polymères ou un mélange de polymères.
Certains traitements chimiques exploitent la synergie due à
l'utilisation combinée de sels ferriques et de polymères cationiques, méthode qui 1 S offre des performances épuratoires supérieures que l'utilisation des deux composés individuellement dans des traitements de coagulation chimique (brevets US
5,035,808, Hassick-1991 et 5,171,453, Communal.-1992).
Malgré ces améliorations, la quantité de coagulant nécessaire est importante ainsi que le volume des boues générées pendant le traitement par coagulation chimique, l'efficacité épuratoire est satisfaisante seulement pour un nombre limité d'applications et pour des conditions d'exploitation bien précises.
Pour remédier à une partie des ces désavantages, des méthodes qui réduisent considérablement la consommation des substances chimiques ou qui n'exigent pas du tout leur utilisation ont été développées : la flottation, félectroflottation, l'électrocoagulation.
La flottation est utilisée comme traitement de purification des liquides contaminés et elle est réalisée soit par la flottation par air dissout (FAD), dans le cas où on injecte de l'air en fines bulles dans l'effluent, soit par l'électroflottation (EF), en générant de fines bulles d'hydrogène et oxygène par l'électrolyse avec électrodes insolubles. Dans les deux cas, les bulles de gaz provoquent l'agglomération des
DES LIQUIDES CONTAMINÉS
S
DESCRIPTION
Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une méthode et à une installation pour la purification des liquides contaminés et, plus précisément, à une méthode et à
une installation pour le traitement des eaux usées en général et des eaux résiduelles d'origine domestique, industrielle, agroalimentaire et agricole en particulier.
L'invention peut être utilisée pour l'épuration de liquides pollués par des matières organiques et inorganiques dissoutes ou en suspension, mais elle s'applique tout particulièrement pour l'élimination du phosphore (P) et des métaux lourds, de l'azote (TKN), pour la réduction de la demande chimique en oxygène (DCO et DBOS) et pour la destruction des microorganismes contenus dans les effluents à traiter.
Description de l'art antérieur La purification des liquides contaminés peut être réalisée par une multitude de méthodes physiques, chimiques, biologiques et électrochimiques.
La coagulation chimique (CC) est l'une des méthodes de traitement des liquides contaminés les plus répandues. Elle assure un abaissement de la teneur en composés organiques, en P dissout et en particules en suspension. La coagulation chimique s'accomplit en général par (ajout de coagulants chimiques et par un apport d'énergie nécessaire (agitation mécanique). Les coagulants chimiques utilisés sont notamment les sulfates d'aluminium et de fer III: Alz(S04)3 et Fe2(S04)3, les chlorures d'aluminium et de fer III : AlCl3 et FeCl3, les mélanges de sulfates et de chaux : M2(S04)3 + Ca(OH)Z et les produits mixtes Al3+/Fe3+.
Les inconvénients majeurs des méthodes de CC sont : le transport et le stockage de grandes quantitës de produits chimiques, la gestion des volumes de boue importants, générés pendant le traitement, la difficulté d'adapter la concentration des coagulants aux variations aléatoires de la charge polluante, la variation considérable du pH, la mauvaise homogénéisation des mélanges et la salinité résiduelle des solutions traitées.
Les coagulants organiques de synthèse peuvent remplacer totalement ou partiellement les coagulants minëraux. Ils présentent (avantage de réduire le volume de boue produite mais, dans plusieurs cas, ils sont moins efficaces.
L'utilisation conjointe de deux ou de plusieurs types de coagulant permet une certaine diminution de la quantité de coagulant minéral nécessaire tout en assurant un moindre volume de boue produite. Les brevets US 4,450,092 (Huang-1984) et 4,582,627 (Carlsson-1986) proposent l'utilisation d'une combinaison de composés chimiques inorganiques solubles (chlorure ferrique, chlorure d'aluminium, sulfate d'aluminium) avec des polymères ou un mélange de polymères.
Certains traitements chimiques exploitent la synergie due à
l'utilisation combinée de sels ferriques et de polymères cationiques, méthode qui 1 S offre des performances épuratoires supérieures que l'utilisation des deux composés individuellement dans des traitements de coagulation chimique (brevets US
5,035,808, Hassick-1991 et 5,171,453, Communal.-1992).
Malgré ces améliorations, la quantité de coagulant nécessaire est importante ainsi que le volume des boues générées pendant le traitement par coagulation chimique, l'efficacité épuratoire est satisfaisante seulement pour un nombre limité d'applications et pour des conditions d'exploitation bien précises.
Pour remédier à une partie des ces désavantages, des méthodes qui réduisent considérablement la consommation des substances chimiques ou qui n'exigent pas du tout leur utilisation ont été développées : la flottation, félectroflottation, l'électrocoagulation.
La flottation est utilisée comme traitement de purification des liquides contaminés et elle est réalisée soit par la flottation par air dissout (FAD), dans le cas où on injecte de l'air en fines bulles dans l'effluent, soit par l'électroflottation (EF), en générant de fines bulles d'hydrogène et oxygène par l'électrolyse avec électrodes insolubles. Dans les deux cas, les bulles de gaz provoquent l'agglomération des
-2-polluants et leur séparation par flottation. Ces traitements ont une efficacité
épuratoire limitée, une consommation d'énergie importante et doivent généralement être combinés à une floculation chimique. Dans le cas de d'électroflottation (EF), les anodes sont très sensibles à la corrosion et les cathodes à (entartrage par décarbonatation.
L'électrocoagulation (EC) est un procédé d'électrolyse à électrodes solubles qui met en solution un cation métallique (Fe3+, A13+ ou autres) provoquant la coagulation des colloïdes. Obtenu sans agitation mécanique et sans apport de produits extérieurs, le floc est plus compact et plus stable que dans le cas du traitement par CC. L'électrocoagulation donne, sous certaines conditions, de bons résultats pour les effluents chargés essentiellement de matières colloïdales ou de matières en suspension et permet aussi de tuer les bactéries et les virus.
Des applications de purification par électrocoagulation ont été
développées pour les traitements des eaux usées dans l'industrie des pâtes et papiers, 1 S l'industrie minière et l'industrie de transformation des métaux, pour la purification des eaux usées provenant de l'industrie alimentaire, des eaux contenant des huiles, des colorants, des matières organiques, des particules en suspension, pour la décontamination des effluents qui contiennent des détergents synthétiques et des métaux lourds.
Pour réaliser le traitement d'électrocoagulation (EC) plusieurs solutions d'installations et d'appareils ont été proposées: des réacteurs électrochimiques qui utilisent des électrodes en forme de plaques rectangulaires parallèles, en acier ou en aluminium (Okert-1975, Herbst-1991, Powell-1999, Markovsky-2001) ou des plaques perforées avec l'anode en acier (Harms, 1976) ou des plaques tubulaires (Herbst-1989), des cellules électrochimiques avec des cathodes en acier inoxydable et anodes en aluminium (Sundel-1993).
Le brevet français FR 2 707 282 (Cognot-1993) présente une solution amëliorée pour une cellule d'électrocoagulation avec des électrodes en forme de feuilles de tôle d'acier groupées en bloc compact par des moyens de cerclage isolant.
Un système de séparateurs en forme de barres verticales fabriquées en matériel
épuratoire limitée, une consommation d'énergie importante et doivent généralement être combinés à une floculation chimique. Dans le cas de d'électroflottation (EF), les anodes sont très sensibles à la corrosion et les cathodes à (entartrage par décarbonatation.
L'électrocoagulation (EC) est un procédé d'électrolyse à électrodes solubles qui met en solution un cation métallique (Fe3+, A13+ ou autres) provoquant la coagulation des colloïdes. Obtenu sans agitation mécanique et sans apport de produits extérieurs, le floc est plus compact et plus stable que dans le cas du traitement par CC. L'électrocoagulation donne, sous certaines conditions, de bons résultats pour les effluents chargés essentiellement de matières colloïdales ou de matières en suspension et permet aussi de tuer les bactéries et les virus.
Des applications de purification par électrocoagulation ont été
développées pour les traitements des eaux usées dans l'industrie des pâtes et papiers, 1 S l'industrie minière et l'industrie de transformation des métaux, pour la purification des eaux usées provenant de l'industrie alimentaire, des eaux contenant des huiles, des colorants, des matières organiques, des particules en suspension, pour la décontamination des effluents qui contiennent des détergents synthétiques et des métaux lourds.
Pour réaliser le traitement d'électrocoagulation (EC) plusieurs solutions d'installations et d'appareils ont été proposées: des réacteurs électrochimiques qui utilisent des électrodes en forme de plaques rectangulaires parallèles, en acier ou en aluminium (Okert-1975, Herbst-1991, Powell-1999, Markovsky-2001) ou des plaques perforées avec l'anode en acier (Harms, 1976) ou des plaques tubulaires (Herbst-1989), des cellules électrochimiques avec des cathodes en acier inoxydable et anodes en aluminium (Sundel-1993).
Le brevet français FR 2 707 282 (Cognot-1993) présente une solution amëliorée pour une cellule d'électrocoagulation avec des électrodes en forme de feuilles de tôle d'acier groupées en bloc compact par des moyens de cerclage isolant.
Un système de séparateurs en forme de barres verticales fabriquées en matériel
-3-isolant assure l'espacement entre les électrodes et un système de connecteurs en cuivre isolés par rapport au liquide à traiter distribue le courant dans les électrodes connectés. La cellule est installée dans un carter de forme tubulaire. Ces solutions présentent le désavantage que les systèmes de séparateurs et de connecteurs se positionnent difficilement par rapport à la cellule, le montage en bloc des éléments de la cellule limite la réalisation des cellules de dimensions industrielles à
cause de la difficulté de manipuler ce type de cellules pour le montage, la réparation et le remplacement des électrodes. Le système de serrage pour l'assemblage de la cellule, tel que proposé, est rudimentaire, difficile à contrôler et il ne peut pas assurer convenablement son rôle pour améliorer les contacts électriques entre les connecteurs et les électrodes.
Malgré le grand nombre et la diversité des solutions proposées depuis les années 1900, les résultats de recherche font ressortir que le processus d'électrocoagulation est mal connu, que la durée de vie des électrodes limitée, qu'il y a risque de colmatage des cellules électrolytiques et que 1a variation de la conductivité et du PH du liquide à traiter limite les performances du traitement.
L'ajout dans le liquide à traiter d'additifs, catalyseurs, floculants ou coagulants, avant, pendant ou après les traitements électrochimiques est souvent utilisé pour augmenter la conductivité électrique de l'effluent, pour ajuster le pH, pour amplifier les phénomènes d'oxydation ou pour aider la floculation.
Dans la demande de brevet canadien CA 2 316 446 - 1999, Powell propose une méthode et un appareil pour électrocoagulation (EC) et prévoit la possibilité d'ajouter un additif pour favoriser la coagulation.
Dans le cas du traitement par l'électroflottation (EF), c'est l'ajout de certains sels métalliques ou polymères qui améliore l'efficacité épuratoire.
Cette amélioration est expliquée par l'interaction complexe entre l'additif ajouté, les particules colloïdales des polluants dans le liquide à traiter et les micro-bulles d'hydrogène et d'oxygène générées par électrolyse (Baer, brevet US 3,347,786, Ramirez - brevets US 3,975,269, - 3969,203, - 3969,245 et 4,012,319, Huang, brevet US 6,126,838). Les inconvénients qui caractérisent les traitements d'électroflottation
cause de la difficulté de manipuler ce type de cellules pour le montage, la réparation et le remplacement des électrodes. Le système de serrage pour l'assemblage de la cellule, tel que proposé, est rudimentaire, difficile à contrôler et il ne peut pas assurer convenablement son rôle pour améliorer les contacts électriques entre les connecteurs et les électrodes.
Malgré le grand nombre et la diversité des solutions proposées depuis les années 1900, les résultats de recherche font ressortir que le processus d'électrocoagulation est mal connu, que la durée de vie des électrodes limitée, qu'il y a risque de colmatage des cellules électrolytiques et que 1a variation de la conductivité et du PH du liquide à traiter limite les performances du traitement.
L'ajout dans le liquide à traiter d'additifs, catalyseurs, floculants ou coagulants, avant, pendant ou après les traitements électrochimiques est souvent utilisé pour augmenter la conductivité électrique de l'effluent, pour ajuster le pH, pour amplifier les phénomènes d'oxydation ou pour aider la floculation.
Dans la demande de brevet canadien CA 2 316 446 - 1999, Powell propose une méthode et un appareil pour électrocoagulation (EC) et prévoit la possibilité d'ajouter un additif pour favoriser la coagulation.
