EP4214163A1 - Procede et installation de traitement de fluide - Google Patents

Procede et installation de traitement de fluide

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Publication number
EP4214163A1
EP4214163A1 EP21777535.2A EP21777535A EP4214163A1 EP 4214163 A1 EP4214163 A1 EP 4214163A1 EP 21777535 A EP21777535 A EP 21777535A EP 4214163 A1 EP4214163 A1 EP 4214163A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
activated carbon
fluid
treatment station
opening
treated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21777535.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mélanie DELAIRE
Ludovic TRICOTTET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suez International SAS
Original Assignee
Suez International SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suez International SAS filed Critical Suez International SAS
Publication of EP4214163A1 publication Critical patent/EP4214163A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/18—Removal of treatment agents after treatment

Definitions

  • the invention relates to a process for treating a fluid, in particular water, in particular water to be made drinkable, but also an urban or industrial effluent, by passing the fluid through a bed of activated carbon.
  • these emerging pollutants are poorly adsorbable, whether they are pollutants in the form of small molecules, polar molecules, or hydrophilic molecules.
  • These are in particular pesticide metabolites which can thus be found downstream of the adsorption step, such as an adsorption step with granular activated carbon.
  • the level of these emerging pollutants at the end of the treatment process can then exceed the regulatory thresholds if these pollutants are specifically regulated or in any event present a risk to be anticipated for emerging pollutants not yet regulated.
  • refining processes with activated carbon even those planned with periodic renewal, have been sized according to certain conventional pollutants without having been designed to adapt to these emerging pollutants which are more difficult to eliminate.
  • Document FR3003477 proposes in particular the use of a bed of granular activated carbon in ascending flow but without significant expansion, with in addition a washing phase of the filter constituted by the bed of activated carbon. Washing is implemented by a substantial expansion of the bed. This type of process generally requires treatment of the fines before injection into the carbon filter and can only operate with a minimum fluid flow.
  • the invention relates to a process for treating fluid, in particular liquid, in particular water, containing pollutants, by passing a descending flow of fluid through a bed of activated carbon in the form of grains in a treatment station , said method comprising a partial renewal of activated carbon including at least one injection of activated carbon and at least one extraction of activated carbon.
  • each injection of activated carbon is implemented during a shutdown phase of the process.
  • the method of the invention comprises at least one shutdown phase during which activated carbon is injected and during which activated carbon is not extracted.
  • the method of the invention comprises a stopping phase comprising successively:
  • the defining step makes it possible to eliminate coal fines having a size of less than 0.2 mm.
  • the defining step is implemented in countercurrent.
  • the bed of activated carbon is a fixed bed of activated carbon.
  • the process includes shutdown phases adapted to the fluid requirements downstream of the process.
  • the method of the invention comprises at least one defining step and at least one washing step, implemented during separate shutdown phases.
  • the invention also relates to an installation for implementing the method according to the invention, comprising a processing station 1, said processing station comprising:
  • the treatment station 1 further comprises an opening 7 arranged to introduce air into the treatment station during a washing step or a defining step, preferably said opening 7 is located at an altitude lower than opening 6.
  • the installation further comprises a hydraulic circuit downstream of the treatment station, connected to the opening 6.
  • the activated carbon can be injected without pretreatment directly into the treatment station thanks to a defining step that can be implemented directly in the treatment station during, for example, a shutdown phase.
  • the process of the invention makes it possible to dispense with costly and bulky equipment dedicated to defining since the washing pump of the activated carbon reactor (filter) is suitable for carrying out this defining.
  • FIG. 1 represents a processing station according to one embodiment of the invention.
  • the invention relates to a process for treating fluid, in particular liquid, in particular water, containing pollutants, by passing a descending flow of fluid through a bed of activated carbon in the form of grains (GAC), said process comprising a partial (or gradual) renewal of the activated carbon including at least one injection of activated carbon (new and/or regenerated) into the treatment station and at least one extraction of activated carbon (used) from the treatment station.
  • GAC grain
  • the proposed treatment method aims to eliminate the pollutants contained in a fluid to be treated.
  • the fluid to be treated can be water, in particular water to be made drinkable, but also urban or industrial effluent (in particular leachates, which are liquid effluents from waste storage), before discharge into the natural environment or even from effluents to be made drinkable (such as wastewater which is urban effluent) directly or indirectly.
  • micropollutant designates both organic matter and micropollutants.
  • a micropollutant can be defined as an undesirable substance detectable in the environment at very low concentration (microgram per liter or even nanogram per liter).
  • the presence of micropollutants in water is, at least in part, due to human activity (industrial processes, agricultural practices or drug and cosmetic residues).
  • the micropollutant is characterized as being able, at these very low concentrations, to cause negative effects on living organisms due to its toxicity, its persistence and its bioaccumulation, or due to organoleptic nuisances (taste or odor, particularly relevant when it is a question of treating water to be made drinkable).
  • Micropollutants are very numerous (more than 110,000 molecules are listed by European regulations) and varied. The variety of pollutants makes it possible to classify them according to their origin, their nature, or even according to their very different chemical properties. Thus micropollutants can have a natural origin (such as compounds resulting from soil degradation, including metaisoborneol or MIB, or bacterial residues), plant (such as algae metabolites including microcystins), animal, or human. Micropollutants can be classified according to their nature, such as for example polar organic compounds, abbreviated as POC (from the English expression polar organic compounds) or organometallic compounds, abbreviated as MOC (from the English expression metal organic compounds). Micropollutants can have very different chemical properties. different, such as detergents, metals, hydrocarbons, pesticides, cosmetics or drugs.
  • the pollutants are natural and/or synthetic organic materials, such as microorganisms contained in the pollutants.
  • the fluid to be treated may contain pesticides and/or pesticide metabolites.
  • the fluid to be treated is a liquid, such as water.
  • the process of the invention is a drinking water treatment process.
  • the water to be treated can be qualified as raw water, and can for example be taken from a watercourse, we will then speak of surface water, or be taken using a borehole, we will then speak of groundwater.
  • the water to be treated can also be an effluent of urban origin (such as wastewater otherwise called urban waste water) or industrial.
  • the water withdrawn Before passing through the bed of activated carbon, the water withdrawn can undergo a pre-treatment stage, for example clarification, using a decanter or a flotation unit so as to obtain separation, carried out for example by coagulation to retain particulate matter. or colloidal, optionally followed by filtration, in particular sand filtration.
  • a pre-treatment stage for example clarification, using a decanter or a flotation unit so as to obtain separation, carried out for example by coagulation to retain particulate matter. or colloidal, optionally followed by filtration, in particular sand filtration.
  • the nature of the pre-treatment may depend on the origin of the fluid to be treated. In the case where the resource to be treated is underground water, this pre-treatment step can particularly be avoided, as well as for surface water. In the case of an effluent, it is advantageous to provide a pretreatment also including biodegradation, for example upstream of the clarification.
  • the method of the invention is implemented in an installation comprising at least one processing station.
  • Said processing station may include a fluid inlet and a fluid outlet.
  • the treatment station will also include an inlet allowing the injection of new and/or regenerated GAC and an outlet allowing the extraction of used GAC.
