FR3124742A1 - Procede de regeneration d’un media adsorbant sur site - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de régénération d’au moins une partie du média adsorbant d’au moins un réacteur d’adsorption mis en œuvre dans une unité de traitement d’un fluide, ledit procédé de régénération étant mis en œuvre sur le site d’usage du réacteur d’adsorption et comprenant :- au moins une étape de prélèvement d’au moins une partie du média adsorbant dudit au moins un réacteur d’adsorption, et - au moins une étape de régénération chimique comportant une étape de mise en contact de ladite partie de média adsorbant avec une solution de régénération comprenant de l’eau et de l’hydroxyde de sodium. L’invention concerne également un procédé de traitement d’un fluide mettant en œuvre le procédé de régénération ainsi qu’une installation de traitement d’un fluide adaptée à la mise en œuvre du procédé de traitement d’un fluide selon l’invention. Figure pour l’abrégé : Néant
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
L’invention concerne le domaine des filières de traitement de fluide, en particulier d’eau, mettant en œuvre une étape d’adsorption sur un média adsorbant. Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé de régénération d’un média adsorbant, sur le site d’usage du média adsorbant, ainsi qu’un procédé de traitement d’un fluide mettant en œuvre ledit procédé de régénération. Enfin, l’invention concerne également une installation pour la mise en œuvre du procédé de régénération et une installation pour la mise en œuvre du procédé de traitement d’un fluide.
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 contenus dans une eau brute ou un effluent à l’aide d’une étape d’adsorption de cette matière sur un média adsorbant.
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 naturel ou d’effluents à potabiliser (eaux usées) de manière directe ou indirecte (réutilisation d’eaux usées), 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.
De fait, les adsorbants, tel que le charbon actif, voient leur capacité d’adsorption diminuer au fur et à mesure de leur utilisation pour adsorber des polluants.
Les industriels mettent en œuvre des opérations de renouvellement et/ou de régénération du média adsorbant afin d’augmenter la capacité d’adsorption du média adsorbant.
Le document WO2004/020349 divulgue un procédé de régénération du matériau granulaire adsorbant par prélèvement puis traitement par voie chimique ou thermique dudit matériau avant réintroduction dans le réacteur.
Les procédés de régénération de l’état de la technique sont généralement mis en œuvre par des techniques complexes et couteuses, nécessitant différents solvants et/ou beaucoup d’énergie, et des transports de média adsorbant en dehors du site de traitement d’un fluide.
Il existe donc un besoin pour proposer un procédé de régénération de média adsorbant par un procédé simple à mettre en œuvre, avec des besoins énergétiques réduits et ne nécessitant pas l’utilisation de solvants complexes.
L’invention concerne un procédé de régénération d’au moins une partie du média adsorbant d’au moins un réacteur d’adsorption mis en œuvre dans une unité de traitement d’un fluide, ledit procédé de régénération étant mis en œuvre sur le site d’usage du réacteur d’adsorption et comprenant :
- au moins une étape de prélèvement d’au moins une partie du média adsorbant dudit au moins un réacteur d’adsorption, et
- au moins une étape de régénération chimique comportant une étape de mise en contact de ladite partie de média adsorbant avec une solution de régénération comprenant de l’eau et de l’hydroxyde de sodium.
De préférence, ladite partie de média adsorbant est prélevée dudit au moins un réacteur d’adsorption et est introduite dans un réacteur de régénération avant l’étape de régénération.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la solution de régénération est à une température inférieure ou égale à 60°C, de préférence allant de 20 à 50°C, de préférence encore de 30 à 40°C pendant l’étape de régénération chimique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, à l’issue du contact avec la solution de régénération, le média adsorbant est rincé à l’aide d’une solution de rinçage, ladite solution de rinçage comprenant de préférence de l’eau, voire consistant en de l’eau.