Dans le cas du traitement par l'électroflottation (EF), c'est l'ajout de certains sels métalliques ou polymères qui améliore l'efficacité épuratoire.
Cette amélioration est expliquée par l'interaction complexe entre l'additif ajouté, les particules colloïdales des polluants dans le liquide à traiter et les micro-bulles d'hydrogène et d'oxygène générées par électrolyse (Baer, brevet US 3,347,786, Ramirez - brevets US 3,975,269, - 3969,203, - 3969,245 et 4,012,319, Huang, brevet US 6,126,838). Les inconvénients qui caractérisent les traitements d'électroflottation
-4-en général ne sont éliminés que partiellement : l'efficacité ëpuratoire est limitée, la consommation d'énergie est importante et les méthodes peuvent s'appliquer seulement pour l'enlèvement de certaines polluants.
Les brevets US 5,611,907 (Herbst-1997) et le brevet européen EP
0749 157 ( Lee-1997) exploitent l'effet de polarisation pour agglomérer les particules polluantes et lés séparer dans le cadre d'un traitement électrolytique avec l'ajout d'additifs avant et après le traitement.
Ichiki (brevet US 3,816,276 -1974) propose une méthode de purification qui utilise un traitement d'électrocoagulation (EC), suivi de l'ajout d'un polymère anionique et finalement l'effluent à traiter est soumis à un traitement d'électroflottation (EF).
Brewser (brevet US 5,368,703-1994), Cole (brevet US 5,531,865-1996) et Morkovsky (brevet US 6,294,061-2001), Cognot (brevet français FR 2 282-1993) utilisent des procédés de purification des eaux usées basé sur un traitement d'électrocoagulation (EC) suivi d'un traitement de coagulation chimique (CC).
Le brevet canadien CA 2 298 122 (Stephenson-2000) propose une succession de traitements physiques, chimiques et électrochimiques pour la purification de l'eau et des eaux usées, selon un schéma complexe qui inclut un grande nombre de dispositifs et d'équipements: décanteurs, filtres, cellule électrochimique, cellule de flottation, filtre-presse, hydrocyclone, mélangeurs, doseurs de coagulant. Selon cette méthode, il serait avantageux de réaliser une injection d'air comprimé et d'un polymère anioüique dans le fluide à traiter juste avant d'appliquer le traitement d'électrocoagulation. La même technique est appliquée avant le traitement de flottation qui suit.
Les brevets canadiens CA 2 409 573 (2002) et CA 2 447 333 (2002) présentent un procédé de traitement des eaux phosphatées dans lequel la précipitation du P est provoquée par la diffusion des ions de Ca2+ pendant un traitement d'électrocoagulation ou l'anode constitue une source d'ions de calcium. La méthode nécessite la fabrication d'une électrode spéciale et les coûts d'exploitation sont élevés.
Les brevets US 5,611,907 (Herbst-1997) et le brevet européen EP
0749 157 ( Lee-1997) exploitent l'effet de polarisation pour agglomérer les particules polluantes et lés séparer dans le cadre d'un traitement électrolytique avec l'ajout d'additifs avant et après le traitement.
Ichiki (brevet US 3,816,276 -1974) propose une méthode de purification qui utilise un traitement d'électrocoagulation (EC), suivi de l'ajout d'un polymère anionique et finalement l'effluent à traiter est soumis à un traitement d'électroflottation (EF).
Brewser (brevet US 5,368,703-1994), Cole (brevet US 5,531,865-1996) et Morkovsky (brevet US 6,294,061-2001), Cognot (brevet français FR 2 282-1993) utilisent des procédés de purification des eaux usées basé sur un traitement d'électrocoagulation (EC) suivi d'un traitement de coagulation chimique (CC).
Le brevet canadien CA 2 298 122 (Stephenson-2000) propose une succession de traitements physiques, chimiques et électrochimiques pour la purification de l'eau et des eaux usées, selon un schéma complexe qui inclut un grande nombre de dispositifs et d'équipements: décanteurs, filtres, cellule électrochimique, cellule de flottation, filtre-presse, hydrocyclone, mélangeurs, doseurs de coagulant. Selon cette méthode, il serait avantageux de réaliser une injection d'air comprimé et d'un polymère anioüique dans le fluide à traiter juste avant d'appliquer le traitement d'électrocoagulation. La même technique est appliquée avant le traitement de flottation qui suit.
Les brevets canadiens CA 2 409 573 (2002) et CA 2 447 333 (2002) présentent un procédé de traitement des eaux phosphatées dans lequel la précipitation du P est provoquée par la diffusion des ions de Ca2+ pendant un traitement d'électrocoagulation ou l'anode constitue une source d'ions de calcium. La méthode nécessite la fabrication d'une électrode spéciale et les coûts d'exploitation sont élevés.
-5-Malgré tous ces améliorations, la consommation d'énergie et des substances chimiques reste importante et Ies coûts de fabrication et de remplacement des électrodes des cellules électrochimiques sont élevés. De plus, la configuration mécanique des cellules électrochimiques manque de souplesse pour adapter facilement leur configuration aux changements chimiques de l'effluent, notamment ceux causés par l'addition de produits chimiques.
Les appareils pour réaliser ces traitements électrochimiques disposent d'un nombre limité de possibilités de réglage pour les adapter aux conditions industrielles. Ce manque de flexibilité est évident surtout au niveau des cellules électrochimiques actuelles. En effet, pour un appareil donné il est très difficile ou impossible de modifier le nombre des plaques-électrodes, la distance entre les plaques, L'épaisseur des plaques, la configuration des connections électriques (plaques bipolaires/plaques monopolaires). Les possibilités de réglage du régime de fonctionnement de l'appareil sont limitées: on peut changer les paramètres électriques d'alimentation de la cellule (courant, tension), le débit de liquide en circulation et la durée du traitement. Powell (brevet canadien CA 2 316 446 - 1999) ajoute la possibilité de modifier la surface active des électrodes en Ie faisant changer leur position dans Ie réacteur, mais la solution est compliquée et difficile à
utiliser.
Les faibles performances au niveau du rendement électrique des cellules électrochimiques sont dues en partie à une mauvaise répartition du courant dans Les plaques-électrodes. En effet, les contacts électriques entre Les connecteurs d'alimentation et les plaques-électrode sont réalisées ponctuellement et provoquent une augmentation locale de la densité de courant. Les fuites de courant sont fréquentes et Ia corrosion de l'électrode dans la zone de contact est amplifiée.
La circulation du liquide à traiter dans les cellules électrolytiques actuelles est inappropriée car l'écoulement est vertical ascendant ou horizontal entre des plaques parallèles ou à travers des espaces étroits (découpages, orifices) ou il subit de fréquents changements de direction, ce qui favorise le colmatage des cellules dans les zones mortes par Les solides qui sont en train de coaguler et se décanter pendant Ie traitement. Cet effet est amplifié par la tendance des contaminants à
former assez rapidement des dépôts sur les plaques-électrode. Ces dépôts déterminent
Les appareils pour réaliser ces traitements électrochimiques disposent d'un nombre limité de possibilités de réglage pour les adapter aux conditions industrielles. Ce manque de flexibilité est évident surtout au niveau des cellules électrochimiques actuelles. En effet, pour un appareil donné il est très difficile ou impossible de modifier le nombre des plaques-électrodes, la distance entre les plaques, L'épaisseur des plaques, la configuration des connections électriques (plaques bipolaires/plaques monopolaires). Les possibilités de réglage du régime de fonctionnement de l'appareil sont limitées: on peut changer les paramètres électriques d'alimentation de la cellule (courant, tension), le débit de liquide en circulation et la durée du traitement. Powell (brevet canadien CA 2 316 446 - 1999) ajoute la possibilité de modifier la surface active des électrodes en Ie faisant changer leur position dans Ie réacteur, mais la solution est compliquée et difficile à
utiliser.
Les faibles performances au niveau du rendement électrique des cellules électrochimiques sont dues en partie à une mauvaise répartition du courant dans Les plaques-électrodes. En effet, les contacts électriques entre Les connecteurs d'alimentation et les plaques-électrode sont réalisées ponctuellement et provoquent une augmentation locale de la densité de courant. Les fuites de courant sont fréquentes et Ia corrosion de l'électrode dans la zone de contact est amplifiée.
La circulation du liquide à traiter dans les cellules électrolytiques actuelles est inappropriée car l'écoulement est vertical ascendant ou horizontal entre des plaques parallèles ou à travers des espaces étroits (découpages, orifices) ou il subit de fréquents changements de direction, ce qui favorise le colmatage des cellules dans les zones mortes par Les solides qui sont en train de coaguler et se décanter pendant Ie traitement. Cet effet est amplifié par la tendance des contaminants à
former assez rapidement des dépôts sur les plaques-électrode. Ces dépôts déterminent
-6-aussi une réduction des performances énergétiques du traitement et imposent des nettoyages longs et fréquents des électrodes.
Ä cause de la complexité constructive des réacteurs électrochimiques, leur fabrication et leur maintenance sont coûteuses, surtout à l'échelle industrielle. La majorité des réalisations actuelles sont des appareils de petites dimensions avec des capacités de traitement réduites.
La présente invention permet de remédier à ces inconvénients, tant sur les aspect chimiques et électriques par des optimisation réduisant les coûts énergétiques et les consommables, que sur les aspects mécaniques par des optimisation réduisant d'entretien et améliorant la flexibilité. De plus, la méthode et l'installation proposées disposent de plusieurs autres avantages qui seront discutés en détail dans la description détaillée de l'invention.
SOl~~I~IAIRE DE L'INVENTION
L'un des objectifs de l'invention est de fournir une méthode pour la purification des liquides contaminés et, plus précisément, une méthode pour le traitement des eaux usées en général et des eaux résiduelles d'origine domestique, industrielle et agricole en particulier, tout en évitant les inconvénients des autres méthodes mentionnées ci-dessus.
Un autre objet de l'invention est une méthode pour réaliser simultanément l'élimination efficace des polluants comme P les métaux lourds, la réduction de la demande chimique en oxygène (DCO et DBOS), de l'azote total Kjeldahl (TKN) et des matières en suspension (MES) et la destruction des microorganismes contenus dans les effluents à traiter.
La présente invention a pour objet une méthode d'épuration des liquides contaminés qui combine le traitement de floculation chimique réalisé par l'addition d'un ou de plusieurs coagulants spécifiques, notamment des sels ferriques, des sels d'aluminium ou autres sels avec le traitement électrochimique par électrocoagulation qui provoque la génération en situ d'ions à effet coagulant par la dissolution électrolytique des électrodes consommables et optionnellement avec le traitement électrochimique par électroflottation qui permet la séparation en continu d'au moins une partie des contaminants floculés. De plus, ces techniques combinées sont simultanément mis en valeur dans une configuration mécanique innovante qui favorise les réactions recherchées. Plus précisément, l'invention met en valeur un effet synergique de ces techniques intégrées sur la consommation de produits chimiques et d'énergie. En effet, selon la nouvelle méthode de purification, l'intégration des deux ou trois de ces étapes de traitement consomme moins de substances chimiques et d'énergie que si elles étaient réalisées individuellement, pour donner la même performance épuratoire.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une méthode et une installation d'épuration des liquides qui réduisent le nombre de traitements nécessaires pour atteindre l'efficacité épuratoire requise et ainsi réaliser une installation de traitement simple avec un nombre réduit d'appareils, d'équipements et d'accessoires, faciles à exploiter et à entretenir.
Un autre aspect principal de l'invention est de réaliser une installation pour mettre en oeuvre Ia nouvelle méthode de purification des liquides contaminés basée sur l'effet synergique résulté de l'intégration du traitement de floculation chimique et du traitement électrochimique par électrocoagulation et électroflottation, tout en évitant les inconvénients des autres installations mentionnées ci-dessus. Plus précisément, l'installation pour le traitement des liquides contaminés selon une réalisation est conçue préférentiellement pour réaliser successivement l'injection de coagulants et le traitement électrochimique. L'installation est constitué d'au minimum un dispositif pour le dosage et l'injection de coagulant dans l'effluent à
traiter, un mélangeur statique et un réacteur électrochimique muni d'une ou plusieurs cellules électrochimiques dont au moins une cellule d'électrocoagulation.