  • the inlet allowing the injection of new and/or regenerated GAC is located at a higher altitude than the outlet allowing the extraction of used GAC in the treatment station. Altitude is defined relative to Earth's gravity.
  • the fluid flow is a downward flow.
  • the treatment station will include a fluid inlet (fluid to be treated) in its upper part and a fluid outlet (fluid treated) in its lower part. It will be understood that the upper part is located at a higher altitude than the lower part.
  • the processing station will typically not include an agitator to allow such downflow.
  • the method of the invention implementing a descending flow has the advantage of being able to operate between 0 and 100% of the peak flow rate and under pressure.
  • the downflow process of the invention makes it possible to obtain potable water without the need for filtration downstream of the activated carbon treatment.
  • the fluid passes through a bed of activated carbon in the form of grains in a treatment station.
  • the granular activated carbon used for the proposed process typically has, for example, a particle size ranging from 300 to 2400 ⁇ m for at least 85 to 90% by weight of the grains.
  • the dimensions given are those of the equivalent diameter of the grains for dry sieving or for wet sieving.
  • the bed of activated carbon is a fixed (or packed) bed of carbon typically having a bulk density ranging from 0.35 to 0.55.
  • the bed of activated carbon is advantageously a fixed bed, as opposed to a fluidized bed. In other words, the activated carbon bed is preferably not fluidized.
  • the method of the invention can be implemented with different types of CAG.
  • the state-of-the-art processes with a fluidized bed of GAC can only work with specific GAC capable of being fluidized.
  • the process of the invention comprises a partial renewal of the activated carbon including at least one injection of activated carbon and at least one extraction of activated carbon.
  • the extraction of activated carbon can be implemented during a shutdown phase but the process of the invention will preferably comprise at least one extraction implemented during a production phase in order to reduce water losses and the constraints of functioning. Preferably, each extraction will be implemented during a production phase.
  • each injection of activated carbon is implemented during a stop phase, it being understood that the method of the invention could comprise only a single injection of activated carbon between two phases of production.
  • Injecting granular activated carbon during a shutdown phase reduces the risk of fines crossing to 0. Otherwise, there is no risk of pollution of the treated water tank, no risk of accumulation of fines in the media unnecessarily increasing the pressure drop in the GAC reactor/filter.
  • the GAC accompanied by a few fines will settle on the surface and the fines will be evacuated during defining before restarting the filtration (restarting the process).
  • the process of the invention will typically include shutdown phases and production phases, it being understood:
  • a shutdown phase of the process may not include either injection of activated carbon or extraction of activated carbon and
  • a shutdown phase may include (i) injection of activated carbon without extraction of activated carbon or (ii) extraction of activated carbon without injection of activated carbon.
  • a process comprising a stop phase comprising an injection of activated carbon (new and/or regenerated) but no extraction of activated carbon (used) and another stop phase comprising an extraction of carbon active (used) but no injection of activated carbon (new and/or regenerated).
  • the renewal of the CAG is a partial renewal. Typically, only a fraction of the activated carbon present in the treatment station is renewed during a shutdown phase. We will also talk about sequenced renewal of activated carbon. Partial renewal (sequenced) optimizes the adsorption capacity of the activated carbon. Indeed, new and/or regenerated activated carbon will make it possible to treat species that are more difficult to treat, such as metabolites, while used activated carbon will make it possible to treat species that are easier to treat, such as pesticides.
  • the quantity of activated carbon extracted and the quantity of activated carbon injected during said stoppage phase may be different on one from the other and will typically be adapted according to the needs, in particular the quality of the fluid to be treated.
  • the fraction of activated carbon extracted may represent up to 50% vol of the total volume of activated carbon in the treatment station, typically from 1 to 50% vol of the total volume of activated carbon in the treatment station. .
  • the quantity of activated carbon injected may represent up to 50% vol of the total volume of activated carbon in the treatment station, typically from 1 to 50% vol of the total volume of activated carbon in the treatment station. .
  • the process according to the invention will preferably be a semi-automatic process in order to adapt the cycles to the needs, in particular to the concentrations of the pollutants to be eliminated from the fluid to be treated.
  • the renewal may be adjusted according to the concentration of pollutants, for example, the quantity of activated carbon extracted and the quantity of activated carbon injected may be different from each other depending on the needs.
  • the method according to the invention will then make it possible to dispense with heavy maintenance operations requiring complete, sometimes long, shutdowns of the processing station.
  • the process of the invention comprises at least one shutdown phase and at least one production phase.
  • the fluid to be treated passes through the activated carbon bed, typically, the fluid enters the treatment station through an upper inlet, crosses the activated carbon bed, and exits the treatment station through an outlet. lower.
  • a shutdown phase may include:
  • GAC GAC having undergone at least one production phase, i.e. the passage of a fluid to be treated.
  • new GAC within the meaning of the invention, it should be understood GAC that has not undergone a production phase, i.e. that has not been brought into contact with the fluid to be treated.
  • regenerated GAC within the meaning of the invention, it is appropriate to understand GAC which, after having undergone one or more production phases, has been treated, for example thermally or chemically, in order to regain filtration capacities close to those of the new CAG.
  • a stop phase may include only an extraction phase or only an injection phase or both, involving identical or different amounts of GAC.
  • the shutdown phases are adapted to the needs downstream of the process, in particular in the case of drinking water treatment, to the water needs downstream of the process.
  • the extraction of the CAG is implemented by means of a hydraulic circuit comprising for example one or more hydroejectors, which may be present in the CAG supply line and/or in the extraction line of CAG.
  • the GAC extraction rate can range from 100 to 1000 kg/h, typically from 300 to 700 kg/h, for example 500 kg/h.
  • a stream of water can be used to feed the or hydroejectors, for example at a flow rate of 1 to 10 m 3 /h, typically from 1.5 to 5 m 3 /h, at a pressure ranging from 1 to 10 bars, typically from 2 to 5 bars.
  • the method of the invention comprises a step of defining the activated carbon implemented after an injection of activated carbon into the treatment station during a stop phase, preferably after each step of injecting activated carbon in the treatment station during a shutdown phase.
  • the defining step will be implemented during a restart phase during a shutdown phase.
  • the shutdown phase may last for a certain time, then the defining step is implemented during the restart phase.
  • the defining step is preferably implemented inside the processing station.
  • the defining step eliminates coal fines having a size of less than 0.2 mm.
  • the defining step eliminates the need for bulky and expensive equipment since the GAC can be injected without pre-treatment before injection into the treatment station.
  • the defining step is implemented against the current (by an ascending flow), preferably by injecting a first washing solution comprising water.
  • the defining step is implemented by injecting air followed by an injection of the first washing solution comprising water.
  • the defining step is implemented only by injecting a first washing solution comprising water, without an air injection step.
  • the first washing solution for the defining step can comprise raw water, treated water (via passage through the GAC bed according to the method of the invention), or treated water having optionally undergone a subsequent step (downstream of passage through the GAC bed according to the process of the invention) of chlorination or basification or disinfection or UV or ozone treatment or filtration.
  • the treatment station for the implementation of the method of the invention will comprise a washing air inlet in lower part, typically at a lower altitude relative to the fluid and GAC inlets.
