FR2742429A1 - Procede de desulfatation d'eaux saturees en sultate de calcium - Google Patents
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Abstract
Procédé de désulfatation d'eaux saturées en sulfate de calcium caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes: a) conditionnement des eaux préalablement clarifiée à l'aide d'un produit chimique inhibiteur de la précipitation du sulfate de calcium, suivi d'une filtration; b) désulfatation de l'eau et concentration des sels de sulfate en sursaturation dans une fraction du débit représentant 10 à 50% du débit d'eau à traiter; c destruction de l'inhibiteur de précipitation et précipitation du sulfate de calcium en sursaturation dans la fraction concentrée.
Description
La présente invention concerne la réduction quantitative de la teneur en ions sulfate d'eaux potables ou d'eaux de procédé afin de satisfaire des contraintes de potabilité (à l'heure actuelle la réglementation française impose des teneurs en SO42 < 250 mg/l ou des contraintes liées à l'utilisation de l'eau et du recyclage de l'eau usée dans l'industrie (risques de précipitation de sels de sulfate peu solubles performances de procédés industriels fonction de la teneur en sulfate dans les eaux..).
On connaît à l'heure actuelle divers procédés de désulfatation. On en rappellera ciaprès les principaux avec les inconvénients qui leur sont associés: - La précipitation de sels de sulfate peu solubles (sulfate de calcium, sulfate de baryum...) qui sont séparés des eaux traitées par décantation ou filtration.
L'inconvénient de cette technique connue réside dans l'utilisation de réactifs très coûteux en vue de réduire la teneur en sulfate en-de,cà de la solubilité du sulfate de calcium.
- La percolation au-travers d'un lit de résines échangeuses d'ions qui permet de remplacer tout ou partie des ions sulfates par d'autres anions. Cette solution présente l'inconvénient d'une consommation importante de réactifs chimiques et celui de la production d'éluats de régénération salins.
- La filtration sur des membranes de nano-filtration ou d'osmose inverse sélectives vis-à-vis des sels de sulfate et qui les concentrent dans une fraction du débit traité.
L'inconvénient de cette technique réside dans la production d'un concentrat de filtration qui représente une importante fraction du débit de l'eau à traiter (de l'ordre de 10 à 30%).
- L'évaporation qui produit de l'eau déminéralisée par condensation de la vapeur produite et qui concentre la salinité dans une saumure. Cette solution entraîne une très importante consommation d'énergie et la production d'une saumure saline.
La présente invention se propose d'apporter un procédé de désulfatation ne présentant pas les inconvénients des solutions actuellement connues brièvement rappelées ci-dessus.
Le procédé de désulfatation selon l'invention concerne principalement des eaux saturées en sulfate de calcium contenant de 1,3 à 3,5 g/l de sulfate en fonction de la force ionique du milieu et également des eaux riches en sulfate de sodium, en sulfate de potassium ou en acide sulfurique contenant plus de 1,3 g/l de sulfate.
En conséquence, la présente invention a pour objet un procédé de désulfatation d'eaux saturées en sulfate de calcium caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes: a) conditionnement des eaux préalablement clarifiée à l'aide d'un produit chimique inhibiteur de la précipitation du sulfate de calcium, suivi d'une filtration; b) désulfatation de l'eau et concentration des sels de sulfate en sursaturation dans une fraction du débit représentant 10 à 50% du débit d'eau à traiter; c) destruction de l'inhibiteur de précipitation et précipitation du sulfate de calcium en sursaturation dans la fraction concentrée.
Selon un mode de mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus, on prévoit une étape supplémentaire préalable consistant en une neutralisation par apport de sels de calcium pour atteindre le produit de solubilité du sulfate de calcium, cette neutralisation étant suivie d'une étape de clarification. De même, on peut prévoir une étape supplémentaire finale consistant en un recyclage de la fraction concentrée en tête de l'étape de clarification.
Selon la présente invention, 'inhibiteur de la précipitation du sulfate de calcium est choisi dans le groupe comprenant les phosphonates, les polyacrylates et les polycarboxylates.
Selon un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention l'étape de désulfatation de l'eau et de concentration des sels de sulfate est réalisée par filtration sur des membranes de nano-filtration, ou d'osmose inverse, qui sont sélectives vis-à-vis des sels de sulfate, ou par évaporation.
Selon l'invention, la destruction de l'inhibiteur de précipitation est réalisée à l'aide d'un métal trivalent, par augmentation du pH, par augmentation de la température ou par l'action d'un oxydant chimique.