Selon une autre réalisation préférentielle, l'installation comprend un réservoir de traitement, optionnellement un système de filtration ou d'ultrafiltration, un dispositif pour le dosage et l'injection de coagulant dans l'effluent à
traiter, un mélangeur statique et un réacteur électrochimique muni d'une ou plusieurs cellules électrochimiques dont au moins une cellule d'électrocoagulation. Selon cette configuration préférentielle, il est possible de réaliser une succession de traitements de filtration, injections de coagulants, électrocoagulation, électroflottation et _g_ séparation des solides par flottation et décantation, en recirculant l'effluent à traiter à
partir du réservoir de traitement. Ce type de récirculation détermine une diminution considérable des dépôts sur les plaques des cellules électrochimiques, réduit les risque de colmatage de la cellule, prolonge la vie des électrodes, facilite la maintenance et augmente l'efficacité épuratoire et le rendement énergétique de l'installation. En effet le liquide qui provient du réservoir de traitement est optionnellement filtré et ensuite on procède à l'injection de coagulant, premièrement par un système de dosage et deuxièmement pendant le passage du liquide dans le réacteur d'électrochimique. Suite aux phénomènes de floculation-coagulation-flottation, les polluants du liquide ont la tendance de s'agglomérer et se séparer.
L'installation est conçue pour permettre une première décantation des boues pendant le passage du liquide dans les cellules électrochimiques et une deuxième décantation dans la cuve de décantation du réacteur électrochimique. Un système de raclage est capable d'éliminer la mousse flottante formée pendant le traitement électrochimique des polluants. Mais l'effet de floculation-coagulation-flottation et la séparation par décantation de polluants a lieu surtout dans le réservoir de traitement de façon plus accélérée et avec une efficacité épuratoire et énergétique supérieure par rapport aux méthodes traditionnelles. Pendant l'avancement du traitement, Ie liquide recirculé
dans L'installation qui provient de la zone de liquide clarifié du réservoir de traitement est de moins en moins chargé en polluants (le liquide est plus "propre").
Ce type de recirculation permet ainsi de réduire la quantité des contaminants qui passent à travers les équipements de l'installation (système de filtration, réacteur électrochimique) pendant que, dans les systèmes traditionnels, qui utilisent Ie traitement en continu ou Ia recirculation partielle, toute la charge en polluants contenue par le liquide à purifier passe à travers l'installation.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une cellule électrochimique très flexible, capable de s'adapter à une large gamme d'applications, facile à installer, modifier et à entretenir. Plus précisément, Ia cellule est munie d'électrodes réalisées en forme de plaques métalliques rectangulaires, parallèles, disposées verticalement et espacées par des séparateurs amovibles. Au moins deux des plaques sont connectées à une source de courant continu (plaques monopolaires).
Des connecteurs amovibles avec une forme spéciale assurent le contact électrique amélioré et une distribution du courant électrique uniforme dans les plaques-électrodes connectées. Les plaques-électrodes, les séparateurs et les connecteurs sont assemblés pour former une structure sandwich à l'aide d'une plaque de pression et des vis de serrage. Cette configuration facilite le montage et le démontage et permet de réaliser diverses configûrations de la cellule (en changeant le nombre de plaques, leur épaisseur, la configuration électrique, etc.).
Selon un autre objectif de l'invention, les électrodes, les connecteurs et les séparateurs sont très facile à fabriquer et à assembler pour réaliser une cellule électrolytique.
Selon un autre aspect de l'invention, l'écoulement de l'effluent contaminé dans le réacteur électrochimique se caractérise par une circulation particulière du fluide dans le but de favoriser les réactions de coagulation et de décantation. Ainsi, l' effluent à traiter a un écoulement vertical descendent dans la première cellule électrolytique, dans le même sens que le mouvement des particules en train de coaguler et de décanter vers la base de la cellule, où la vitesse du fluide est diminuée. En assurant une vitesse suffisamment élevée du fluide entre les plaques-électrodes de la cellule il est possible de créer un effet de nettoyage et ainsi de limiter la formation des dépôts sur ces plaques. Cet effet est amplifié en effectuant périodiquement un changement de polarité du courant électrique d'alimentation des plaques-électrodes, selon l'art connu dans la technique de l'électrocoagulation. Un espace est prévu à la base de la cellule pour abriter les solides séparés dans cette première étape de décantation. Cet espace favorise la décantation des particules par son volume de circulation supérieur par rapport à la section précédente du réacteur.
Par la suite, dans le compartiment suivant qui abrite optionnellement une deuxième cellule électrolytique, l'écoulement devient vertical ascendant. Cet écoulement est dans le même sens que le mouvement des bulles gazeuses qui entraînent d'autres particules contaminantes en flottation afin qu'elles soient immédiatement séparées sous forme de mousses. La zone de raclage des mousses est aussi une seconde zone de ralentissement du fluide qui favorise la décantation des particules n'ayant pas été
récupérée par flottation avant d'évacuer l'effluent.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une installation pour la purification des liquides contaminés polyvalente, avec des capacités de traitements élevées, de préférence à partir de débits d'effluent de 20 m3 par jour et plus, avec une efficacité épuratoire qui peut atteindre plus de 95 % pour l'élimination du P, des matières en suspension (MES) et des métaux lourds, plus de 60 % pour l'abaissement de l'azote (TKN), de la demande chimique en oxygéne et la demande biologique en oxygène (DCO et DBOS) et plus de 99 % pour Ia destruction des microorganismes contenus dans les effluents à traiter.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une méthode et une installation d'épuration des liquides pour être utilisées pour Ia réalisation du traitement de polissage après un traitement biologique ou après d'autres traitements de purification des fluides contaminés (traitements primaires avancés par exemple).
Selon un autre aspect de l'invention le Liquide ainsi purifié peut être réutilisé comme liquide de lavage, eau d'irngation ou pour toute autre utilisation qui peut assurer l'économie d'eau dans les applications domestiques, industrielles ou agricoles ou il peut être disposé dans le milieu naturel si l'épuration à été
accomplie jusqu'au niveau des normes environnementales spécifiques.
Un autre objet de l'invention est d'utiliser les solides récupérés sous la forme de boues décantées et de mousses après le traitement poux la préparation d'engrais.
BR~VE DESCRIPTION DES DESSINS
Fig. 1 est un schéma de principe de l'installation pour mettre en oeuvre la nouvelle méthode de purification des liquides contaminés basée sur l'effet synergique qui résulte de l'intégration du traitement de floculation chimique et du traitement d'électrocoagulation selon l'une des réalisations préférentielles de l'invention;
Fig. 2 est une coupe verticale d'une vue schématique de l'installation pour la purification des Liquides contaminés selon l'une des réalisations préférentielles de l'invention ;
-ll-Fig. 3 est une vue en perspective d'un détail de montage des cellules électrolytiques à l'intérieur du réacteur électrochimique ;
Fig. 4 présente une vue en perspective d'un connecteur de la cellule électrolytique, selon une réalisation préférentielle de l'invention; et Fig. 5 présente une vue en perspective d'un séparateur de la cellule électrolytique, selon une réalisation préférentielle de l'invention.
DESCRIPTION DE RÉALISATIONS PRÉFÉRENTIELLES
Les recherches concernant les mécanismes qui gouvernent les phénomènes de l'électrocoagulation sont assez récentes. Il est considéré
présentement qu'il s'agit d'un processus complexe avec une multitude de mécanismes qui interagissent pour enlever les polluants du liquide à traiter (Holt-2002).
Obtenu sans agitation mécanique et sans apport de produits extérieurs, le floc est plus compact et le volume des boues est beaucoup plus faible qu'avec un procédé de coagulation-floculation chimique.
Si dans la coagulation chimique l'addition de coagulant est discrète, avec un équilibre donné par l'évolution du pH, pour l'électrocoagulation, l'addition du coagulant est en fonction du courant appliqué et du temps.
De nombreux travaux scientifiques ont analysé le traitement de coagulation chimique versus le traitement d'électrocoagulation (Holt 1999 et 2002, Powell Water Systems inc.-2000, Hicham-2002, Jiang-2002). Les recherches ont démontré les nombreux avantages d'électrocoagulation par rapport à la coagulation chimique. Une comparaison directe entre les deux traitements n'est pas possible parce que les bases d'opération sont différentes.
Nous avons découvert un effet synergique inattendu, notamment pour l'élimination du P, en utilisant la combinaison du traitement de floculation chimique (l'addition dans l'effluent à traiter d'un ou de plusieurs coagulants spécifiques : sels fernques, sels d'aluminium ou autres) et le traitement d'électrocoagulation.
La nouvelle méthode de purification des liquides contaminés est ainsi basée sur l'intégration des deux étapes de traitement qui consomment moins de substances chimiques et d'énergie que si elles étaient réalisées individuellement, poux donner la même performance épuratoire.
Selon un aspect principal de l'invention, la méthode de purification des liquides contaminés est basée sur un effet synergique de la consommation de produits chimiques et d'énergie réalisée par l'intégration d'un traitement de floculation chimique et d'un traitement d'électrocoagulation. Pour mettre en évidence cet effet synergique, la procédure décrite dans cette invention a été validée en trois 3 étapes - des jars tests effectués sur des coagulants seuls, - des tests électrochimiques seuls (sans ajout de coagulants chimiques), - des tests électrochimiques combinés avec l'ajout des coagulants chimiques.
Les jars tests sont réalisés sur I.0 L d'échantillon de liquide à traiter.
Le coagulant chimique (dont la quantité est préalablement déterminée) est ajouté
graduellement et le mélange est agité continuellement pendant 1 heure.
L'échantillon est ensuite laissé décanté pendant une demi-heure. Le surnageant est séparé de la phase décantée et analysé pour les paramètres environnementaux (MES, DCO, Coliformes totaux, P total).
Les tests électrochimiques sont réalisés en appliquant - une densité de courant de 50 à 1000 A/m2, préférablement entre 100 et 300 A/m2, - une quantité d'électricité de 10 à 500 A.h/m3, préférablement entre 20 et 50 A.h/m3.
Exemple -1 Les caractéristiques initiales du liquide à traiter est décrit dans le tableau 1. Le pH du liquide est maintenu entre 3 et 14, préfërablement entre 6 et 8. Le coagulant utilisé est le chlorure fernque (FeCl3-40 %). Le rapport massique du fer total sur le phosphore initial est maintenu autour de 3 kg de fer/kg de P dans cet exemple. Les résultats sont reportés sur le tableau 1.
Tableau 1 Paramtre Unit InitiaFinal Efficacit (%) s 1 E.C. oagulanE.C E.C. CoagulaE.C
+ +
(seule)t oagulanseule)t Coagula (seul) t (seul) t pH - 8.2 8.56 7.41 7.79 +4.4 -9.6 -5.0 MES mg/L 250 60 60 30 76.0 76 88 DCO totalmg/L 510 I00 272 270 80.4 46.7 47.1 P total mg/L 34.0 4.8 14.7 3.3 85.9 56.8 90.3 ColiformesUFC/1 430009000 45000 8100 79.1 0 81.1 fcaux OOmL
Grâce au procédé décrit dans cette invention, les performances liées à
la déphosphatation et â l'épuration électrochimiques sont nettement améliorées. En effet, la conversion du phosphore total passe de 46,7 % pour le coagulant tout seul et 80,4 % pour l'électrochimique toute seule à 90,3 % pour la combinaison électrochimique et ajout du coagulant chimique. L'épuration subit également l'effet synergique, autant sur les matières en suspension (MES) que sur les coliformes totaux.
Exemple -2 L'expérience décrite dans l'exemple 1 est renouvelée mais cette fois c'est pour atteindre un taux de conversion du P total supérieur ou égal à 90 %. Le rapport massique Fe/P (kg de Fe/kg de P enlevé), la consommation énergétique et du coagulant chimique sont déterminés pour montrer l'effet synergique du procédé
électrochimique avec l'ajout du coagulant chimique. Les résultats sont reportés au tableau 2.
Tableau 2 Procds Fe/PConsommation Consommation de (g/g)nergtique Coagulant Cot CE CC
kWh/m3 kWh/ kg- kg-Fe/kg-P ($CE
(kg-P Fe/m3 enlev +$CC)/
enlev) kg-P enlev E.C. seule 4.0 6.0 142 - - 8.S
E.C. + 3.5 1.6 50.6 0.061 2.0 5.7 Coagulant Coagulant 6.0 - - 0.204 6.6 8.9 seul CE : 0.06$lkWh, CC = 0.185$lkg-(FeCl3-40%) L'effet synergique de l'ajout d'un coagulant chimique sur le procédé
électrochimique est encore mis en évidence par le fait qu'un rapport relativement faible de Fe/P est nécessaire pour obtenir une conversion du phosphore supérieure ou égale à 90 %. Cela se traduit par un coût énergétique et une consommation de coagulant chimique moindre.