  • the water treatment processes of the prior art implementing GAC implement a defining step upstream of the treatment station, before injection of the GAC into the treatment station, which requires additional installations.
  • the method of the invention may allow easier management of the fines, thanks to the implementation of a defining step within the station itself. treatment, during a shutdown phase, which simplifies the facilities necessary for the implementation of the process.
  • the method of the invention comprises, during a stoppage phase, a washing step, preferably implemented in counter-current (by an ascending flow), separate from the defining step.
  • the washing step when it is implemented, comprises an injection of a second washing solution comprising water possibly preceded by an injection of air.
  • the washing step when implemented comprises an injection of air followed by an injection of a second washing solution.
  • the second wash solution for the wash step can be the same or different from the first wash solution for the defining step.
  • the second washing solution for the washing step can comprise raw water, treated water (via passage through the bed of GAC according to the method of the invention), or treated water having optionally undergone a subsequent step (downstream of passage through the GAC bed according to the process of the invention) of chlorination or basification or disinfection or UV or ozone treatment or filtration.
  • the defining step can be distinguished from the washing step in that it generally lasts less time than a washing step.
  • the defining step will preferably be implemented after each CAG injection step during the same shutdown phase, immediately after the injection but preferably during the restart phase, which can be implemented after several downtime.
  • the primary objective of the washing step is to eliminate the effects of filtration, in particular to eliminate suspended solids between the grains of GAC, in the interstices in the volume of the bed of GAC.
  • the primary objective of the defining step is to remove coal fines with a size of less than 0.2 mm.
  • the method comprises at least one defining step and at least one washing step preferably implemented during two different stopping phases, it being understood that the defining step is different from the step of washing, for example the defining step will generally last less time than the washing step.
  • This embodiment allows a reduction in the risk of passing through fines, a saving in equipment since a pretreatment of the GAC is not necessary and since a washing pump will make it possible to carry out both a washing step and a defining step, and allows increased operating flexibility since the filtration cycles can be adapted to downstream needs.
  • a washing step may be implemented during a shutdown phase during which there is neither injection nor extraction of activated carbon.
  • the washing step can be triggered for example according to the number of hours of production or according to the quantity of water treated, or according to the number of hours of stoppage or in the event of detection of clogging of the filter (variation of pressure between the inlet and the outlet of the filter).
  • the process could include a shutdown phase without injection of new and/or regenerated GAC or extraction of used GAC.
  • the method according to the invention eliminates the need for a filtration step downstream of the step of treatment on a bed of granular activated carbon.
  • the method of the invention does not include a filtration step by granular or membrane filtration downstream of the activated carbon treatment.
  • State-of-the-art water treatment processes tend to add turbidity to the water, which then requires downstream treatment.
  • the process of the invention will generally not add turbidity.
  • the method according to the invention is thus particularly well suited to small drinking water production units, typically for treating raw water having a turbidity of less than 2 N FU, but the method can also be coupled with other facilities to treat any type of water.
  • the method of the invention can operate with reduced fluid flow rates, typically lower than the peak flow rate.
  • the processes of the state of the art with a fluidized bed of GAC can only operate with a minimum of 10% fluidization, which requires higher flow rates.
  • Downward filtration can be implemented at a pressure ranging from atmospheric pressure (about 1 bar), up to a pressure of 15 bars or 5 bars.
  • the activated carbon bed is pressurized, generally at a pressure ranging from 1.5 bars to 15 bars, preferably from 1.5 to 5 bars.
  • This embodiment under pressure will be particularly suitable when the process is implemented in small drinking water production units.
  • the downward filtration will preferably be implemented under atmospheric pressure, in which case we will speak of “gravity” pressure.
  • the method of the invention can be implemented in an installation comprising at least one processing station.
  • the processing station can be a closed processing station under pressure or an “open” processing station when the method is implemented at atmospheric pressure.
  • the invention also relates to an installation for implementing the method according to the invention, comprising at least one processing station 1, said processing station comprising:
  • the treatment station further comprises an opening 7 arranged to introduce air into the treatment station during a washing step or a defining step, preferably said opening 7 is located at a lower altitude at opening 4.
  • the opening 3 may allow the evacuation of the washing/defining water from the treatment station and the opening 5 may allow the introduction of the washing solution in the processing station.
  • the installation further comprises a hydraulic circuit downstream of the treatment station, connected to outlet 6.
  • FIG. 1 One embodiment of a processing station implemented in the installation of the invention is represented in FIG. 1. As shown in FIG. 1, the processing station 1 comprises:
  • the opening 3 of the treatment station is located at a higher altitude than that of the opening 5.
  • the opening 4 of the treatment station is located at a higher altitude than that of the opening 6.
  • entrance 7 is located at a lower altitude than that of exit 6.
  • the opening 3 of the treatment station can be used to evacuate the washing solution after defining and/or washing.
  • Valve systems will generally be provided to distinguish the water supply line to be treated from the washing solution evacuation line after a washing and/or defining step.
  • the opening 5 of the treatment station can be used to introduce the washing solution before defining and/or washing.
  • Valve systems may be provided to distinguish the treated water withdrawal line (after filtration) from the washing solution introduction line before a washing and/or defining step.
  • the treatment station may be a metal (closed) filter or a concrete (open) receptacle.
  • the installation further comprises a hydraulic circuit facilitating the extraction of used GAC.
  • a hydraulic circuit may include one or more hydro-ejectors coupled to a water circuit to allow the extraction of the used GAC.
  • Said water circuit may possibly include a water booster.
  • the installation further comprises a hydraulic circuit facilitating the injection of new and/or regenerated GAC.
  • the installation of the invention will also comprise a new and/or regenerated GAC storage device and a used GAC recovery device.
  • a storage device mention may be made of a storage silo or one or more bags.
  • a used GAC recovery device mention may be made of a recovery skip or a HDPE (high density polyethylene) type tarpaulin with a GAC evacuation system by overflow or pumping.
  • the used GAC recovery skip is a used GAC filtering skip.
  • the installation may possibly include a treated fluid recovery tank, downstream of the treatment station.
  • the installation does not include a granular or membrane filtration device downstream of the treatment station.
  • the installation will of course include pipes, valves and/or pumps allowing the circulation of fluid and/or GAC (new/regenerated or used) and/or washing solutions as required.
  • the installation comprises a control device making it possible to adapt the nature and duration of the shutdown phases according to the needs, such as the needs downstream of the processing station.
  • a shutdown phase may include an injection of new and/or regenerated GAC and/or an extraction of used GAC. It should be noted that during the implementation of the process, the process could include a shutdown phase without injection of new and/or regenerated GAC or extraction of used GAC.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
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  • Water Supply & Treatment (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement de fluide, notamment de liquide, en particulier d'eau, contenant des polluants, par passage d'un flux descendant de fluide à travers un lit de charbon actif sous forme de grains dans un poste de traitement, ledit procédé comprenant un renouvellement partiel de charbon actif incluant au moins une injection de charbon actif et au moins une extraction de charbon actif. L'invention concerne également une installation adaptée à la mise en œuvre du procédé de traitement de fluide de l'invention.

