FR2771729A1 - Procede d'activation et/ou d'auto-epuration d'effluents domestiques ou industriels - Google Patents

Abstract

Procédé d'activation et/ ou d'auto-épuration d'effluents domestiques ou industriels, en particulier de bains de lavage, de blanchiment ou de désinfection, renfermant des agents oxydants, caractérisé en ce que l'on met en contact le flux à traiter avec un catalyseur renfermant du magnésium ou un alliage majoritaire en magnésium de façon à générer au sein du flux des espèces radicalaires très réactives aptes à le neutraliser partiellement et à diminuer son caractère polluant.

Description

La présente invention concerne un procédé d'activation et/ou d'auto-épuration d'effluents domestiques ou industriels, en particulier de bains de lavage, de blanchiment ou de désinfection, renfermant des agents oxydants.

De nombreux processus tant ménagers qu'industriels mettent en jeu des bains renfermant des quantités parfois importantes d'agents oxydants (chlorites, hypochlorites, peroxydes minéraux ou organiques, ...) qui peuvent tre récupérés (circulation en boucle fermée) ou simplement rejetés à l'égout.

A titre d'exemple non limitatif de tels processus, on peut citer le blanchiment du linge (blanchisserie, industrie textile) du papier (industrie papetière) ainsi que les processus de lavage et de désinfection à base d'agents oxydants (vaisselle, agro-alimentaire) , tant sur le plan industriel que sur le plan de l'utilisateur particulier.

Dans leur contexte, ces processus mettent, en règle générale, en jeu des réactions de type ionique, ce qui a pour corollaire une réactivité relativement faible (aspect potentiel) et une vitesse peu élevée (aspect cinétique) ; il en résulte que des quantités d'agents oxydants non négligeables peuvent tre présentes dans les flux sortant du réacteur.

Ces résidus entraînent différents inconvénients touchant, en particulier, le domaine de la protection de l'environnement : en effet, des effluents chargés en agents oxydants sont toxiques et polluants et ne peuvent pas tre directement rejetés à l'égout, ce d'autant plus qu'ils sont peu biodégradables.

I1 est en outre à noter qu'il peut tre gnant de réutiliser, dans certaines phases d'un processus en boucle fermée, des solutions renfermant des agents oxydants, mme à l'état de traces.

L'objet de l'invention est de proposer un procédé d'activation et/ou d'auto-épuration d'effluents domestiques ou industriels renfermant des agents oxydants de nature à remédier à ces inconvénients.

A cet effet, elle concerne un procédé du type susmentionné caractérisé en ce que l'on met en contact le flux à traiter avec un catalyseur renfermant du magnésium ou un alliage majoritaire en magnésium, de façon à générer au sein de ce flux des espèces radicalaires très réactives aptes à le neutraliser partiellement et à diminuer son caractère polluant.

I1 est à noter que le magnésium présente l'avantage de ne pas tre nuisible pour l'environnement et donc de ne pas entraîner de problèmes de rejets.

Selon une caractéristique préférentielle de l'invention le magnésium ou l'alliage majoritaire en magnésium est sous forme grossière.

On peut ainsi à titre d'exemple mettre en oeuvre des barreaux de magnésium.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention le magnésium ou l'alliage majoritaire en magnésium est sous forme métallique.

On a en effet pu établir que la mise en oeuvre conformément à l'invention d'oxydes ou d'hydroxydes métalliques qui se trouvent obligatoirement sous forme pulvérulente entraînerait des problèmes de colmatage.

Un tel procédé peut schématiquement tre comparé à l'auto-épuration des gaz d'échappement des véhicules automobiles grâce à l'interposition d'un pot catalytique qui transforme les gaz toxiques en gaz carbonique et en eau : le principe d'un tel dispositif consiste, en effet, à faire passer le flux gazeux à traiter sur un lit catalytique de façon à réaliser l'oxydation du CO en C02, la combustion des hydrocarbures imbrûlés et la réduction des oxydes d'azote.