L'invention est caractérisée par les étapes suivantes - réaliser une injection de coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) dans le liquide à traiter à l'aide d'un système de dosage et assurer l'homogénéisation du liquide à travers un mélangeur statique ou par une agitation mécanique, - diriger le liquide à travers un réacteur d'électrochimique pour entamer les phénomènes de floculation-coagulation et réaliser une séparation des 1 S solides agglomërés par décantation et par flottation, En concordance avec la Fig. 1, le liquide à traiter est soumis à une succession de traitements qui consistent en l'injection d'un coagulant (sels fernques, sels d'aluminium ou autres) réalisée par un dispositif de dosage 23 muni d'une pompe 24. L'uniformisation du liquide est réalisée pendant le passage du liquide dans un mélangeur statique 25 d'où il est envoyé vers un réacteur électrochimique 1 . Cette configuration permet le traitement en continu du liquide à purifier selon un procédure très simple mais elle peut aussi s'intégrer facilement dans des schéma de traitements complexes qui nécessitent en préalable, par exemple, un traitement biologique, une filtration ou une ultrafiltration et/ou dans des schémas de traitement qui nécessitent par après des traitements de séparation, filtration, etc.
Selon un autre aspect principal de l'invention, la méthode de purification des liquides contaminés est réalisée selon les étapes suivantes - remplir le réservoir de traitement avec le liquide à traiter, - acheminer le liquide à partir de ce réservoir vers un système de filtration ou d'ultrafiltration et réaliser une première étape de purification (optionnellement), - réaliser une injection de coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) dans le liquide à traiter à l'aide d'un système de dosage et assurer l'homogénéisation du liquide à travers un mélangeur statique ou par une agitation mécanique, - diriger le liquide à travers un réacteur d'électrochimique pour entamer les phénomènes de floculation-coagulation et réaliser une première séparation des solides agglomérés par décantation et par flottation, - retourner le liquide ainsi traité dans le réservoir de traitement où le processus de floculation-coagulation s'accomplit sous l'effet des coagulants ajoutés dans les étapes précédentes ; les solides agglomérés se décantent rapidement et s'accumulent sous la forme de boues au fond de ce réservoir, - recirculer le liquide à traiter pour reprendre la succession des traitements présentés plus haut jusqu'à ce qu'on atteint le degré de purification désiré, - éliminer les boues accumulées par décantation et la mousse formée par flottation électrochimique dans le réacteur électrochimique et dans le réservoir de traitement, en mode continu ou à la fin du traitement et - vider le réservoir de traitement de liquide ainsi purifié.
En concordance avec la Fig. 2, le liquide est recirculé à l'aide d'une pompe 22 dans l'installation et soumis à une succession de traitements de filtration, injections de coagulant et d'électrocoagulation, de séparation par flottation et par décantation. La première étape selon la méthode de traitement proposée, consiste à
remplir le réservoir de traitement 21 avec le liquide à traiter par le raccord d'entrée 30, ensuite on applique une filtration à l'aide d'un système de filtration 28.
Un raccord 29 relié à une pompe 19 sert pour l'évacuation des solides séparés par filtration et/ou pour le lavage périodique du filtre. L'étape suivante consiste dans l'injection d'un coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) réalisée par un dispositif de dosage 23 muni d'une pompe 24. L'uniformisation du liquide est réalisée pendant le passage du liquide dans un mélangeur statique 25. Le réacteur électrochimique 1 est réalisé sous la forme d'une cuve étanche en matière plastique ou, préférentiellement, en acier inoxydable plastifié à l'intérieur et. Le réacteur dispose de plusieurs compartiments: un compartiment 2 pour l'entrée du liquide à
traiter, un compartiment 3 qui abrite une cellule d'électrocoagulation 8a, le compartiment 4, qui peut abriter une deuxième cellule électrochimique 8b, une cuve de décantation primaire 6, une cuve de décantation S et une cuve d' évacuation de la mousse 7. L'effluent à traiter entre dans le réacteur électrochimique 1 par le raccord d'entrée 9 selon un écoulement vertical ascendant à travers le compartiment 2 et ensuite entre par déversement dans le compartiment 3 selon un écoulement vertical descendant parmi les électrodes de la cellule d'électrocoagulation 8a. Cet écoulement favorise l'entraînement efficace d'une importante partie des particules qui commencent à se séparer pendant le passage dans la cellule 8a, vers la cuve de décantation 6. Une vitesse de déplacement du fluide suffisamment élevée favorise aussi un effet de nettoyage des électrodes et diminue la tendance de formation des dépôts chimiques. Cet effet est amplifié en effectuant périodiquement un changement de polarité du courant électrique d'alimentation de l'électrode, selon l'art connu dans la technique de l'électrocoagulation. Les solides accumulés dans la cuve 6 sont éliminés périodiquement ou en continu par un raccord de sortie 20 et une pompe 19.
Ensuite le liquide à traiter traverse le compartiment 4 pour passer par déversement dans la cuve de décantation 5, où la séparation des contaminants continue par décantation ou par flottation. Un système de racleur 15 (mécanique, pneumatique ou outre) évacue la mousse formée vers une cuve 7 muni d'un tuyau de sortie 17.
Les boues formées dans la cuve de décantation 5 sont éliminées périodiquement ou en continu par le raccord de sortie 18 et la pompe 19. L'effluent sort du réacteur électrochimique 1 par un tuyau déversoir 16 vers le réservoir de traitement 21. Un couvercle 26 assure la protection sécuritaire de L'appareil. Un système de ventilation 27 permet la dilution des gaz formés pendant l'électrolyse et leur évacuation.
Ce système remplit aussi la fonction de déplacer la mousse formée dans le compartiment 3 vers le compartiment 4 et ainsi vers la cuve 5 pour entrer dans la zone d'action du racleur 15. Entre le compartiment d'entrée 2 et le compartiment 3 se trouve une plaque 10 qui est fixe par rapport au réacteur électrochimique. Un système de plaques verticales 11 et 12, mobiles par rapport au réacteur électrochimique sert à
transmettre une pression de serrage nécessaire au montage des cellules électrolytiques, pression crée à l'aide d'un système de serrage composé par les vis 35 et le cadre 13 qui est, à son tour, solidaire avec la cuve du réacteur électrochimique 1. Les plaques 10, 11 et 12 sont fabriquées avec un matériau isolant, de préférence en polypropylène. Suite à l'ajout de coagulant par injection directe et pendant le traitement dans le réacteur électrochimique le processus de floculation-coagulation et la séparation par décantation de polluants a lieu de façon accélérée surtout dans le réservoir de traitement 21. Les solides sous la forme de boues sont évacués à
la fin du traitement par le raccord 33 et la pompe 34. Le réservoir 21 est muni d'une zone de clarification K qui permet, par la recirculation de l'effluent à traiter, de réintroduire dans l'installation un liquide de plus en plus décontaminé. Le traitement de liquide continue jusqu'au moment où le degré de purification désiré est atteint.
Une fois la recirculation arrétée Ie Liquide purifié est évacué à l'aide de la pompe 31 par le raccord 32.
En conformité avec la Fig.3, la cellule électrolytique 8a (ou 8b) est munie de plusieurs électrodes 81 réalisées en forme de feuilles métalliques rectangulaires, parallèles, disposées verticalement et espacées par des séparateurs amovibles 83 fabriqués en matériel isolant, de préférence en polypropylène. Au moins deux plaques de chaque cellule sont connectées (plaques monopolaires) à
une source de courant continu (non-présentée). L'alimentation de chaque plaque monopolaire est réalisée par un connecteur amovible 82, de préférence réalise en acier inoxydable. Les plaques-électrodes 81, les séparateurs 84 et les connecteurs 83 sont assemblés de façon successive pour former une structure sandwich à l'aide de la plaque de pression mobile 12 et la plaque mobile 11, grâce à un système de serrage composé par les vis 35 et le cadre de serrage 13. Cette solution facilite le montage et le démontage rapide de la cellule pour nettoyage, les réparations ou le remplacement rapide des plaques et en plus assure une flexibilité accrue pour réaliser une grande diversité des configurations des cellules électrochimiques comme il est expliqué plus loin. La plaque 10 et la plaque 12 sont munies d'une série de canaux verticaux réalisés par usinage pour permettre l'insertion des connecteurs 82 et éviter ainsi la formation d'un espace inutile entre la plaque-électrode située à l'extrémité
de la cellule et les plaques 10 et respectivement 12. Les plaques-électrodes 81 sont supportées par un cadre 14 fixé dans la cuve 6 du réacteur électrochimique; il est recouvert par un matériel isolant pour empêcher tout contact électrique entre les électrodes 81. Deux plaques latérales 84, fabriquées en matériau isolateur, solidaires avec la cuve du réacteur électrochimique supportent les séparateurs 82 et les connecteurs 83. Pour réaliser le branchement des connecteurs 82 à la source de courant (non-présenté) on utilise des pièces de connexion standardisées 85 qui permettent d'attacher les câbles électriques selon la configuration désirée.
L'invention assure une flexibilité accrue au niveau de la configuration de la cellule 8a (8b), car il est possible de réaliser diverses configurations en changeant le nombre de plaques 81, l'épaisseur des plaques, la distance entre les plaques (en utilisant différentes épaisseurs pour les séparateurs 82). La configuration électrique de la cellule 8a (8b) peut étre facilement modifiée en variant le nombre de plaques mono-polaires (en utilisant plusieurs connecteurs 83).
En concordance avec une réalisation préférentielle de l'invention le réacteur électrochimique 1 peut être configuré selon plusieurs variantes, en fonction des conditions de traitement à réaliser - premièrement, il est possible d'installer une seule cellule d'électrocoagulation 8a pendant que le compartiment 4 qui contient seulement un nombre de séparateurs 82 sert à diriger le liquide vers la cuve de décantation 5, - deuxièmement, il est possible d'installer deux cellules d'électrocoagulation identiques 8a et 8b ou deux cellules électrochimiques différentes, selon le nombre de plaques 81, la distance entre les plaques, la nature des plaques (électrodes solubles ou insolubles), selon la configuration électrique (nombre des plaques bipolaires et monopolaires).
Par cette flexibilité au niveau de la configuration du réacteur électrochimique la méthode de traitement selon l'invention s'avère être une méthode polyvalente permettant d'adapter le traitement aux divers types d'applications. En effet il est possible soit d'utiliser une seule cellule d'électrocoagulation avec un grand nombre d'électrodes, soit par exemple, deux cellules d'électrocoagulation mais avec des configurations différentes au niveau des électrodes, connections électriques ou paramètres de courant, soit une première cellule d'électrocoagulation et une deuxième cellule d'électroflottation, etc. La variation des paramètres du courant d'alimentation des cellules électrochimiques reste aussi un autre moyen de réglage des régimes de fonctionnement du réacteur électrochimique. La source de courant assure ainsi la possibilité de régler l'ampérage, la tension appliquée et le changement périodique de polarité selon l'art connu dans la technologie des électrochimiques.
En conformité avec Fig. 4 le connecteur 82 est réalisé à partir d'une feuille de métal résistant à la corrosion, de préférence une tôle en acier inoxydable découpée au laser ou réalisée par soudage pour obtenir une pièce 821 qui comporte une barre horizontale Al et minimum 2 barres verticales C1 prévues pour assurer un contact électrique sur toute la longueur des plaques-électrodes 81 de la cellule électrochimique 8a (8b). Ä chaque extrémité de la barre horizontale A1 il y a un épaulement B 1 qui sert à positionner le connecteur 82 par rapport aux plaques pendant l'assemblage de la cellule 8a (8b). Une languette D est prévue pour assurer le montage des pièces de connexions électriques 85. Les barres verticales C 1 sont couvertes d'un matériau isolant 822 (par collage, plastification ou autre méthode) sur l'une des surfaces verticales, de préférence une barre en caoutchouc de type nitrite.
Le connecteur 82 est installé dans la cellule électrochimique 8a (8b) de telle manière que le contact électrique soit assuré avec une plaque-électrode 81 située du coté non-isolé des barres verticales C1, pendant que la plaque suivante est isolée par rapport au connecteur.
Le connecteur a pour rôle d'assurer un bon contact électrique tout au long de chaque plaque connectée, sur les deux côtés latéraux et éventuellement au centre et déterminer ainsi une distribution uniforme du courant électrique. Le connecteur joue aussi le rôle de séparateur entre les électrodes 81 et il assure la transmission de la force de pression créée par les vis 35 au montage de la cellule.
En conformité avec Fig. 5 le séparateur 83 est réalisé dans un matériau isolant, de préférence en polyéthylène et il a sensiblement la même forme que le connecteur 82 en comportant une barre horizontale H2 et minimum 2 barres verticales C2. Ä chaque extrémité de la barre horizontale V2 il y a un épaulement B2 qui sert à positionner le séparateur 83 par rapport aux plaques 84 pendant l'assemblage de la cellule 8a (8b). Le séparateur 83 est installé dans la cellule électrochimique 8a (8b) dans le but de réaliser l'espacement requis entre les électrodes 81 et d'assurer la transmission de la force de pression créée au montage par les vis 35.