Description

DESCRIPTION TITRE : PROCEDE ET INSTALLATION DE TRAITEMENT DE FLUIDE
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
L’invention concerne un procédé de traitement d’un fluide, notamment d’une eau, en particulier d’une eau à potabiliser, mais aussi d’un effluent urbain ou industriel, par passage du fluide à travers un lit de charbon actif.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Pour le traitement de fluide, et en particulier pour la production d’eau potable, ou le traitement d’effluents, il peut être proposé un abattement des contaminants organiques contenues dans une eau brute ou un effluent à l’aide d’une étape d’adsorption de cette matière.
En effet, la charge croissante de contaminants organiques (matière organique naturelle et micropolluants d’origine anthropique ou naturelle) observée dans les ressources conduit les producteurs d’eau potable et traiteurs d’effluents à réhabiliter leurs filières de traitement, devenues non adaptées aux objectifs de qualité. Cette charge croissante de contaminant organiques s’impose aussi au producteur d’eau potable à la conception d’une nouvelle installation de traitement. Enfin les traiteurs d’effluents, qu’il s’agisse d’effluents d’origine industrielle ou tertiaire avant rejet en milieu naturels ou d’effluents à potabiliser (eaux usées) de manière directe ou indirecte, peuvent aussi tirer profit de traitement prenant en compte une plus forte présence de contaminants organiques. La prise en compte de cette pollution importante par les contaminants organiques peut notamment passer par l’ajout, dès la conception ou en réhabilitation, d’une filière d’affinage, notamment à l’aide de charbon actif, tel qu’en particulier une filtration et/ou une adsorption par un lit de charbon actif en grains (CAG).
Dans ce domaine du traitement de l’eau, la prise en compte de l’émergence de micropolluants organiques d’origine synthétique reste encore à améliorer, notamment lorsqu’ils sont présents en faible quantité.
En particulier certains de ces polluants émergents sont peu adsorbables, que ce soient des polluants sous forme de molécules de petite taille, de molécules polaires, ou de molécules hydrophiles. Il s’agit notamment des métabolites de pesticides qui peuvent ainsi se retrouver en aval de l’étape d’adsorption, telle qu’une étape d’adsorption avec du charbon actif en grains. Le niveau de ces polluants émergents à l’issue de la filière de traitement peut alors dépasser les seuils réglementaires si ces polluants sont spécifiquement réglementés ou en tout état de cause présenter un risque à anticiper pour les polluants émergents non encore réglementés. Or les filières d’affinage avec charbon actif, même celles prévues avec un renouvellement périodique, ont pu être dimensionnées en fonction de certains polluants classiques sans avoir été conçues pour s’adapter à ces polluants émergents plus difficiles à éliminer.
Il est connu du document FR3003477 de recourir à un filtre à charbon actif ou réacteur à charbon actif pour retenir les matières organiques, ou autres polluants naturels ou artificiels. Le document FR3003477 propose en particulier l’utilisation d’un lit de charbon actif en grains en flux ascendant mais sans expansion sensible, avec en outre une phase de lavage du filtre constitué par le lit de charbon actif. Le lavage est mis en œuvre par une expansion sensible du lit. Ce type de procédé requiert généralement un traitement des fines en amont de l’injection dans le filtre à charbon et ne peut fonctionner qu’avec un débit de fluide minimum.
Il est connu d’utiliser des filtres à charbon classiques pour le traitement de l’eau mais ce type de procédé ne permet pas d’ajuster le charbon actif à la qualité de fluide à traiter et ne permet pas de maintenir et de maitriser en continu la quantité de polluants.
Il existe donc un besoin pour améliorer le traitement d’un fluide, tel que l’eau, pour prendre en compte notamment les nouveaux contaminants difficilement éliminables, notamment lorsqu’ils sont présents en faibles proportions, tout en simplifiant voire réduisant les installations nécessaires.
RESUME DE L’INVENTION
Ces objectifs sont atteints grâce au nouveau procédé de l’invention.
L’invention concerne un procédé de traitement de fluide, notamment de liquide, en particulier d’eau, contenant des polluants, par passage d’un flux descendant de fluide à travers un lit de charbon actif sous forme de grains dans un poste de traitement, ledit procédé comprenant un renouvellement partiel de charbon actif incluant au moins une injection de charbon actif et au moins une extraction de charbon actif.
Selon un mode de réalisation, chaque injection de charbon actif est mise en œuvre pendant une phase d’arrêt du procédé.
De préférence, le procédé de l’invention comprend au moins une phase d’arrêt au cours de laquelle du charbon actif est injectée et au cours de laquelle du charbon actif n’est pas extrait.
De préférence, le procédé de l’invention comprend une phase d’arrêt comprenant successivement :
- un arrêt du flux de fluide à traiter,
- une injection de charbon actif dans le poste de traitement,
- une étape de définage du charbon actif,
- un redémarrage du flux de fluide à traiter. De préférence, selon ce mode de réalisation, l’étape de définage permet d’éliminer les fines de charbon ayant une taille inférieure à 0,2 mm.
De préférence, l’étape de définage est mise en œuvre à contre-courant.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le lit de charbon actif est un lit fixe de charbon actif.
De préférence, le procédé comprend des phases d’arrêt adaptées aux besoins en fluide en aval du procédé.
Selon un mode de réalisation, le procédé de l’invention comprend au moins une étape de définage et au moins une étape de lavage, mises en œuvre pendant des phases d’arrêt distinctes.
L’invention concerne également une installation pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention, comprenant un poste de traitement 1 , ledit poste de traitement comprenant :
- du charbon actif en grains 2,
- une ouverture 3 agencée pour introduire le fluide à traiter dans le poste de traitement,
- une ouverture 4 agencée pour injecter du charbon actif en grains dans le poste de traitement,
- une ouverture 5 agencée pour récupérer le fluide traité après passage à travers le lit de charbon actif,
- une ouverture 6 agencée pour extraire du charbon actif en grains du poste de traitement.
Selon un mode de réalisation, le poste de traitement 1 comprend en outre une ouverture 7 agencée pour introduire de l’air dans le poste de traitement pendant une étape de lavage ou une étape de définage, de préférence ladite ouverture 7 est située à une altitude inférieure à l’ouverture 6.
Selon un mode de réalisation, l’installation comprend en outre un circuit hydraulique en aval du poste de traitement, connecté à l’ouverture 6.
Le procédé de l’invention grâce à une utilisation optimale du charbon actif permet d’obtenir une eau potable qui répond aux exigences réglementaires, tout ceci dans une installation simple qui ne nécessite pas de gros équipements.
Plus spécifiquement, selon un mode de réalisation avantageux, le charbon actif peut être injecté sans prétraitement directement dans le poste de traitement grâce à une étape de définage pouvant être mise en œuvre directement dans le poste de traitement pendant par exemple une phase d’arrêt. Le procédé de l’invention permet de s’affranchir d’équipements coûteux et volumineux dédiés au définage puisque la pompe de lavage du réacteur (filtre) de charbon actif est adaptée pour effectuer ce définage. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[Fig. 1] représente un poste de traitement selon un mode de réalisation de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
L’invention concerne un procédé de traitement de fluide, notamment de liquide, en particulier d’eau, contenant des polluants, par passage d’un flux descendant de fluide à travers un lit de charbon actif sous forme de grains (CAG), ledit procédé comprenant un renouvellement partiel (ou progressif) du charbon actif incluant au moins une injection de charbon actif (neuf et/ou régénéré) dans le poste de traitement et au moins une extraction de charbon actif (usagé) du poste de traitement.