On a donné ci-après des résultats expérimentaux résultant de la mise en oeuvre du procédé à une échelle semi-industrielle sur des effluents d'industrie minière. Dans cet exemple de mise en oeuvre qui n'a bien entendu aucun caractère limitatif, on a combiné un conditionnement des eaux saturées en sulfate de calcium avec un polyacrylate, une filtration sur membrane de nano-filtration et une destruction du polyacrylate avec un sel de fer ferrique.
L'eau brute de départ présentait les caractéristiques ci-après: conductivité: 7mS/cm . Calcium : 725 mg/l
Sulfates : 2200 mg/l . Turbidité: 0,25 NTU
pu : 7.9
Cette eau a été conditionnée à l'aide d'un inhibiteur de précipitation du sulfate de calcium constitué de 2,5 mg/l de polyacrylate.
Sulfates : 2200 mg/l . Turbidité: 0,25 NTU
pu : 7.9
Cette eau a été conditionnée à l'aide d'un inhibiteur de précipitation du sulfate de calcium constitué de 2,5 mg/l de polyacrylate.
L'eau ainsi conditionnée a été ensuite filtrée sur membrane de nano-filtration (pression de fonctionnement 7bars ; taux de conversion : 66%). Les caractéristiques du perméat et du concentrat étaient respectivement les suivantes: - Perméat: . débit: 66% du débit d'alimentation
conductivité: SmS/cm
Sulfates:100 mg/l . Turbidité: 0.2 NTU - Concentrat: débit: 34% du débit d'alimentation conductivité:12.5 mS/cm . Calcium : 2150 mg/l . Sulfates : 6600 mg/l . Turbidité: 0.35 NTU.
conductivité: SmS/cm
Sulfates:100 mg/l . Turbidité: 0.2 NTU - Concentrat: débit: 34% du débit d'alimentation conductivité:12.5 mS/cm . Calcium : 2150 mg/l . Sulfates : 6600 mg/l . Turbidité: 0.35 NTU.
La désactivation du polyacrylate a été effectuée à l'aide de 16 mg/l de fer ferrique dans le concentrat. Après une heure de réaction, la teneur en polymère soluble était inférieure au seuil de détection de la méthode d'analyse soit 0,2 mg/l. La teneur en sulfate de calcium soluble était voisine à 5% près de la solubilité théorique du sulfate de calcium.
On a représenté de façon schématique sur les dessins annexés deux exemples de réalisation d'installations mettant en oeuvre le procédé selon la présente invention.
La figure 1 se réfère à une installation de désulfatation en circuit fermé avec recyclage du concentrat de l'étape de nano-filtration.
Sur cette figure 1, on voit que l'eau à traiter subit préalablement un traitement de neutralisation précipitation avec apport de sels de calcium (Ca(OH)2, Cal2) suivi d'une floculation et d'une décantation (dans cet exemple,on utilise un décanteur lamellaire 1). Dans ce dispositif, une partie des boues est recylclée en tête de l'installation le restant étant soumis à une étape de déshydratation. L'eau clarifiée est conditionnée par l'inhibiteur de précipitation du sulfate de calcium avant d'être filtrée sur un filtre à sable 2. L'étape de désulfatation de l'eau et de concentration des sels de sulfate est effectuée sur membrane de nano-filtration 3. Le perméat est évacué et le concentrat est recyclé en tête du procédé.
La figure 2 se réfère à une installation de désulfatation fonctionnant en circuit ouvert avec traitement et rejet du concentrat de la nano-filtration.
Sur cette figure 1, on retrouve la même installation que celle décrit ci-dessus en référence à la figure 1, la différence étant que le concentrat de la nano-filtration subit en 4 un traitement de précipitation et de décantation, I'eau saturée en sulfate de calcium étant ensuite évacuée.
Parmi les avantages du procédé objet de l'invention, on peut citer notamment les suivants: Faible coût d'exploitation en réactifs (Sels de calcium Ca(OH)2, Cal2, inhibiteur
de précipitation du sulfate de calcium, sel de métal trivalent).
de précipitation du sulfate de calcium, sel de métal trivalent).
Elimination des sulfates sous la forme de boues de sulfate de calcium pouvant
être facilement déshydratées; Possibilité de produire un débit d'eau traitée voisin de 100% du débit d'eau brute
(la différence provenant de l'eau évacuée dans les boues de sulfate de calcium)
contenant moins de 5% de la teneur en sulfate de l'eau brute (les 5%
correspondant à la sélectivité du système de désulfatation).
être facilement déshydratées; Possibilité de produire un débit d'eau traitée voisin de 100% du débit d'eau brute
(la différence provenant de l'eau évacuée dans les boues de sulfate de calcium)
contenant moins de 5% de la teneur en sulfate de l'eau brute (les 5%
correspondant à la sélectivité du système de désulfatation).
II demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre ou de réalisation décrits et/ou représentés mais qu'elle en englobe toutes les variantes.