Ä cause de la complexité constructive des réacteurs électrochimiques, leur fabrication et leur maintenance sont coûteuses, surtout à l'échelle industrielle. La majorité des réalisations actuelles sont des appareils de petites dimensions avec des capacités de traitement réduites.
La présente invention permet de remédier à ces inconvénients, tant sur les aspect chimiques et électriques par des optimisation réduisant les coûts énergétiques et les consommables, que sur les aspects mécaniques par des optimisation réduisant d'entretien et améliorant la flexibilité. De plus, la méthode et l'installation proposées disposent de plusieurs autres avantages qui seront discutés en détail dans la description détaillée de l'invention.
SOl~~I~IAIRE DE L'INVENTION
L'un des objectifs de l'invention est de fournir une méthode pour la purification des liquides contaminés et, plus précisément, une méthode pour le traitement des eaux usées en général et des eaux résiduelles d'origine domestique, industrielle et agricole en particulier, tout en évitant les inconvénients des autres méthodes mentionnées ci-dessus.
Un autre objet de l'invention est une méthode pour réaliser simultanément l'élimination efficace des polluants comme P les métaux lourds, la réduction de la demande chimique en oxygène (DCO et DBOS), de l'azote total Kjeldahl (TKN) et des matières en suspension (MES) et la destruction des microorganismes contenus dans les effluents à traiter.
La présente invention a pour objet une méthode d'épuration des liquides contaminés qui combine le traitement de floculation chimique réalisé par l'addition d'un ou de plusieurs coagulants spécifiques, notamment des sels ferriques, des sels d'aluminium ou autres sels avec le traitement électrochimique par électrocoagulation qui provoque la génération en situ d'ions à effet coagulant par la dissolution électrolytique des électrodes consommables et optionnellement avec le traitement électrochimique par électroflottation qui permet la séparation en continu d'au moins une partie des contaminants floculés. De plus, ces techniques combinées sont simultanément mis en valeur dans une configuration mécanique innovante qui favorise les réactions recherchées. Plus précisément, l'invention met en valeur un effet synergique de ces techniques intégrées sur la consommation de produits chimiques et d'énergie. En effet, selon la nouvelle méthode de purification, l'intégration des deux ou trois de ces étapes de traitement consomme moins de substances chimiques et d'énergie que si elles étaient réalisées individuellement, pour donner la même performance épuratoire.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une méthode et une installation d'épuration des liquides qui réduisent le nombre de traitements nécessaires pour atteindre l'efficacité épuratoire requise et ainsi réaliser une installation de traitement simple avec un nombre réduit d'appareils, d'équipements et d'accessoires, faciles à exploiter et à entretenir.
Un autre aspect principal de l'invention est de réaliser une installation pour mettre en oeuvre Ia nouvelle méthode de purification des liquides contaminés basée sur l'effet synergique résulté de l'intégration du traitement de floculation chimique et du traitement électrochimique par électrocoagulation et électroflottation, tout en évitant les inconvénients des autres installations mentionnées ci-dessus. Plus précisément, l'installation pour le traitement des liquides contaminés selon une réalisation est conçue préférentiellement pour réaliser successivement l'injection de coagulants et le traitement électrochimique. L'installation est constitué d'au minimum un dispositif pour le dosage et l'injection de coagulant dans l'effluent à
traiter, un mélangeur statique et un réacteur électrochimique muni d'une ou plusieurs cellules électrochimiques dont au moins une cellule d'électrocoagulation.
Selon une autre réalisation préférentielle, l'installation comprend un réservoir de traitement, optionnellement un système de filtration ou d'ultrafiltration, un dispositif pour le dosage et l'injection de coagulant dans l'effluent à
traiter, un mélangeur statique et un réacteur électrochimique muni d'une ou plusieurs cellules électrochimiques dont au moins une cellule d'électrocoagulation. Selon cette configuration préférentielle, il est possible de réaliser une succession de traitements de filtration, injections de coagulants, électrocoagulation, électroflottation et _g_ séparation des solides par flottation et décantation, en recirculant l'effluent à traiter à
partir du réservoir de traitement. Ce type de récirculation détermine une diminution considérable des dépôts sur les plaques des cellules électrochimiques, réduit les risque de colmatage de la cellule, prolonge la vie des électrodes, facilite la maintenance et augmente l'efficacité épuratoire et le rendement énergétique de l'installation. En effet le liquide qui provient du réservoir de traitement est optionnellement filtré et ensuite on procède à l'injection de coagulant, premièrement par un système de dosage et deuxièmement pendant le passage du liquide dans le réacteur d'électrochimique. Suite aux phénomènes de floculation-coagulation-flottation, les polluants du liquide ont la tendance de s'agglomérer et se séparer.
L'installation est conçue pour permettre une première décantation des boues pendant le passage du liquide dans les cellules électrochimiques et une deuxième décantation dans la cuve de décantation du réacteur électrochimique. Un système de raclage est capable d'éliminer la mousse flottante formée pendant le traitement électrochimique des polluants. Mais l'effet de floculation-coagulation-flottation et la séparation par décantation de polluants a lieu surtout dans le réservoir de traitement de façon plus accélérée et avec une efficacité épuratoire et énergétique supérieure par rapport aux méthodes traditionnelles. Pendant l'avancement du traitement, Ie liquide recirculé
dans L'installation qui provient de la zone de liquide clarifié du réservoir de traitement est de moins en moins chargé en polluants (le liquide est plus "propre").
Ce type de recirculation permet ainsi de réduire la quantité des contaminants qui passent à travers les équipements de l'installation (système de filtration, réacteur électrochimique) pendant que, dans les systèmes traditionnels, qui utilisent Ie traitement en continu ou Ia recirculation partielle, toute la charge en polluants contenue par le liquide à purifier passe à travers l'installation.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une cellule électrochimique très flexible, capable de s'adapter à une large gamme d'applications, facile à installer, modifier et à entretenir. Plus précisément, Ia cellule est munie d'électrodes réalisées en forme de plaques métalliques rectangulaires, parallèles, disposées verticalement et espacées par des séparateurs amovibles. Au moins deux des plaques sont connectées à une source de courant continu (plaques monopolaires).
Des connecteurs amovibles avec une forme spéciale assurent le contact électrique amélioré et une distribution du courant électrique uniforme dans les plaques-électrodes connectées. Les plaques-électrodes, les séparateurs et les connecteurs sont assemblés pour former une structure sandwich à l'aide d'une plaque de pression et des vis de serrage. Cette configuration facilite le montage et le démontage et permet de réaliser diverses configûrations de la cellule (en changeant le nombre de plaques, leur épaisseur, la configuration électrique, etc.).
Selon un autre objectif de l'invention, les électrodes, les connecteurs et les séparateurs sont très facile à fabriquer et à assembler pour réaliser une cellule électrolytique.
Selon un autre aspect de l'invention, l'écoulement de l'effluent contaminé dans le réacteur électrochimique se caractérise par une circulation particulière du fluide dans le but de favoriser les réactions de coagulation et de décantation. Ainsi, l' effluent à traiter a un écoulement vertical descendent dans la première cellule électrolytique, dans le même sens que le mouvement des particules en train de coaguler et de décanter vers la base de la cellule, où la vitesse du fluide est diminuée. En assurant une vitesse suffisamment élevée du fluide entre les plaques-électrodes de la cellule il est possible de créer un effet de nettoyage et ainsi de limiter la formation des dépôts sur ces plaques. Cet effet est amplifié en effectuant périodiquement un changement de polarité du courant électrique d'alimentation des plaques-électrodes, selon l'art connu dans la technique de l'électrocoagulation. Un espace est prévu à la base de la cellule pour abriter les solides séparés dans cette première étape de décantation. Cet espace favorise la décantation des particules par son volume de circulation supérieur par rapport à la section précédente du réacteur.
Par la suite, dans le compartiment suivant qui abrite optionnellement une deuxième cellule électrolytique, l'écoulement devient vertical ascendant. Cet écoulement est dans le même sens que le mouvement des bulles gazeuses qui entraînent d'autres particules contaminantes en flottation afin qu'elles soient immédiatement séparées sous forme de mousses. La zone de raclage des mousses est aussi une seconde zone de ralentissement du fluide qui favorise la décantation des particules n'ayant pas été
récupérée par flottation avant d'évacuer l'effluent.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une installation pour la purification des liquides contaminés polyvalente, avec des capacités de traitements élevées, de préférence à partir de débits d'effluent de 20 m3 par jour et plus, avec une efficacité épuratoire qui peut atteindre plus de 95 % pour l'élimination du P, des matières en suspension (MES) et des métaux lourds, plus de 60 % pour l'abaissement de l'azote (TKN), de la demande chimique en oxygéne et la demande biologique en oxygène (DCO et DBOS) et plus de 99 % pour Ia destruction des microorganismes contenus dans les effluents à traiter.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une méthode et une installation d'épuration des liquides pour être utilisées pour Ia réalisation du traitement de polissage après un traitement biologique ou après d'autres traitements de purification des fluides contaminés (traitements primaires avancés par exemple).
Selon un autre aspect de l'invention le Liquide ainsi purifié peut être réutilisé comme liquide de lavage, eau d'irngation ou pour toute autre utilisation qui peut assurer l'économie d'eau dans les applications domestiques, industrielles ou agricoles ou il peut être disposé dans le milieu naturel si l'épuration à été
accomplie jusqu'au niveau des normes environnementales spécifiques.
Un autre objet de l'invention est d'utiliser les solides récupérés sous la forme de boues décantées et de mousses après le traitement poux la préparation d'engrais.
BR~VE DESCRIPTION DES DESSINS
Fig. 1 est un schéma de principe de l'installation pour mettre en oeuvre la nouvelle méthode de purification des liquides contaminés basée sur l'effet synergique qui résulte de l'intégration du traitement de floculation chimique et du traitement d'électrocoagulation selon l'une des réalisations préférentielles de l'invention;
Fig. 2 est une coupe verticale d'une vue schématique de l'installation pour la purification des Liquides contaminés selon l'une des réalisations préférentielles de l'invention ;
-ll-Fig. 3 est une vue en perspective d'un détail de montage des cellules électrolytiques à l'intérieur du réacteur électrochimique ;
Fig. 4 présente une vue en perspective d'un connecteur de la cellule électrolytique, selon une réalisation préférentielle de l'invention; et Fig. 5 présente une vue en perspective d'un séparateur de la cellule électrolytique, selon une réalisation préférentielle de l'invention.
DESCRIPTION DE RÉALISATIONS PRÉFÉRENTIELLES
Les recherches concernant les mécanismes qui gouvernent les phénomènes de l'électrocoagulation sont assez récentes. Il est considéré
présentement qu'il s'agit d'un processus complexe avec une multitude de mécanismes qui interagissent pour enlever les polluants du liquide à traiter (Holt-2002).
Obtenu sans agitation mécanique et sans apport de produits extérieurs, le floc est plus compact et le volume des boues est beaucoup plus faible qu'avec un procédé de coagulation-floculation chimique.
Si dans la coagulation chimique l'addition de coagulant est discrète, avec un équilibre donné par l'évolution du pH, pour l'électrocoagulation, l'addition du coagulant est en fonction du courant appliqué et du temps.
De nombreux travaux scientifiques ont analysé le traitement de coagulation chimique versus le traitement d'électrocoagulation (Holt 1999 et 2002, Powell Water Systems inc.-2000, Hicham-2002, Jiang-2002). Les recherches ont démontré les nombreux avantages d'électrocoagulation par rapport à la coagulation chimique. Une comparaison directe entre les deux traitements n'est pas possible parce que les bases d'opération sont différentes.
Nous avons découvert un effet synergique inattendu, notamment pour l'élimination du P, en utilisant la combinaison du traitement de floculation chimique (l'addition dans l'effluent à traiter d'un ou de plusieurs coagulants spécifiques : sels fernques, sels d'aluminium ou autres) et le traitement d'électrocoagulation.
La nouvelle méthode de purification des liquides contaminés est ainsi basée sur l'intégration des deux étapes de traitement qui consomment moins de substances chimiques et d'énergie que si elles étaient réalisées individuellement, poux donner la même performance épuratoire.
Selon un aspect principal de l'invention, la méthode de purification des liquides contaminés est basée sur un effet synergique de la consommation de produits chimiques et d'énergie réalisée par l'intégration d'un traitement de floculation chimique et d'un traitement d'électrocoagulation. Pour mettre en évidence cet effet synergique, la procédure décrite dans cette invention a été validée en trois 3 étapes - des jars tests effectués sur des coagulants seuls, - des tests électrochimiques seuls (sans ajout de coagulants chimiques), - des tests électrochimiques combinés avec l'ajout des coagulants chimiques.