Le procédé de traitement proposé vise à éliminer les polluants contenus dans un fluide à traiter. Le fluide à traiter peut être de l’eau, en particulier une eau à potabiliser, mais aussi un effluent urbain ou industriel (notamment les lixiviats, qui sont les effluents liquides de stockage de déchets), avant rejet en milieu naturel ou encore d’effluents à potabiliser (tel que les eaux usées qui sont des effluents urbains) de manière directe ou indirecte.
Dans la suite de document le terme « polluant » désigne aussi bien la matière organique que les micropolluants. Un micropolluant peut être défini comme une substance indésirable détectable dans l’environnement à très faible concentration (microgramme par litre voire nanogramme par litre). La présence de micropolluants dans l’eau est, au moins en partie, due à l’activité humaine (procédés industriels, pratiques agricoles ou résidus médicamenteux et cosmétiques). Le micropolluant se caractérise comme pouvant, à ces très faibles concentrations, engendrer des effets négatifs sur les organismes vivants en raison de sa toxicité, de sa persistance et de sa bioaccumulation, ou en raison de nuisances organoleptiques (goût ou odeur, notamment pertinent lorsqu’il s’agit de traiter de l’eau à potabiliser). Les micropolluants sont très nombreux (plus de 110 000 molécules sont recensées par la réglementation européenne) et variés. La variété des polluants permet de les classer selon leur origine, leur nature, ou encore selon leurs propriétés chimiques très différentes. Ainsi les micropolluants peuvent avoir une origine naturelle (tels que les composés issus de dégradation des sols, dont le métaisobornéol ou MIB, ou les résidus bactérien), végétale (tel que les métabolites d’algues dont les microcystines), animale, ou humaine. Les micropolluants peuvent être classés selon leur nature, tel que par exemple les composés organiques polaires, abrégés en POC (de l’expression l’anglaise polar organic compounds) ou les composés organométalliques, abrégés en MOC (de l’expression l’anglaise metal organic compounds). Les micropolluants peuvent avoir des propriétés chimiques très différentes, tel que les détergents, les métaux, les hydrocarbures, les pesticides, les cosmétiques ou encore les médicaments.
Selon un mode de réalisation particulier, les polluants sont des matières organiques naturelles et/ou synthétiques, telles que des microorganismes contenus dans les polluants. A titre d’exemple non limitatif, le fluide à traiter peut contenir des pesticides et/ou des métabolites de pesticides.
De préférence, le fluide à traiter est un liquide, tel que l’eau. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le procédé de l’invention est un procédé de traitement d’eau potable.
L’eau à traiter peut être qualifiée d’eau brute, et peut par exemple être prélevée dans un cours d’eau, on parlera alors d’eau de surface, ou être prélevée à l’aide d’un forage, on parlera alors d’eau souterraine. L’eau à traiter peut également être un effluent d’origine urbaine (tel que les eaux usées autrement appelée eaux résiduaires urbaines) ou industrielle.
Avant passage à travers le lit de charbon actif, l’eau prélevée peut subir une étape de pré-traitement par exemple clarification, grâce à un décanteur ou un flottateur de sorte à obtenir une séparation, réalisée par exemple par coagulation pour retenir les matières particulaires ou colloïdales, éventuellement suivie d’une filtration, notamment une filtration à sable. La nature du pré-traitement peut dépendre de l’origine du fluide à traiter. Dans le cas où la ressource à traiter est une eau souterraine, cette étape de pré-traitement peut particulièrement être évitée, de même que pour les eaux de surface. Dans le cas d’un effluent, il est avantageux de prévoir un prétraitement incluant en outre une biodégradation, par exemple en amont de la clarification.
Typiquement, le procédé de l’invention est mis en œuvre dans une installation comprenant au moins un poste de traitement. Ledit poste de traitement peut comprendre une entrée de fluide et une sortie de fluide. Le poste de traitement comprendra également une entrée permettant l’injection de CAG neuf et/ou régénéré et une sortie permettant l’extraction de CAG usagé. De préférence, l’entrée permettant l’injection de CAG neuf et/ou régénéré est située à une altitude plus élevée que la sortie permettant l’extraction de CAG usagé dans le poste de traitement. L’altitude est définie par rapport à la gravité terrestre.
Selon l’invention, le flux de fluide est un flux descendant. Ainsi, typiquement le poste de traitement comportera une entrée de fluide (fluide à traiter) dans sa partie supérieure et une sortie de fluide (fluide traité) dans sa partie inférieure. On comprendra que la partie supérieure est située à une altitude plus élevée que la partie inférieure.
Le poste de traitement ne comportera typiquement pas d’agitateur afin de permettre un tel flux descendant. Par rapport à un procédé mettant en œuvre un flux ascendant de fluide à traiter, le procédé de l’invention mettant en œuvre un flux descendant présente l’avantage de pouvoir fonctionner entre 0 et 100% du débit de pointe et sous pression. En outre, le procédé à flux descendant de l’invention permet d’obtenir une eau potable sans avoir besoin d’effectuer une filtration en aval du traitement au charbon actif.
Selon l’invention, le fluide passe à travers un lit de charbon actif sous forme de grains dans un poste de traitement.
Le charbon actif en grains utilisé pour le procédé proposé présente typiquement par exemple une granulométrie allant de 300 à 2400 pm pour au moins 85 à 90% en poids des grains. Les dimensions indiquées sont celles du diamètre équivalent des grains pour un tamisage à sec ou pour un tamisage humide.
De préférence, le lit de charbon actif est un lit fixe (ou tassé) de charbon ayant typiquement une densité apparente allant de 0.35 à 0.55. Pendant la mise en œuvre du procédé (phase de production), le lit de charbon actif est avantageusement un lit fixe, par opposition à un lit fluidisé. En d’autres termes, le lit de charbon actif n’est de préférence pas fluidisé.
Le procédé de l’invention peut être mis en œuvre avec différents types de CAG. Au contraire, les procédés de l’état de la technique avec un lit fluidisé de CAG ne peuvent fonctionner qu’avec du CAG spécifique capable d’être fluidisé.
Le procédé de l’invention comprend un renouvellement partiel du charbon actif incluant au moins une injection de charbon actif et au moins une extraction de charbon actif.
L’extraction de charbon actif peut être mis en œuvre pendant une phase d’arrêt mais le procédé de l’invention comprendra de préférence au moins une extraction mise en œuvre pendant une phase de production afin de réduire les pertes en eau et les contraintes de fonctionnement. De préférence, chaque extraction sera mise en œuvre pendant une phase de production.
Typiquement, dans le procédé de l’invention, chaque injection de charbon actif est mise en œuvre pendant une phase d’arrêt, étant entendu que le procédé de l’invention pourrait ne comprendre qu’une unique injection de charbon actif entre deux phases de production.