Conformément à l'invention, le catalyseur agit cependant sur un flux non pas gazeux mais liquide, et doit donc tre adapté en conséquence.

En règle générale, on opte pour une simple mise en contact ; bien entendu, la géométrie et le volume de l'appareillage utilisé ainsi que la quantité de catalyseur dépendent, dans chaque cas, de la cinétique de la réaction (température du flux, temps de contact souhaité,...) ainsi que du débit et de la charge des effluents à traiter.

I1 est à noter que, conformément à l'invention, le catalyseur peut tre situé à l'extérieur du réacteur de lavage.

L'idée à la base de l'invention est donc d'activer les agents oxydants présents dans les effluents à traiter de façon à passer d'un processus de type ionique à un processus de type radicalaire dans lequel la réactivité est beaucoup plus élevée suite à l'apparition de radicaux libres dont la durée de vie est extrmement courte.

Dans le cadre d'un processus en boucle fermée, les espèces radicalaires ainsi créées peuvent tre remises en circulation de façon à élever le niveau de réactivité, ce en tenant toutefois compte des risques pouvant tre inhérents à une réactivité plus forte associée à une cinétique plus rapide.

Conformément à l'invention, les espèces oxydantes radicalaires se combinent dans tous les cas quasi instantanément avec les matières organiques oxydables présentes dans les effluents ; il en résulte une oxydation au moins partielle de celles-ci en oxydes de carbone, ce qui présente l'avantage d'entraîner une diminution de la DCO (Demande Chimique en Oxygène) présente dans le flux ainsi que des charges financières associées.

I1 est vraisemblable que la présence des espèces radicalaires entraîne parallèlement une diminution des populations bactériennes et autres micro-organismes et donc des éléments microbiologiques.

Plus précisément, les réactions radicalaires qui se produisent au sein des effluents à traiter conformément à l'invention peuvent tre schématisées de la manière suivante

<tb> <SEP> catalyseur
<tb> R <SEP> - <SEP> O <SEP> - <SEP> O <SEP> - <SEP> R <SEP> - <SEP> O <SEP> - <SEP> + <SEP> O*
<tb>

En conséquence, ces réactions s'accompagnent d'un dégagement de C02 et d'une libération d'ions H+ ; ceci entraîne une neutralisation des effluents vu que, conformément à l'invention, ceux-ci ont en règle générale un pH alcalin.

Par suite, les effluents ainsi traités peuvent tre plus facilement réutilisés ou rejetés à l'égout.

I1 est, également, à noter que lorsque l'on augmente la teneur du flux en agents oxydants, on augmente parallèlement les quantités présentes dans les rejets, et par voie de conséquence, on diminue la DCO et donc le caractère polluant des rejets, ce qui est particulièrement avantageux.

Comme il a déjà été indiqué le catalyseur se trouve préférentiellement sous forme grossière en particulier sous forme de barreaux c'est-à-dire sous une forme physique permettant l'obtention de surfaces de contact relativement importantes sans toutefois tre trop finement divisé afin d'éviter au maximum le risque de colmatage par un fluide chargé.

Les caractéristiques du procédé d'activation et/ou d'auto-épuration qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe d'une installation
permettant la mise en oeuvre du procédé, - la figure 2 représente le réacteur renfermant le cataly
seur.

Selon la figure 1, le procédé est appliqué à une installation de blanchiment de linge.

Cette installation comporte une machine de lavage 1 pouvant tre reliée à un circuit 2 de circulation de liquide de lavage en boucle fermée selon les flèches a.

Ce circuit de circulation 2 est équipé d'une pompe de circulation 3 ainsi que d'un contrôleur de débit 4 associé à une vanne de réglage du débit 5 et d'un réacteur 10 renfermant le catalyseur.

La machine de lavage 1 est équipée d'organes de commande 7 de la pompe de circulation 3 représentés schématiquement.