Les jars tests sont réalisés sur I.0 L d'échantillon de liquide à traiter.
Le coagulant chimique (dont la quantité est préalablement déterminée) est ajouté
graduellement et le mélange est agité continuellement pendant 1 heure.
L'échantillon est ensuite laissé décanté pendant une demi-heure. Le surnageant est séparé de la phase décantée et analysé pour les paramètres environnementaux (MES, DCO, Coliformes totaux, P total).
Les tests électrochimiques sont réalisés en appliquant - une densité de courant de 50 à 1000 A/m2, préférablement entre 100 et 300 A/m2, - une quantité d'électricité de 10 à 500 A.h/m3, préférablement entre 20 et 50 A.h/m3.
Exemple -1 Les caractéristiques initiales du liquide à traiter est décrit dans le tableau 1. Le pH du liquide est maintenu entre 3 et 14, préfërablement entre 6 et 8. Le coagulant utilisé est le chlorure fernque (FeCl3-40 %). Le rapport massique du fer total sur le phosphore initial est maintenu autour de 3 kg de fer/kg de P dans cet exemple. Les résultats sont reportés sur le tableau 1.
Tableau 1 Paramtre Unit InitiaFinal Efficacit (%) s 1 E.C. oagulanE.C E.C. CoagulaE.C
+ +
(seule)t oagulanseule)t Coagula (seul) t (seul) t pH - 8.2 8.56 7.41 7.79 +4.4 -9.6 -5.0 MES mg/L 250 60 60 30 76.0 76 88 DCO totalmg/L 510 I00 272 270 80.4 46.7 47.1 P total mg/L 34.0 4.8 14.7 3.3 85.9 56.8 90.3 ColiformesUFC/1 430009000 45000 8100 79.1 0 81.1 fcaux OOmL
Grâce au procédé décrit dans cette invention, les performances liées à
la déphosphatation et â l'épuration électrochimiques sont nettement améliorées. En effet, la conversion du phosphore total passe de 46,7 % pour le coagulant tout seul et 80,4 % pour l'électrochimique toute seule à 90,3 % pour la combinaison électrochimique et ajout du coagulant chimique. L'épuration subit également l'effet synergique, autant sur les matières en suspension (MES) que sur les coliformes totaux.
Exemple -2 L'expérience décrite dans l'exemple 1 est renouvelée mais cette fois c'est pour atteindre un taux de conversion du P total supérieur ou égal à 90 %. Le rapport massique Fe/P (kg de Fe/kg de P enlevé), la consommation énergétique et du coagulant chimique sont déterminés pour montrer l'effet synergique du procédé
électrochimique avec l'ajout du coagulant chimique. Les résultats sont reportés au tableau 2.
Tableau 2 Procds Fe/PConsommation Consommation de (g/g)nergtique Coagulant Cot CE CC
kWh/m3 kWh/ kg- kg-Fe/kg-P ($CE
(kg-P Fe/m3 enlev +$CC)/
enlev) kg-P enlev E.C. seule 4.0 6.0 142 - - 8.S
E.C. + 3.5 1.6 50.6 0.061 2.0 5.7 Coagulant Coagulant 6.0 - - 0.204 6.6 8.9 seul CE : 0.06$lkWh, CC = 0.185$lkg-(FeCl3-40%) L'effet synergique de l'ajout d'un coagulant chimique sur le procédé
électrochimique est encore mis en évidence par le fait qu'un rapport relativement faible de Fe/P est nécessaire pour obtenir une conversion du phosphore supérieure ou égale à 90 %. Cela se traduit par un coût énergétique et une consommation de coagulant chimique moindre.
L'invention est caractérisée par les étapes suivantes - réaliser une injection de coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) dans le liquide à traiter à l'aide d'un système de dosage et assurer l'homogénéisation du liquide à travers un mélangeur statique ou par une agitation mécanique, - diriger le liquide à travers un réacteur d'électrochimique pour entamer les phénomènes de floculation-coagulation et réaliser une séparation des 1 S solides agglomërés par décantation et par flottation, En concordance avec la Fig. 1, le liquide à traiter est soumis à une succession de traitements qui consistent en l'injection d'un coagulant (sels fernques, sels d'aluminium ou autres) réalisée par un dispositif de dosage 23 muni d'une pompe 24. L'uniformisation du liquide est réalisée pendant le passage du liquide dans un mélangeur statique 25 d'où il est envoyé vers un réacteur électrochimique 1 . Cette configuration permet le traitement en continu du liquide à purifier selon un procédure très simple mais elle peut aussi s'intégrer facilement dans des schéma de traitements complexes qui nécessitent en préalable, par exemple, un traitement biologique, une filtration ou une ultrafiltration et/ou dans des schémas de traitement qui nécessitent par après des traitements de séparation, filtration, etc.
Selon un autre aspect principal de l'invention, la méthode de purification des liquides contaminés est réalisée selon les étapes suivantes - remplir le réservoir de traitement avec le liquide à traiter, - acheminer le liquide à partir de ce réservoir vers un système de filtration ou d'ultrafiltration et réaliser une première étape de purification (optionnellement), - réaliser une injection de coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) dans le liquide à traiter à l'aide d'un système de dosage et assurer l'homogénéisation du liquide à travers un mélangeur statique ou par une agitation mécanique, - diriger le liquide à travers un réacteur d'électrochimique pour entamer les phénomènes de floculation-coagulation et réaliser une première séparation des solides agglomérés par décantation et par flottation, - retourner le liquide ainsi traité dans le réservoir de traitement où le processus de floculation-coagulation s'accomplit sous l'effet des coagulants ajoutés dans les étapes précédentes ; les solides agglomérés se décantent rapidement et s'accumulent sous la forme de boues au fond de ce réservoir, - recirculer le liquide à traiter pour reprendre la succession des traitements présentés plus haut jusqu'à ce qu'on atteint le degré de purification désiré, - éliminer les boues accumulées par décantation et la mousse formée par flottation électrochimique dans le réacteur électrochimique et dans le réservoir de traitement, en mode continu ou à la fin du traitement et - vider le réservoir de traitement de liquide ainsi purifié.
En concordance avec la Fig. 2, le liquide est recirculé à l'aide d'une pompe 22 dans l'installation et soumis à une succession de traitements de filtration, injections de coagulant et d'électrocoagulation, de séparation par flottation et par décantation. La première étape selon la méthode de traitement proposée, consiste à
remplir le réservoir de traitement 21 avec le liquide à traiter par le raccord d'entrée 30, ensuite on applique une filtration à l'aide d'un système de filtration 28.
Un raccord 29 relié à une pompe 19 sert pour l'évacuation des solides séparés par filtration et/ou pour le lavage périodique du filtre. L'étape suivante consiste dans l'injection d'un coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) réalisée par un dispositif de dosage 23 muni d'une pompe 24. L'uniformisation du liquide est réalisée pendant le passage du liquide dans un mélangeur statique 25. Le réacteur électrochimique 1 est réalisé sous la forme d'une cuve étanche en matière plastique ou, préférentiellement, en acier inoxydable plastifié à l'intérieur et. Le réacteur dispose de plusieurs compartiments: un compartiment 2 pour l'entrée du liquide à
traiter, un compartiment 3 qui abrite une cellule d'électrocoagulation 8a, le compartiment 4, qui peut abriter une deuxième cellule électrochimique 8b, une cuve de décantation primaire 6, une cuve de décantation S et une cuve d' évacuation de la mousse 7. L'effluent à traiter entre dans le réacteur électrochimique 1 par le raccord d'entrée 9 selon un écoulement vertical ascendant à travers le compartiment 2 et ensuite entre par déversement dans le compartiment 3 selon un écoulement vertical descendant parmi les électrodes de la cellule d'électrocoagulation 8a. Cet écoulement favorise l'entraînement efficace d'une importante partie des particules qui commencent à se séparer pendant le passage dans la cellule 8a, vers la cuve de décantation 6. Une vitesse de déplacement du fluide suffisamment élevée favorise aussi un effet de nettoyage des électrodes et diminue la tendance de formation des dépôts chimiques. Cet effet est amplifié en effectuant périodiquement un changement de polarité du courant électrique d'alimentation de l'électrode, selon l'art connu dans la technique de l'électrocoagulation. Les solides accumulés dans la cuve 6 sont éliminés périodiquement ou en continu par un raccord de sortie 20 et une pompe 19.
Ensuite le liquide à traiter traverse le compartiment 4 pour passer par déversement dans la cuve de décantation 5, où la séparation des contaminants continue par décantation ou par flottation. Un système de racleur 15 (mécanique, pneumatique ou outre) évacue la mousse formée vers une cuve 7 muni d'un tuyau de sortie 17.
Les boues formées dans la cuve de décantation 5 sont éliminées périodiquement ou en continu par le raccord de sortie 18 et la pompe 19. L'effluent sort du réacteur électrochimique 1 par un tuyau déversoir 16 vers le réservoir de traitement 21. Un couvercle 26 assure la protection sécuritaire de L'appareil. Un système de ventilation 27 permet la dilution des gaz formés pendant l'électrolyse et leur évacuation.
Ce système remplit aussi la fonction de déplacer la mousse formée dans le compartiment 3 vers le compartiment 4 et ainsi vers la cuve 5 pour entrer dans la zone d'action du racleur 15. Entre le compartiment d'entrée 2 et le compartiment 3 se trouve une plaque 10 qui est fixe par rapport au réacteur électrochimique. Un système de plaques verticales 11 et 12, mobiles par rapport au réacteur électrochimique sert à
transmettre une pression de serrage nécessaire au montage des cellules électrolytiques, pression crée à l'aide d'un système de serrage composé par les vis 35 et le cadre 13 qui est, à son tour, solidaire avec la cuve du réacteur électrochimique 1. Les plaques 10, 11 et 12 sont fabriquées avec un matériau isolant, de préférence en polypropylène. Suite à l'ajout de coagulant par injection directe et pendant le traitement dans le réacteur électrochimique le processus de floculation-coagulation et la séparation par décantation de polluants a lieu de façon accélérée surtout dans le réservoir de traitement 21. Les solides sous la forme de boues sont évacués à
la fin du traitement par le raccord 33 et la pompe 34. Le réservoir 21 est muni d'une zone de clarification K qui permet, par la recirculation de l'effluent à traiter, de réintroduire dans l'installation un liquide de plus en plus décontaminé. Le traitement de liquide continue jusqu'au moment où le degré de purification désiré est atteint.
Une fois la recirculation arrétée Ie Liquide purifié est évacué à l'aide de la pompe 31 par le raccord 32.
En conformité avec la Fig.3, la cellule électrolytique 8a (ou 8b) est munie de plusieurs électrodes 81 réalisées en forme de feuilles métalliques rectangulaires, parallèles, disposées verticalement et espacées par des séparateurs amovibles 83 fabriqués en matériel isolant, de préférence en polypropylène. Au moins deux plaques de chaque cellule sont connectées (plaques monopolaires) à
une source de courant continu (non-présentée). L'alimentation de chaque plaque monopolaire est réalisée par un connecteur amovible 82, de préférence réalise en acier inoxydable. Les plaques-électrodes 81, les séparateurs 84 et les connecteurs 83 sont assemblés de façon successive pour former une structure sandwich à l'aide de la plaque de pression mobile 12 et la plaque mobile 11, grâce à un système de serrage composé par les vis 35 et le cadre de serrage 13. Cette solution facilite le montage et le démontage rapide de la cellule pour nettoyage, les réparations ou le remplacement rapide des plaques et en plus assure une flexibilité accrue pour réaliser une grande diversité des configurations des cellules électrochimiques comme il est expliqué plus loin. La plaque 10 et la plaque 12 sont munies d'une série de canaux verticaux réalisés par usinage pour permettre l'insertion des connecteurs 82 et éviter ainsi la formation d'un espace inutile entre la plaque-électrode située à l'extrémité
de la cellule et les plaques 10 et respectivement 12. Les plaques-électrodes 81 sont supportées par un cadre 14 fixé dans la cuve 6 du réacteur électrochimique; il est recouvert par un matériel isolant pour empêcher tout contact électrique entre les électrodes 81. Deux plaques latérales 84, fabriquées en matériau isolateur, solidaires avec la cuve du réacteur électrochimique supportent les séparateurs 82 et les connecteurs 83. Pour réaliser le branchement des connecteurs 82 à la source de courant (non-présenté) on utilise des pièces de connexion standardisées 85 qui permettent d'attacher les câbles électriques selon la configuration désirée.