Injecter le charbon actif en grain pendant une phase d’arrêt permet de réduire le risque de traversée de fines à 0. Autrement, il n’y a pas de risque de pollution de bâche eau traitée, pas de risque d'accumulation de fines dans le média faisant augmenter inutilement la perte de charge dans le réacteur/filtre de CAG. Le CAG accompagné de quelques fines vont se déposer en surface et les fines seront évacuées lors d'un définage avant le redémarrage de la filtration (redémarrage du procédé). Ainsi, le procédé de l’invention comprendra typiquement des phases d’arrêt et des phases de production, étant entendu :
- qu’une phase d’arrêt du procédé peut ne pas comprendre ni injection de charbon actif ni extraction de charbon actif et
- qu’une phase d’arrêt peut comprendre (i) une injection de charbon actif sans extraction de charbon actif ou (ii) une extraction de charbon actif sans injection de charbon actif.
En effet, on peut envisager un procédé comprenant une phase d’arrêt comprenant une injection de charbon actif (neuf et/ou régénéré) mais pas d’extraction de charbon actif (usagé) et une autre phase d’arrêt comprenant une extraction de charbon actif (usagé) mais pas d’injection de charbon actif (neuf et/ou régénéré).
Le renouvellement du CAG est un renouvellement partiel. Typiquement, seule une fraction du charbon actif présent dans le poste de traitement est renouvelée pendant une phase d’arrêt. On parlera également de renouvellement séquencé du charbon actif. Le renouvellement partiel (séquencé) permet d’optimiser la capacité d’adsorption du charbon actif. En effet, le charbon actif neuf et/ou régénéré permettra de traiter les espèces plus difficiles à traiter, telles que les métabolites, tandis que le charbon actif usagé permettra de traiter les espèces plus faciles à traiter, telles que les pesticides.
Dans le cas d’une phase d’arrêt comprenant à la fois une injection de charbon actif et une extraction de charbon actif, la quantité de charbon actif extraite et la quantité de charbon actif injectée pendant ladite phase d’arrêt pourront être différentes l’une de l’autre et seront typiquement adaptées en fonction des besoins, notamment de la qualité de fluide à traiter.
A titre d’exemple, la fraction de charbon actif extraite pourra représentée jusqu’à 50%vol du volume total de charbon actif dans le poste de traitement, typiquement de 1 à 50%vol du volume total de charbon actif dans le poste de traitement.
A titre d’exemple, la quantité de charbon actif injectée pourra représentée jusqu’à 50%vol du volume total de charbon actif dans le poste de traitement, typiquement de 1 à 50%vol du volume total de charbon actif dans le poste de traitement.
Effectuer un renouvellement progressif (partiel et séquencé) permettra ainsi de gommer les effets de cycle de vie du CAG :
- en évitant de faire de la surqualité en début de cycle tout en maintenant des concentrations de tous les polluants (y compris les métabolites de polluants) stables à la sortie, et strictement inférieures aux limites autorisées, et
- en évitant tout risque de percement, entrainant une augmentation importante et incontrôlée des concentrations en polluants à la sortie.
Le procédé selon l’invention sera de préférence un procédé semi-automatique afin d’adapter les cycles aux besoins, notamment aux concentrations des polluants à éliminer du fluide à traiter. En particulier, le renouvellement pourra être ajusté en fonction de la concentration en polluants, par exemple, la quantité de charbon actif extraite et la quantité de charbon actif injectée pourra être différente l’une de l’autre en fonction des besoins.
Le procédé selon l’invention permettra alors de s’affranchir d’opérations lourdes de maintenance nécessitant des arrêts complets, parfois longs, du poste de traitement.
Typiquement, le procédé de l’invention comprend au moins une phase d’arrêt et au moins une phase de production.
Pendant une phase de production, le fluide à traiter passe au travers du lit de charbon actif, typiquement, le fluide entre dans le poste de traitement par une entrée supérieure, traverse le lit de charbon actif, et sort du poste de traitement par une sortie inférieure.
Pendant une phase d’arrêt, le fluide à traiter n’entre pas dans le poste de traitement. Une phase d’arrêt pourra comprendre :
- une phase d’extraction de CAG usagé, et/ou
- une phase d’injection de CAG neuf et/ou de CAG régénéré, et/ou
- une phase de définage, de préférence à contre-courant,
- une phase de redémarrage.
Par « CAG usagé », au sens de l’invention, il conviendra de comprendre du CAG ayant subi au moins une phase de production, i.e. le passage d’un fluide à traiter.
Par « CAG neuf », au sens de l’invention, il conviendra de comprendre du CAG n’ayant pas subi de phase de production, i.e. n’ayant pas été mis en contact avec le fluide à traiter.
Par « CAG régénéré », au sens de l’invention, il conviendra de comprendre du CAG qui, après avoir subi une ou plusieurs phases de production, a été traité, par exemple thermiquement ou chimiquement, afin de retrouver des capacités de filtration proches de celles du CAG neuf.
En fonction des besoins, une phase d’arrêt pourra comprendre uniquement une phase d’extraction ou uniquement une phrase d’injection ou les deux, impliquant des quantités identiques ou différentes de CAG. De préférence, les phases d’arrêt sont adaptées aux besoins en aval du procédé, en particulier dans le cas d’un traitement d’eau potable, aux besoins en eau en aval du procédé.
Selon un mode de réalisation, l’extraction du CAG est mise en œuvre au moyen d’un circuit hydraulique comprenant par exemple un ou plusieurs hydroéjecteurs, pouvant être présents dans la ligne d’amenée de CAG et/ou dans la ligne d’extraction de CAG. Le débit d’extraction de CAG peut aller de 100 à 1000 kg/h, typiquement de 300 à 700 kg/h, par exemple 500 kg/h. Pour l’extraction de CAG, un flux d’eau peut être utilisé pour alimenter le ou les hydroéjecteurs, par exemple à un débit de 1 à 10 m3/h, typiquement de 1 ,5 à 5 m3/h, à une pression allant de 1 à 10 bars, typiquement de 2 à 5 bars.
Selon un mode de réalisation, le procédé de l’invention comprend une étape de définage du charbon actif mise en œuvre après une injection de charbon actif dans le poste de traitement pendant une phase d’arrêt, de préférence après chaque étape d’injection de charbon actif dans le poste de traitement pendant une phase d’arrêt. De préférence, l’étape de définage sera mise en œuvre lors d’une phase de redémarrage pendant une phase d’arrêt. Par exemple, selon les besoins en eau en aval, la phase d’arrêt peut durer un certain temps puis, l’étape de définage est mise en œuvre lors de la phase de redémarrage.
Ainsi, lorsqu’elle est mise en œuvre, l’étape de définage est de préférence mise en œuvre à l’intérieur du poste de traitement. Typiquement, l’étape de définage permet d’éliminer les fines de charbon ayant une taille inférieure à 0,2 mm.
L’étape de définage permet de s’affranchir d’équipements volumineux et coûteux puisque le CAG peut être injecté sans prétraitement avant injection dans le poste de traitement.
Selon un mode de réalisation, l’étape de définage est mise en œuvre à contre-courant (par un flux ascendant), de préférence par injection d’une première solution de lavage comprenant de l’eau. Selon un mode de réalisation, l’étape de définage est mise en œuvre par injection d’air suivie d’une injection de la première solution de lavage comprenant de l’eau. De préférence, l’étape de définage est mise en œuvre uniquement par injection d’une première solution de lavage comprenant de l’eau, sans étape d’injection d’air.