Selon la figure 2, le réacteur 6 est un réacteur essentiellement cylindrique fermé à sa partie supérieure par un bouchon 8 dans lequel sont montées d'une part une tubulure d'entrée 9 et d'autre part une tubulure de sortie 10 du liquide en circulation dans le circuit 2.

La circulation du liquide de lavage dans le réacteur 6 est représentée par les flèches x.

La tubulure d'entrée 9 est coudée à angle droit et comporte une branche amont 11 essentiellement horizontale ainsi qu'une branche aval 12 essentiellement verticale ; la branche aval 12 dans laquelle le liquide de lavage circule de bas en haut se prolonge au-delà du bouchon 8 jusqu'au voisinage du fond 15 du réacteur 6, coaxialement à celui-ci de fa çon à définir une chambre périphérique 13 dans laquelle le liquide de lavage circule de bas en haut avant de pénétrer dans la tubulure de sortie 10 qui a elle aussi une forme coudée. Un catalyseur 14 non représenté en particulier des barreaux de magnésium métallique ou d'un d'alliage majoritaire en magnésium est mis en place dans la chambre périphérique 13 du réacteur 6.

Selon les figures, en agissant sur les organes de commande 7 et sur la vanne de réglage du débit 5, l'utilisateur peut adapter la vitesse de passage ainsi que le temps de passage du liquide de lavage dans le réacteur 6 pour une capacité de pompe de circulation donnée et une quantité de catalyseur métallique donnée et moduler ainsi l'effet catalytique.

Il est clair qu'en fonction de la taille de la machine et de l'effet souhaité on peut tre amené à modifier la quantité de catalyseur, sa forme physique, le débit nominal de circulation et le temps de fonctionnement de la pompe.

Les exemples susmentionnés permettent de mieux mettre en lumière les avantages du procédé conforme à l'invention.

Exemple 1
Dans une installation telle que représentée sur les figures 1 et 2, on a chargé la machine de lavage, d'une capacité de 10 kg, avec 5 kg de linge.

On a placé six barreaux de magnésium métallique dans la chambre périphérique du réacteur : chaque barreau mesurait 15 cm pour un diamètre de 2 cm, ce qui correspond à 2 une surface de 95 cm et à un poids de l'ordre de 83 g par
2 barreau, soit une surface de contact de 570 cm environ.

On a réglé le débit de la pompe à environ 10 litres par minutes.

Celle-ci était connectée côté aspiration à un robinet de prise d'échantillon situé à la partie inférieure de la machine de lavage et côté refoulement au bac à produits, à la partie supérieure de cette machine.

Dans le cadre de cet exemple on a utilisé le programme de lavage à 600C en introduisant dans la machine 80 g de détergent ELECTRAs en début de cycle et 30 ml d'agent de blanchiment OZONISE 6 min après le début de la phase de lavage.

On a mesuré que la quantité d'eau nécessaire pour chaque cycle était de 50 litres.

On a ainsi effectué deux essais à savoir un premier essai en mettant en oeuvre le programme standard et un second essai en branchant la pompe de circulation pendant les dix dernières minutes de l'étape de lavage, c'est-à-dire lors de l'introduction de l'agent de blanchiment et pendant les cinq minutes de la phase de premier rinçage.

Pour chaque essai, on a placé dans la machine de lavage une bande multisalissures (blanc non azuré, sang, cacao, coton écru, vin rouge - toutes les bandes étant issues d'un mme lot), et, après lavage, on a évalué celle-ci par mesure des coordonnées chromatiques (X, Y, Z) avec un illuminant D65, conservation des ultraviolets et un observateur à 100 comme cela est courant utilisé dans les prescriptions de la commission internationale de l'éclairage CIE.

On a retenu la valeur de Z comme élément de comparaison : plus cette valeur est élevée, meilleur est le résultat.

Pour chaque série d'essais on a procédé à 7 mesures et on a éliminé à chaque fois la valeur minimale et la valeur maximale, et le résultat présenté correspond à la moyenne des cinq valeurs restantes.