Claims (10)
1 - Procédé de désulfatation d'eaux saturées en sulfate de calcium caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes: a) conditionnement des eaux préalablement clarifiée à l'aide d'un produit chimique inhibiteur de la précipitation du sulfate de calcium, suivi d'une filtration b) désulfatation de l'eau et concentration des sels de sulfate en sursaturation dans une fraction du débit représentant 10 à 50% du débit d'eau à traiter; c) destruction de l'inhibiteur de précipitation et précipitation du sulfate de calcium en sursaturation dans la fraction concentrée.
2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire préalable consistant en une neutralisation par apport de sels de calcium pour atteindre le produit de solubilité du sulfate de calcium, cette neutralisation étant suivie d'une étape de clarification.
3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire finale consistant en un recyclage de la fraction concentrée en tête de l'étape de clarification.
4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'inhibiteur de la précipitation du sulfate de calcium est choisi dans le groupe comprenant les phosphonates, les polyacrylates et les polycarboxylates.
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de désulfatation de l'eau et de concentration des sels de sulfate est réalisée par filtration sur des membranes de nano-filtration, ou d'osmose inverse, qui sont sélectives vis-à-vis des sels de sulfate.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de désulfatation de l'eau et de concentration des sels de sulfate est réalisée par évaporation.
7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la destruction de l'inhibiteur de précipitation est réalisée à l'aide d'un métal trivalent.
8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la destruction de l'inhibiteur de précipitation est réalisée par augmentation du pH.
9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la destruction de l'inhibiteur de précipitation est réalisée par augmentation de la température.
10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la destruction de l'inhibiteur de précipitation est réalisée par l'action d'un oxydant chimique.
Priority Applications (10)
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|---|---|---|---|
| FR9514775A FR2742429B1 (fr) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | Procede de desulfatation d'eaux saturees en sultate de calcium |
| FR9604195A FR2742430B1 (fr) | 1995-12-13 | 1996-04-03 | Procede de dessalement, de demineralisation de solutions contenant des acides et/ou des sels metalliques |
| CA002235712A CA2235712C (fr) | 1995-12-13 | 1996-11-27 | Procede de dessalement, de demineralisation de solutions contenant des acides et/ou des sels metalliques |
| PCT/FR1996/001878 WO1997021632A1 (fr) | 1995-12-13 | 1996-11-27 | Procede de dessalement, de demineralisation de solutions contenant des acides et/ou des sels metalliques |
| EP96941068A EP0904253B1 (fr) | 1995-12-13 | 1996-11-27 | Procede de dessalement, de demineralisation de solutions contenant des acides et/ou des sels metalliques |
| US09/043,828 US6036867A (en) | 1995-12-13 | 1996-11-27 | Method for desalinating and demineralizing solutions containing acids and/or metal salts |
| ES96941068T ES2128282T3 (es) | 1995-12-13 | 1996-11-27 | Procedimiento de desalamiento, de desmineralizacion de soluciones que contienen acidos y/o sales metalicas. |
| DE0904253T DE904253T1 (de) | 1995-12-13 | 1996-11-27 | Verfahren zur entsalzung, und demineralisierung von säure und/oder metallsalzen enthaltenden lösungen |
| DE69612674T DE69612674T2 (de) | 1995-12-13 | 1996-11-27 | Verfahren zur entsalzung, und demineralisierung von säure und/oder metallsalzen enthaltenden lösungen |
| PT96941068T PT904253E (pt) | 1995-12-13 | 1996-11-27 | Processo de dessalinizacao de desmineralizacao de solucoes contendo acidos e/ou sais metalicos |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9514775A FR2742429B1 (fr) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | Procede de desulfatation d'eaux saturees en sultate de calcium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2742429A1 true FR2742429A1 (fr) | 1997-06-20 |
| FR2742429B1 FR2742429B1 (fr) | 1998-02-20 |
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|---|---|
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2339575A1 (fr) * | 1976-01-30 | 1977-08-26 | Degremont | Procede et installation de traitement des eaux par precipitation cristalline et decantation |
| EP0538026A1 (fr) * | 1991-10-15 | 1993-04-21 | Calgon Corporation | Procédé pour diminuer les dépôts de sulfate de calcium dans le traitement des minerais |
-
1995
- 1995-12-13 FR FR9514775A patent/FR2742429B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| FR2339575A1 (fr) * | 1976-01-30 | 1977-08-26 | Degremont | Procede et installation de traitement des eaux par precipitation cristalline et decantation |
| EP0538026A1 (fr) * | 1991-10-15 | 1993-04-21 | Calgon Corporation | Procédé pour diminuer les dépôts de sulfate de calcium dans le traitement des minerais |
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