La première solution de lavage pour l’étape de définage peut comprendre de l’eau brute, de l’eau traitée (via le passage à travers le lit de CAG selon le procédé de l’invention), ou de l’eau traitée ayant éventuellement subie une étape ultérieure (en aval du passage à travers le lit de CAG selon le procédé de l’invention) de chloration ou de basification ou de désinfection ou de traitement UV ou à l’ozone ou de filtration.
Selon un mode de réalisation avec injection d’air lors de l’étape de définage ou lors de l’étape de lavage, le poste de traitement pour la mise en œuvre du procédé de l’invention comprendra une arrivée d’air de lavage en partie inférieure, typiquement à une altitude inférieure par rapport aux entrées de fluide et de CAG.
Généralement, les procédés de traitement de l’eau de l’art antérieur mettant en œuvre du CAG mettent en œuvre une étape de définage en amont du poste de traitement, avant injection du CAG dans le poste de traitement, ce qui requiert des installations supplémentaires. Au contraire, le procédé de l’invention pourra permettre une gestion des fines plus faciles, grâce à la mise en œuvre d’une étape de définage au sein même du poste de traitement, pendant une phase d’arrêt, ce qui simplifie les installations nécessaires à la mise en œuvre du procédé.
Selon un mode de réalisation, le procédé de l’invention comprend, pendant une phase d’arrêt, une étape de lavage, de préférence mise en œuvre à contre-courant (par un flux ascendant), distincte de l’étape de définage. L’étape de lavage, lorsqu’elle est mise en œuvre, comprend une injection d’une deuxième solution de lavage comprenant de l’eau éventuellement précédée d’une injection d’air. De préférence, l’étape de lavage lorsqu’elle est mise en œuvre comprend une injection d’air suivie d’une injection d’une deuxième solution de lavage.
La deuxième solution de lavage pour l’étape de lavage peut être identique ou différente de la première solution de lavage pour l’étape de définage. La deuxième solution de lavage pour l’étape de lavage peut comprendre de l’eau brute, de l’eau traitée (via le passage à travers le lit de CAG selon le procédé de l’invention), ou de l’eau traitée ayant éventuellement subie une étape ultérieure (en aval du passage à travers le lit de CAG selon le procédé de l’invention) de chloration ou de basification ou de désinfection ou de traitement UV ou à l’ozone ou de filtration.
L’étape de définage pourra se distinguer de l’étape de lavage en ce qu’elle dure généralement moins longtemps qu’une étape de lavage. L’étape de définage sera de préférence mise en œuvre après chaque étape d’injection de CAG pendant la même phase d’arrêt, immédiatement après l’injection mais de préférence lors de la phase de redémarrage, qui peut être mise en œuvre après plusieurs heures d’arrêt.
L’étape de lavage a pour objectif premier d’éliminer les effets de la filtration, en particulier pour éliminer les matières en suspension entre les grains de CAG, dans les interstices dans le volume du lit de CAG.
L’étape de définage a pour objectif premier d’éliminer les fines de charbon ayant une taille inférieure à 0,2 mm.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend au moins une étape de définage et au moins une étape de lavage mises en œuvre de préférence pendant deux phases d’arrêt différentes, étant entendu que l’étape de définage est différente de l’étape de lavage, par exemple l’étape de définage durera généralement moins longtemps que l’étape de lavage.
Ce mode de réalisation permet une réduction du risque de traversée de fines, une économie d’équipement puisqu’un prétraitement du CAG n’est pas nécessaire et puisqu’une pompe de lavage permettra à la fois d’effectuer une étape de lavage et une étape de définage, et permet une souplesse d’exploitation augmentée puisque les cycles de filtration peuvent être adaptés au besoin en aval.
Selon un mode de réalisation, une étape de lavage pourra être mise en œuvre pendant une phase d’arrêt au cours de laquelle il n’y a ni injection ni extraction de charbon actif. L’étape de lavage pourra être déclenchée par exemple en fonction du nombre d’heures de production ou en fonction de la quantité d’eau traitée, ou en fonction du nombre d’heures d’arrêt ou en cas de détection de colmatage du filtre (variation de pression entre l’entrée et la sortie du filtre).
Il conviendra de noter que lors de la mise en œuvre du procédé, le procédé pourrait comprendre une phase d’arrêt sans injection de CAG neuf et/ou régénéré ni extraction de CAG usagé.
Le procédé selon l’invention permet de s’affranchir du besoin d’une étape de filtration en aval de l’étape de traitement sur lit de charbon actif en grains. Ainsi, typiquement, le procédé de l’invention ne comprend pas d’étape de filtration par filtration granulaire ou membranaire en aval du traitement par charbon actif. Les procédés de traitement d’eau de l’état de la technique ont tendance à ajouter de la turbidité à l’eau, ce qui requiert alors un traitement en aval. Le procédé de l’invention n’ajoutera généralement pas de turbidité.
Le procédé selon l’invention est ainsi particulièrement bien adapté aux unités de production d’eau potable de taille réduite, typiquement pour traiter de l’eau brute ayant une turbidité inférieure à 2 N FU, mais le procédé peut également être couplé avec d’autres installations pour traiter tout type d’eau.
En particulier, le procédé de l’invention peut fonctionner avec des débits de fluide réduits, typiquement, inférieur au débit de pointe. Au contraire, les procédés de l’état de la technique avec un lit fluidisé de CAG ne peuvent fonctionner qu’avec a minima 10% de fluidisation, ce qui requiert de plus forts débits.
La filtration descendante pourra être mise en œuvre à une pression allant de la pression atmosphérique (environ 1 bar), jusqu’à une pression de 15 bars ou de 5 bars.
Selon un mode de réalisation, le lit de charbon actif est mis sous pression, généralement à une pression allant de 1 ,5 bars à 15 bars, de préférence de 1 ,5 à 5 bars. Ce mode de réalisation sous pression sera particulièrement adapté lorsque le procédé est mis en œuvre dans des unités de production d’eau potable de taille réduite.
Lorsque le procédé est couplé à des installations de plus grande capacité, la filtration descendante sera de préférence mise en œuvre sous pression atmosphérique, on parlera alors dans ce cas d’une pression « gravitaire ».
Le procédé de l’invention peut être mis en œuvre dans une installation comprenant au moins un poste de traitement. Le poste de traitement peut être un poste de traitement fermé sous pression ou un poste de traitement « ouvert » lorsque le procédé est mis en œuvre à pression atmosphérique. L’invention concerne également une installation pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention, comprenant au moins un poste de traitement 1 , ledit poste de traitement comprenant :
- du charbon actif en grains 2,
- une ouverture 3 agencée pour introduire le fluide à traiter dans le poste de traitement,
- une ouverture 4 agencée pour injecter du charbon actif en grains dans le poste de traitement,
- une ouverture 5 agencée pour récupérer le fluide traité après passage à travers le lit de charbon actif,
- une ouverture 6 agencée pour extraire du charbon actif en grains du poste de traitement.