L'invention assure une flexibilité accrue au niveau de la configuration de la cellule 8a (8b), car il est possible de réaliser diverses configurations en changeant le nombre de plaques 81, l'épaisseur des plaques, la distance entre les plaques (en utilisant différentes épaisseurs pour les séparateurs 82). La configuration électrique de la cellule 8a (8b) peut étre facilement modifiée en variant le nombre de plaques mono-polaires (en utilisant plusieurs connecteurs 83).
En concordance avec une réalisation préférentielle de l'invention le réacteur électrochimique 1 peut être configuré selon plusieurs variantes, en fonction des conditions de traitement à réaliser - premièrement, il est possible d'installer une seule cellule d'électrocoagulation 8a pendant que le compartiment 4 qui contient seulement un nombre de séparateurs 82 sert à diriger le liquide vers la cuve de décantation 5, - deuxièmement, il est possible d'installer deux cellules d'électrocoagulation identiques 8a et 8b ou deux cellules électrochimiques différentes, selon le nombre de plaques 81, la distance entre les plaques, la nature des plaques (électrodes solubles ou insolubles), selon la configuration électrique (nombre des plaques bipolaires et monopolaires).
Par cette flexibilité au niveau de la configuration du réacteur électrochimique la méthode de traitement selon l'invention s'avère être une méthode polyvalente permettant d'adapter le traitement aux divers types d'applications. En effet il est possible soit d'utiliser une seule cellule d'électrocoagulation avec un grand nombre d'électrodes, soit par exemple, deux cellules d'électrocoagulation mais avec des configurations différentes au niveau des électrodes, connections électriques ou paramètres de courant, soit une première cellule d'électrocoagulation et une deuxième cellule d'électroflottation, etc. La variation des paramètres du courant d'alimentation des cellules électrochimiques reste aussi un autre moyen de réglage des régimes de fonctionnement du réacteur électrochimique. La source de courant assure ainsi la possibilité de régler l'ampérage, la tension appliquée et le changement périodique de polarité selon l'art connu dans la technologie des électrochimiques.
En conformité avec Fig. 4 le connecteur 82 est réalisé à partir d'une feuille de métal résistant à la corrosion, de préférence une tôle en acier inoxydable découpée au laser ou réalisée par soudage pour obtenir une pièce 821 qui comporte une barre horizontale Al et minimum 2 barres verticales C1 prévues pour assurer un contact électrique sur toute la longueur des plaques-électrodes 81 de la cellule électrochimique 8a (8b). Ä chaque extrémité de la barre horizontale A1 il y a un épaulement B 1 qui sert à positionner le connecteur 82 par rapport aux plaques pendant l'assemblage de la cellule 8a (8b). Une languette D est prévue pour assurer le montage des pièces de connexions électriques 85. Les barres verticales C 1 sont couvertes d'un matériau isolant 822 (par collage, plastification ou autre méthode) sur l'une des surfaces verticales, de préférence une barre en caoutchouc de type nitrite.
Le connecteur 82 est installé dans la cellule électrochimique 8a (8b) de telle manière que le contact électrique soit assuré avec une plaque-électrode 81 située du coté non-isolé des barres verticales C1, pendant que la plaque suivante est isolée par rapport au connecteur.
Le connecteur a pour rôle d'assurer un bon contact électrique tout au long de chaque plaque connectée, sur les deux côtés latéraux et éventuellement au centre et déterminer ainsi une distribution uniforme du courant électrique. Le connecteur joue aussi le rôle de séparateur entre les électrodes 81 et il assure la transmission de la force de pression créée par les vis 35 au montage de la cellule.
En conformité avec Fig. 5 le séparateur 83 est réalisé dans un matériau isolant, de préférence en polyéthylène et il a sensiblement la même forme que le connecteur 82 en comportant une barre horizontale H2 et minimum 2 barres verticales C2. Ä chaque extrémité de la barre horizontale V2 il y a un épaulement B2 qui sert à positionner le séparateur 83 par rapport aux plaques 84 pendant l'assemblage de la cellule 8a (8b). Le séparateur 83 est installé dans la cellule électrochimique 8a (8b) dans le but de réaliser l'espacement requis entre les électrodes 81 et d'assurer la transmission de la force de pression créée au montage par les vis 35.
Claims (20)
1. Méthode purification des liquides contaminés caractérisé par un effet synergique sur la consommation de produits chimiques et d'énergie réalisée par l'intégration d'un traitement de floculation chimique et d'un traitement d'électrocoagulation et accomplie par les étapes suivantes:
- acheminer le liquide vers un système de filtration ou d'ultrafiltration et réaliser une première étape de purification, - réaliser une injection de coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) dans le liquide à traiter à l'aide d'un système de dosage et assurer l'homogénéisation du liquide à travers un mélangeur statique ou par une agitation mécanique, - diriger le liquide à travers un réacteur d'électrochimique pour entamer les phénomènes de floculation-coagulation et réaliser une première séparation des solides agglomérés par décantation et par flottation,
- acheminer le liquide vers un système de filtration ou d'ultrafiltration et réaliser une première étape de purification, - réaliser une injection de coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) dans le liquide à traiter à l'aide d'un système de dosage et assurer l'homogénéisation du liquide à travers un mélangeur statique ou par une agitation mécanique, - diriger le liquide à travers un réacteur d'électrochimique pour entamer les phénomènes de floculation-coagulation et réaliser une première séparation des solides agglomérés par décantation et par flottation,
2. Méthode de purification des liquides contaminés caractérisé par un effet synergique sur la consommation de produits chimiques et d'énergie réalisée par l'intégration d'un traitement de floculation chimique et d'un traitement, d'électrocoagulation et accomplie par les étapes suivantes:
- acheminer le liquide à traiter vers un système de filtration ou d'ultrafiltration et réaliser une première étape de purification, - réaliser une injection de coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) dans le liquide à traiter à l'aide d'un système de dosage et assurer l'homogénéisation du liquide à travers un mélangeur statique ou par une agitation mécanique, - diriger le liquide à travers un réacteur d'électrochimique pour entamer les phénomènes de floculation-coagulation et réaliser une première séparation des solides agglomérés par décantation et par flottation, - acheminer le liquide ainsi traité vers un réservoir de traitement où le processus de floculation-coagulation s'accomplit sous l'effet des coagulants ajoutés dans les étapes précédentes ; les solides agglomérés se décantent rapidement et s'accumulent sous la forme de boue au fond de ce réservoir, - éliminer les boues accumulées par décantation et la mousse formée par flottation dans le réservoir de traitement, en mode continu ou à la fin du traitement et - évacuer le liquide ainsi traité .
- acheminer le liquide à traiter vers un système de filtration ou d'ultrafiltration et réaliser une première étape de purification, - réaliser une injection de coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) dans le liquide à traiter à l'aide d'un système de dosage et assurer l'homogénéisation du liquide à travers un mélangeur statique ou par une agitation mécanique, - diriger le liquide à travers un réacteur d'électrochimique pour entamer les phénomènes de floculation-coagulation et réaliser une première séparation des solides agglomérés par décantation et par flottation, - acheminer le liquide ainsi traité vers un réservoir de traitement où le processus de floculation-coagulation s'accomplit sous l'effet des coagulants ajoutés dans les étapes précédentes ; les solides agglomérés se décantent rapidement et s'accumulent sous la forme de boue au fond de ce réservoir, - éliminer les boues accumulées par décantation et la mousse formée par flottation dans le réservoir de traitement, en mode continu ou à la fin du traitement et - évacuer le liquide ainsi traité .
3. Méthode de purification des liquides contaminés caractérisé par un effet synergique sur la consommation de produits chimiques et d'énergie réalisée par l'intégration d'un traitement de floculation chimique et d'un traitement d'électrocoagulation et accomplie , par les étapes suivantes:
- remplir le réservoir de traitement avec le liquide à traiter, - acheminer le liquide à partir de ce réservoir vers un système de filtration ou d'ultrafiltration et réaliser une première étape de purification, - réaliser une injection de coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) dans le liquide à traiter à l'aide d'un système de dosage et assurer l'homogénéisation du liquide à travers un mélangeur statique ou par une agitation mécanique, - diriger le liquide à travers un réacteur d'électrochimique pour entamer les phénomènes de floculation-coagulation et réaliser une première séparation des solides agglomérés par décantation et par flottation, - retourner le liquide ainsi traité dans le réservoir de traitement où le processus de floculation-coagulation s'accomplit sous l'effet des coagulants ajoutés dans les étapes précédentes ; les solides agglomérés se décantent rapidement et s'accumulent sous la forme de boue au fond de ce réservoir, - recirculer le liquide à traiter pour reprendre la succession des traitements présentes plus haut jusqu'à ce qu'on atteint le degré de purification désiré, - éliminer les boues accumulées par décantation et la mousse formée par flottation électrochimique dans le réacteur électrochimique et dans le réservoir de traitement, en mode continu ou à la fin du traitement et - vider le réservoir de traitement
- remplir le réservoir de traitement avec le liquide à traiter, - acheminer le liquide à partir de ce réservoir vers un système de filtration ou d'ultrafiltration et réaliser une première étape de purification, - réaliser une injection de coagulant (sels ferriques, sels d'aluminium ou autres) dans le liquide à traiter à l'aide d'un système de dosage et assurer l'homogénéisation du liquide à travers un mélangeur statique ou par une agitation mécanique, - diriger le liquide à travers un réacteur d'électrochimique pour entamer les phénomènes de floculation-coagulation et réaliser une première séparation des solides agglomérés par décantation et par flottation, - retourner le liquide ainsi traité dans le réservoir de traitement où le processus de floculation-coagulation s'accomplit sous l'effet des coagulants ajoutés dans les étapes précédentes ; les solides agglomérés se décantent rapidement et s'accumulent sous la forme de boue au fond de ce réservoir, - recirculer le liquide à traiter pour reprendre la succession des traitements présentes plus haut jusqu'à ce qu'on atteint le degré de purification désiré, - éliminer les boues accumulées par décantation et la mousse formée par flottation électrochimique dans le réacteur électrochimique et dans le réservoir de traitement, en mode continu ou à la fin du traitement et - vider le réservoir de traitement
4. Méthode de purification selon les revendications 1, 2 ou 3 caractérisée en ce qu'elle est accomplie sans utiliser l'étape de filtration ou d'ultrafiltration.
5. Méthode de purification selon l'une des revendications de 1 à 4 caractérisée en ce qu'au lieu d'un coagulant on utilise un mélange de coagulants ou un mélange de coagulants et polymères.
6. Méthode de purification selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est utilisée pour le traitement des eaux usées en général et des eaux résiduelles d'origine domestique, industrielle, agroalimentaire et agricole en particulier.
7. Méthode de purification selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle est utilisée pour l'épuration de liquides pollués par des matières organiques et inorganiques dissoutes ou en suspension et tout particulièrement pour l'élimination simultanée du P et des métaux lourds, de l'azote (TKN), pour la réduction de la demande chimique en oxygène (DCO ou DBO5) et pour la destruction des microorganismes contenus dans les effluents à traiter.
8. Méthode de purification selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est utilisée comme traitement de polissage après un traitement biologique ou après d'autres traitements de purification des fluides contaminés dont notamment une séparation primaire.
9. Méthode de purification selon l'une des revendications de1 à 8, caractérisée par la production d'un liquide purifié qui peut être utilisé
comme liquide de lavage, eau d'irrigation ou pour toute autre application qui peut assurer l'économie d'eau dans les applications domestiques, industrielles, agroalimentaire ou agricoles ou il peut être déversé dans le milieu naturel si l'épuration à été accomplie jusqu'au niveau des normes environnementales spécifiques.
comme liquide de lavage, eau d'irrigation ou pour toute autre application qui peut assurer l'économie d'eau dans les applications domestiques, industrielles, agroalimentaire ou agricoles ou il peut être déversé dans le milieu naturel si l'épuration à été accomplie jusqu'au niveau des normes environnementales spécifiques.
10. Méthode de purification selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisée en ce que les solides récupérés sous la forme de boues et de mousses après le traitement sont utilisés pour la préparation d'engrais.
5, caractérisée en ce que les solides récupérés sous la forme de boues et de mousses après le traitement sont utilisés pour la préparation d'engrais.
11. Installation pour mettre en oeuvre la méthode de purification des liquides contaminés selon la revendication 1 et l'une des revendications 4 à
10, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de filtration ou d'ultrafiltration, et au moins un dispositif pour le dosage et l'injection de coagulant dans l'effluent à traiter, un système de mélange et un réacteur électrochimique muni d'une ou de plusieurs cellules électrochimiques dont au moins une est une cellule d'électrocoagulation.
10, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de filtration ou d'ultrafiltration, et au moins un dispositif pour le dosage et l'injection de coagulant dans l'effluent à traiter, un système de mélange et un réacteur électrochimique muni d'une ou de plusieurs cellules électrochimiques dont au moins une est une cellule d'électrocoagulation.
12. Installation pour mettre en oeuvre la méthode de purification des liquides contaminés selon la revendication 2 et l'une des revendications 4 à
10, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de filtration ou d'ultrafiltration, et au moins un dispositif pour le dosage et l'injection de coagulant dans l'effluent à traiter, un système de mélange un réacteur électrochimique muni d'une ou de plusieurs cellules électrochimiques dont au moins une est une cellule d'électrocoagulation et un réservoir de traitement.
10, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de filtration ou d'ultrafiltration, et au moins un dispositif pour le dosage et l'injection de coagulant dans l'effluent à traiter, un système de mélange un réacteur électrochimique muni d'une ou de plusieurs cellules électrochimiques dont au moins une est une cellule d'électrocoagulation et un réservoir de traitement.
13. Installation selon la revendication 3 et l'une des revendications de 4 à
10, caractérisée en ce qu'elle réalise une succession de traitements de filtration, d'injections de coagulants et d'électrocoagulation et d'électroflottation dans le but de réaliser la séparation des solides par flottation et par décantation, en recirculant l'effluent à traiter avec une pompe de recirculation à partir d'une zone de clarification dans le réservoir de traitement.
10, caractérisée en ce qu'elle réalise une succession de traitements de filtration, d'injections de coagulants et d'électrocoagulation et d'électroflottation dans le but de réaliser la séparation des solides par flottation et par décantation, en recirculant l'effluent à traiter avec une pompe de recirculation à partir d'une zone de clarification dans le réservoir de traitement.
14. Installation selon les revendications 11, 12 et 13, caractérisée en ce que qu'elle est munie d'un réacteur électrochimique qui est réalisé sous la forme d'une cuve étanche en matière plastique ou en acier inoxydable plastifié à
l'intérieur et qui dispose de plusieurs compartiments dont un premier compartiment pour l'entrée du liquide à traiter, un deuxième compartiment qui abrite une cellule d'électrocoagulation, un troisième compartiment qui peut abriter, optionnellement, une deuxième cellule électrochimique, une cuve de décantation située à la base des cellules électrochimiques, une cuve d'évacuation de la mousse et optionnellement une cuve de décantation principale.
l'intérieur et qui dispose de plusieurs compartiments dont un premier compartiment pour l'entrée du liquide à traiter, un deuxième compartiment qui abrite une cellule d'électrocoagulation, un troisième compartiment qui peut abriter, optionnellement, une deuxième cellule électrochimique, une cuve de décantation située à la base des cellules électrochimiques, une cuve d'évacuation de la mousse et optionnellement une cuve de décantation principale.
15. Réacteur électrochimique selon la revendication de 14, caractérisé en ce que l'effluent à traiter a un écoulement vertical ascendant à travers le premier compartiment et entre par déversement dans le deuxième compartiment selon un écoulement vertical descendant parmi les électrodes de la cellule d'électrocoagulation, ensuite il traverse le troisième compartiment muni ou non d'une deuxième cellule électrochimique, pour passer par déversement dans la cuve de décantation principale, où la séparation des contaminants continue par décantation ou par flottation et finalement l'effluent sort du réacteur électrochimique par un tuyau déversoir vers le réservoir de traitement ou le processus de floculation-coagulation et la séparation par décantation à lieu de façon accéléré.
16. Réacteur électrochimique selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il est prévu avec un système de racleur (mécanique, pneumatique ou outre) pour évacuer la mousse formée pendant le traitement, vers une cuve munie d'un tuyau de sortie.
17. Réacteur électrochimique selon l'une des revendications de 14 à 16, caractérisé en ce que les boues accumulées dans les cuves sont éliminées périodiquement ou en continu par des raccords de sortie et une pompe.
18. Réacteur électrochimique selon l'une des revendications de 14 et 17, caractérisé en ce que le réacteur électrochimique est muni d'un couvercle qui assure la protection sécuritaire pour les cellules électrochimiques.
19. Réacteur électrochimique selon l'une des revendications de 14 et 18 caractérisé en ce qu'il est muni d'un système de ventilation avec une double fonction : premièrement la dilution des gaz formés pendant l'électrolyse et leur évacuation et deuxièmement le transfert de la mousse formée à la surface du liquide dans les cellules électrochimiques vers la cuve principale dans la zone d'action du racleur.
20. Réacteur électrochimique selon l'une des revendications de 14 à19, caractérisé en ce que les cellules électrochimiques utilisent comme électrodes des plaques métalliques rectangulaires, parallèles, disposées verticalement et espacées par des séparateurs amovibles en matériels isolant et par des connecteurs amovibles qui assurent le contact électrique avec des plaques-électrode connectées, et l'assemblage est réalisé sous la forme d'une structure sandwich par l'alternance des électrodes, des séparateurs et des connecteurs qui sont serrés entre une plaque fixe et une plaque mobile fabriquées en matériel isolant, sous l'effet de la pression crée à
l'aide d'un système de serrage composé par plusieurs vis et un cadre qui est, à sont tour, solidaire avec la cuve du réacteur électrochimique21. Cellule électrochimique selon les revendications 20, caractérisée en ce que les plaques-électrode sont soutenues par un cadre recouvert par un matériel isolant.
22. Cellule électrochimique selon les revendications 20et 21, caractérisée en ce que la plaque fixe et la plaque mobile situées à l'extrémité de la cellule sont munies d'une série de canaux verticaux réalisé par usinage pour permettre l'insertion des connecteurs amovible afin d'éviter la formation d'un espace inutile entre les-électrodes situées à l'extrémité et ces plaques.
23. Cellule électrochimique selon les revendications 20 à 22, caractérisée en ce qu'au moins deux plaques de chaque cellule sont connectées (plaques monopolaires) à une source de courant continu à l'aide des connecteurs amovibles.
24. Cellule électrochimique selon les revendications 20 à 23, caractérisée en ce que le connecteur amovible est réalisé à partir d'une feuille de métal résistent à
la corrosion, de préférence une tôle en acier inoxydable découpée au laser ou réalisé
par soudage pour obtenir une pièce qui comporte une barre horizontale et minimum 2 barres verticales prévues pour assurer un contact électrique sur toute la longueur des plaques-électrodes. A chaque extrémité de la barre horizontale il y a un épaulement qui sert à positionner le connecteur dans la cellule par rapport aux deux plaques en matériel isolant fixées sur les parois latérales du réacteur. Les barres verticales sont couvertes d'un matériel isolant (par collage, plastification, peinture ou autre méthode) sur l'une des surfaces verticales, de préférence une barre en caoutchouc de type nitrile.
25. Cellule électrochimique selon les revendications 20 à 25, caractérisée en ce que le connecteur a un triple rôle, premièrement d'assurer un bon contact électrique tout au long de chaque plaque-électrode connectée, sur les deux cotés latérales et éventuellement au centre, s'il est muni de trois barres verticales, deuxièmement joue aussi le rôle de séparateur entre les plaques-électrode et troisièmement il assure la transmission de la force de pression crée par les vis de serrage au montage de la cellule.
26. Cellule électrochimique selon les revendications 20 à 26, caractérisée en ce que le séparateur est réalisé dans un matériel isolant, de préférence en polyéthylène et il a sensiblement la même forme que le connecteur en comportant une barre horizontale et minimum 2 barres verticales. A chaque extrémité de la barre horizontale il y a un épaulement qui sert pour positionner le séparateur par rapport aux deux plaques en matériel isolant fixées sur les parois latérales du réacteur.
27. Cellule électrochimique selon les revendications 20 à 27, caractérisée en ce que le séparateur a une double fonction. Premièrement, il joue le rôle de séparateur entre les plaques-électrode et deuxièmement, il assure la transmission de la forcé de pression crée par les vis de serrage au montage de la cellule.
28. Méthode conformément aux revendications 1, 2 et 3 caractérisée en ce que l'écoulement de l'effluent contaminé qui est vertical descendant dans la première cellule électrochimique, suivi d'une zone de décantation, d'un écoulement vertical ascendant et optionnellement d'au moins une autre zone de décantation, créé de meilleurs conditions cinétiques pour la floculation et la séparation des particules au cours du procédé.
29. Installation selon la révendication 14 qui utilise un réacteur électrochimique selon les revendications 15 à 20, caractérisé en ce qu'elle est opérée sans utiliser l'étape de l'ajout d'additif.
l'aide d'un système de serrage composé par plusieurs vis et un cadre qui est, à sont tour, solidaire avec la cuve du réacteur électrochimique21. Cellule électrochimique selon les revendications 20, caractérisée en ce que les plaques-électrode sont soutenues par un cadre recouvert par un matériel isolant.
22. Cellule électrochimique selon les revendications 20et 21, caractérisée en ce que la plaque fixe et la plaque mobile situées à l'extrémité de la cellule sont munies d'une série de canaux verticaux réalisé par usinage pour permettre l'insertion des connecteurs amovible afin d'éviter la formation d'un espace inutile entre les-électrodes situées à l'extrémité et ces plaques.
23. Cellule électrochimique selon les revendications 20 à 22, caractérisée en ce qu'au moins deux plaques de chaque cellule sont connectées (plaques monopolaires) à une source de courant continu à l'aide des connecteurs amovibles.
24. Cellule électrochimique selon les revendications 20 à 23, caractérisée en ce que le connecteur amovible est réalisé à partir d'une feuille de métal résistent à
la corrosion, de préférence une tôle en acier inoxydable découpée au laser ou réalisé
par soudage pour obtenir une pièce qui comporte une barre horizontale et minimum 2 barres verticales prévues pour assurer un contact électrique sur toute la longueur des plaques-électrodes. A chaque extrémité de la barre horizontale il y a un épaulement qui sert à positionner le connecteur dans la cellule par rapport aux deux plaques en matériel isolant fixées sur les parois latérales du réacteur. Les barres verticales sont couvertes d'un matériel isolant (par collage, plastification, peinture ou autre méthode) sur l'une des surfaces verticales, de préférence une barre en caoutchouc de type nitrile.
25. Cellule électrochimique selon les revendications 20 à 25, caractérisée en ce que le connecteur a un triple rôle, premièrement d'assurer un bon contact électrique tout au long de chaque plaque-électrode connectée, sur les deux cotés latérales et éventuellement au centre, s'il est muni de trois barres verticales, deuxièmement joue aussi le rôle de séparateur entre les plaques-électrode et troisièmement il assure la transmission de la force de pression crée par les vis de serrage au montage de la cellule.
26. Cellule électrochimique selon les revendications 20 à 26, caractérisée en ce que le séparateur est réalisé dans un matériel isolant, de préférence en polyéthylène et il a sensiblement la même forme que le connecteur en comportant une barre horizontale et minimum 2 barres verticales. A chaque extrémité de la barre horizontale il y a un épaulement qui sert pour positionner le séparateur par rapport aux deux plaques en matériel isolant fixées sur les parois latérales du réacteur.
27. Cellule électrochimique selon les revendications 20 à 27, caractérisée en ce que le séparateur a une double fonction. Premièrement, il joue le rôle de séparateur entre les plaques-électrode et deuxièmement, il assure la transmission de la forcé de pression crée par les vis de serrage au montage de la cellule.
28. Méthode conformément aux revendications 1, 2 et 3 caractérisée en ce que l'écoulement de l'effluent contaminé qui est vertical descendant dans la première cellule électrochimique, suivi d'une zone de décantation, d'un écoulement vertical ascendant et optionnellement d'au moins une autre zone de décantation, créé de meilleurs conditions cinétiques pour la floculation et la séparation des particules au cours du procédé.
29. Installation selon la révendication 14 qui utilise un réacteur électrochimique selon les revendications 15 à 20, caractérisé en ce qu'elle est opérée sans utiliser l'étape de l'ajout d'additif.
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| CA002470270A CA2470270A1 (fr) | 2004-06-10 | 2004-06-10 | Methode et installation pour le traitement des liquides contamines |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002470270A CA2470270A1 (fr) | 2004-06-10 | 2004-06-10 | Methode et installation pour le traitement des liquides contamines |
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|---|---|
| CA2470270A1 true CA2470270A1 (fr) | 2005-12-10 |
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| Country | Link |
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| CN113023967B (zh) * | 2021-03-18 | 2024-02-20 | 河南绿水青山环保科技有限公司 | 一种一体化废水处理装置 |
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| WO2005121029A1 (fr) | 2005-12-22 |
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