Tous les paramètres étant identiques à l'exception de la mise en route ou non de la pompe de circulation, on a observé les résultats des valeurs de Z obtenues par la mesure des bandes multisalissures ; les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau ci-dessous
Salissure témoin non cycle stan- cycle avec
traité dard circulation
Blanc non azuré 83,7 94,5 99,1
Sang 12,1 38,8 48,0
Cacao 25,3 48,9 52,1
Sur les autres salissures (coton écru et vin rouge) les écarts observés sur la valeur en Z étant inférieurs ou égaux à 1 n'ont pas été jugés significatifs.

Cet exemple a donc permis de prouver que dans le cadre des conditions choisies il est possible d'obtenir des résultats de blanchiment supérieurs sur les salissures retenues, par circulation du bain de lavage au travers du catalyseur dans les conditions susmentionnées.

Exemple 2
On a repris l'exemple 1, en conservant les mmes conditions expérimentales mais en faisant varier les quantités de détergent et d'agent de blanchiment. On a en effet mis en oeuvre 150 g de détergent ELECTRAs et 100 ml d'agent de blanchiment OZONITO.

On a ainsi pu obtenir les résultats rassemblés dans le tableau ci-dessous
Salissure Témoin non Cycle stan- Cycle avec
traité dard circulation
Blanc non azuré 83,7 101,1 103,4
Sang 12,1 49,5 67,8
Cacao 25,3 54,3 62,0
Coton écru 58,7 70,0 71,5
Vin rouge 38,9 68,5 71,1
Cet exemple a permis de prouver que dans le cadre des conditions de l'essai, il est possible d'améliorer les résultats par circulation du bain de lavage au travers du catalyseur.

Il est également à noter que lorsque l'on augmente les quantités de détergent, des salissures qui n'étaient pas ou peu sensibles à la circulation extérieure le deviennent.

ExemPle 3
On additionné à un effluent industriel issu d'une blanchisserie (prélèvement dans le bassin d'homogénisation) une quantité d'agent de blanchiment de 0,7 ml/litre (OZONIT3) pour simuler la quantité résiduelle d'agent de blanchiment.

Cet effluent renfermait environ 70 mg/litre d'oxygène actif résiduel (dosage au permanganate 0,8 N en milieu acide) et sa demande chimique en oxygène (DCO) était de l'ordre de 980 à 1 000 mg 02/litre (méthode de détermination par lecture spectro colorimétrique sur du dichromate de potassium).

On a introduit dans un demi litre de cette préparation un barreau de magnésium de 15 cm de long, 2 cm de diamètre et pesant environ 83 g.

L'évolution dans le temps de la teneur en oxygène actif à température ambiante à été la suivante
Initial 2 minutes 4 minutes 7 minutes 10 minutes
Ox. actif 70 50 40 20 < 10
DCO 980-1000 825-830
On a ainsi pu observer que la consommation accélérée d'oxygène provoque une décroissance de la demande chimique en oxygène qui est un critère couramment repris dans l'évaluation de la charge polluante d'un effluent.

On peut donc envisager de placer un tel système de circulation sur des effluents présentant une certaine teneur en oxygène actif résiduel afin de favoriser la consommation de cet oxygène actif dormant pour réduire la demande chimique en oxygène de l'effluent et donc réduire la charge polluante.

Claims (1)

REVENDICATIONS 10) Procédé d'activation et/ou d'auto-épuration d'effluents domestiques ou industriels, en particulier de bains de lavage, de blanchiment ou de désinfection, renfermant des agents oxydants, caractérisé en ce que l'on met en contact le flux à traiter avec un catalyseur renfermant du magnésium ou un alliage majoritaire en magnésium de façon à générer au sein du flux des espèces radicalaires très réactives aptes à le neutraliser partiellement et à diminuer son caractère polluant. 2O) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le magnésium ou l'alliage majoritaire en magnésium est sous forme métallique.
1. 30) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le magnésium ou l'alliage majoritaire en magnésium est sous forme grossière.