Selon un mode de réalisation, le poste de traitement comprend en outre une ouverture 7 agencée pour introduire de l’air dans le poste de traitement pendant une étape de lavage ou une étape de définage, de préférence ladite ouverture 7 est située à une altitude inférieure à l’ouverture 4.
Il conviendra de noter que lors d’une étape de définage ou pendant une étape de lavage, l’ouverture 3 pourra permettre l’évacuation des eaux de lavage/définage du poste de traitement et l’ouverture 5 pourra permettre l’introduction de la solution de lavage dans le poste de traitement.
Selon un mode de réalisation, l’installation comprend en outre un circuit hydraulique en aval du poste de traitement, connecté à la sortie 6.
Les caractéristiques décrites en lien avec le procédé de l’invention sont également applicables à l’installation selon l’invention.
Un mode de réalisation d’un poste de traitement mis en œuvre dans l’installation de l’invention est représenté sur la Fig. 1. Comme illustré sur la Fig. 1 , le poste de traitement 1 comporte :
- du charbon actif en grains 2,
- une ouverture 3 agencée pour introduire le fluide à traiter dans le poste de traitement,
- une ouverture 4 agencée pour injecter du CAG neuf et/ou régénéré dans le poste de traitement,
- éventuellement une ouverture 7 agencée pour introduire de l’air dans le poste de traitement pendant une étape de lavage ou pendant une étape de définage,
- une ouverture 5 agencée pour récupérer le fluide traité après passage à travers le lit de charbon actif,
- une ouverture 6 agencée pour extraire du CAG usagé du poste de traitement.
Il conviendra de noter que l’ouverture 3 du poste de traitement est située à une altitude supérieure à celle de l’ouverture 5. De préférence, l’ouverture 4 du poste de traitement est située à une altitude supérieure à celle de l’ouverture 6.
De préférence, lorsqu’elle est présente, l’entrée 7 est située à une altitude inférieure à celle de la sortie 6.
Selon un mode de réalisation, l’ouverture 3 du poste de traitement, lors d’une étape de définage et/ou de lavage, pourra être utilisée pour évacuer la solution de lavage après définage et/ou lavage. Des systèmes de vannes seront généralement prévues pour distinguer la ligne d’amenée d’eau à traiter de la ligne d’évacuation de la solution de lavage après une étape de lavage et/ou de définage.
Selon un mode de réalisation, l’ouverture 5 du poste de traitement, lors d’une étape de définage et/ou de lavage, pourra être utilisée pour introduire la solution de lavage avant définage et/ou lavage. Des systèmes de vannes pourront être prévues pour distinguer la ligne de soutirage d’eau traitée (après filtration) de la ligne d’introduction de la solution de lavage avant une étape de lavage et/ou de définage.
Le poste de traitement pourra être un filtre (fermé) métallique ou alors un réceptacle (ouvert) en béton.
Selon un mode de réalisation, l’installation comprend en outre un circuit hydraulique facilitant l’extraction de CAG usagé. A titre d’exemple, un tel circuit hydraulique pourra comprendre un ou plusieurs hydroéjecteurs couplés à un circuit d’eau pour permettra l’extraction du CAG usagé. Ledit circuit d’eau pourra éventuellement comprendre un surpresseur d’eau.
Selon un mode de réalisation, l’installation comprend en outre un circuit hydraulique facilitant l’injection de CAG neuf et/ou régénéré.
Typiquement, l’installation de l’invention comprendra en outre un dispositif de stockage de CAG neuf et/ou régénéré et un dispositif de récupération de CAG usagé. A titre d’exemple de dispositif de stockage, on peut citer un silo de stockage ou un ou plusieurs sacs. A titre d’exemple de dispositif de récupération de CAG usagé, on peut citer une benne de récupération ou une bâche de type PEHD (polyéthylène haute densité) avec un système d’évacuation de CAG par trop plein ou pompage.
Selon un mode de réalisation, la benne de récupération de CAG usagé est une benne filtrante de CAG usagé.
L’installation pourra éventuellement comprendre un réservoir de récupération de fluide traité, en aval du poste de traitement.
De préférence, l’installation ne comprend pas de dispositif de filtration granulaire ou membranaire en aval du poste de traitement. L’installation comprendra bien entendu des canalisations, des vannes et/ou des pompes permettant la circulation du fluide et/ou du CAG (neuf/régénéré ou usagé) et/ou des solutions de lavage selon les besoins.
Selon un mode de réalisation, l’installation comprend un dispositif de commande permettant d’adapter la nature et la durée des phases d’arrêt en fonction des besoins, tels que les besoins en aval du poste de traitement. Ainsi, en fonction des besoins, une phase d’arrêt pourra comprendre une injection de CAG neuf et/ou régénéré et/ou une extraction de CAG usagé. Il conviendra de noter que lors de la mise en œuvre du procédé, le procédé pourrait comprendre une phase d’arrêt sans injection de CAG neuf et/ou régénéré ni extraction de CAG usagé.

Claims

REVENDICATIONS Procédé de traitement de fluide, notamment de liquide, en particulier d’eau, contenant des polluants, par passage d’un flux descendant de fluide à travers un lit de charbon actif sous forme de grains dans un poste de traitement, ledit procédé comprenant un renouvellement partiel de charbon actif incluant au moins une injection de charbon actif et au moins une extraction de charbon actif. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel chaque injection de charbon actif est mise en œuvre pendant une phase d’arrêt du procédé. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant au moins une phase d’arrêt au cours de laquelle du charbon actif est injectée et au cours de laquelle du charbon actif n’est pas extrait. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une phase d’arrêt comprenant successivement :
- un arrêt du flux de fluide à traiter,
- une injection de charbon actif dans le poste de traitement,
- une étape de définage du charbon actif,
- un redémarrage du flux de fluide à traiter. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’étape de définage permet d’éliminer les fines de charbon ayant une taille inférieure à 0,2 mm. Procédé selon l’une quelconque des revendications 4 à 5, dans lequel l’étape de définage est mise en œuvre à contre-courant. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le lit de charbon actif est un lit fixe de charbon actif. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant des phases d’arrêt adaptées aux besoins en fluide en aval du procédé. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une étape de définage et au moins une étape de lavage, mises en œuvre pendant des phases d’arrêt distinctes. Installation pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant un poste de traitement (1), ledit poste de traitement comprenant :
- du charbon actif en grains (2),
- une ouverture (3) agencée pour introduire le fluide à traiter dans le poste de traitement,
- une ouverture (4) agencée pour injecter du charbon actif en grains dans le poste de traitement,
- une ouverture (5) agencée pour récupérer le fluide traité après passage à travers le lit de charbon actif,
- une ouverture (6) agencée pour extraire du charbon actif en grains du poste de traitement. Installation selon la revendication 10, dans laquelle le poste de traitement (1) comprend en outre une ouverture (7) agencée pour introduire de l’air dans le poste de traitement pendant une étape de lavage ou une étape de définage, de préférence ladite ouverture (7) est située à une altitude inférieure à l’ouverture (6). Installation selon la revendication 10 ou 11 , comprenant en outre un circuit hydraulique en aval du poste de traitement, connecté à l’ouverture (6).
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