De préférence, l’étape de régénération chimique comporte en outre une étape d’égouttage à l’issue de l’étape de contact avec la solution de régénération, ladite étape d’égouttage étant mise en œuvre avant l’étape de rinçage.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé de régénération comprend en outre une étape de régénération électrochimique du média adsorbant effectuée avant ou après ou pendant l’étape de régénération chimique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, ladite partie de média adsorbant représente une quantité volumique inférieure ou égale à 50% du volume de média absorbant, de préférence une quantité volumique inférieure ou égale à 30% du volume de média absorbant, de préférence encore une quantité volumique allant de 1 à 10% du volume de média adsorbant.
Selon un mode de réalisation de l’invention :
- le fluide à traiter est choisi parmi l’eau, un effluent urbain, un effluent industriel, de préférence, le fluide à traiter est de l’eau, et/ou
- le média adsorbant est choisi parmi le charbon actif en grains, la résine échangeuse d'anions, les biomatériaux, les polymères à empreinte moléculaire et les matériaux minéraux, de préférence le média adsorbant est un charbon actif en grains.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé de régénération comprend en outre une étape d’introduction d’au moins une partie de média adsorbant régénérée dans au moins un réacteur d’adsorption, identique ou différent du réacteur d’adsorption contenant la partie de média adsorbant qui a été régénérée.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé de régénération est mis en œuvre de façon périodique, et comprend une étape de détermination de la prochaine étape de régénération sur la base de l’âge du média adsorbant caractérisé par exemple par le taux d’abattement en au moins un polluant cible, et/ou par le volume de lit traité et/ou par l’indice d’iode du média adsorbant.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de média adsorbant prélevée présente un taux d’abattement réel en au moins un polluant cible allant de 40 à 80% et/ou un volume de lit traité par ledit média adsorbant va de 20 000 à 100 000 BVT (« bed volume treated » en anglais, plus couramment désigné par « bed volume », abrégé respectivement en BVT et BV)., de préférence de 30 000 à 75 000 BVT, de préférence encore de 40 000 à 60 000 BVT et/ou un indice d’iode allant de 500 à 800 mg/g.
L’invention concerne également un procédé de traitement d’un fluide dans une unité de traitement comprenant au moins une phase d’arrêt et au moins une phase de production, dans lequel ladite au moins une phase de production comprend le passage d’un fluide à traiter à travers un lit de média adsorbant au sein d’au moins un réacteur d’adsorption et dans lequel ladite au moins une phase d’arrêt comprend la mise en œuvre d’un procédé de régénération selon l’invention. Pendant la durée de la régénération en déporté (i.e. en dehors du réacteur d’adsorption), le réacteur d’adsorption peut continuer à produire ; la régénération n’impose pas l’arrêt du réacteur de traitement.
Selon un mode de réalisation, une partie du média adsorbant, de préférence le charbon actif en grain, est extrait de ladite unité de traitement pendant une phase de production ou d’arrêt de l’unité, de préférence pendant une phase de production.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé de traitement d’un fluide comprend en outre une étape de mesure de l’âge du média adsorbant, de préférence mise en œuvre par mesure du taux d’abattement réel en au moins un polluant cible par le média adsorbant, et/ou par mesure du volume de lit traité par le média adsorbant, et/ou par mesure de l’indice d’iode du média adsorbant.
L’invention concerne enfin une unité de traitement d’un fluide pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention, ladite unité de traitement comprenant :
- au moins un réacteur d’adsorption de polluants contenus dans le fluide à traiter, le réacteur comprenant en son sein un média adsorbant,
- au moins un moyen de prélèvement de média adsorbant du réacteur d’adsorption,
- au moins un moyen d’introduction de média adsorbant dans le réacteur d’adsorption.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’unité de traitement selon l’invention comprend en outre au moins un réacteur de régénération comportant une conduite d’entrée de média adsorbant issu dudit au moins un réacteur d’adsorption et une conduite de sortie permettant de réintroduire le média adsorbant régénéré dans au moins un réacteur d’adsorption identique ou différent du réacteur d’adsorption d’où est issu le média absorbant à régénérer.
L’invention permet de régénérer un média adsorbant par un procédé plus simple que ceux de l’état de la technique, moins consommateur d’énergie. En particulier, le procédé de l’invention permet de régénérer le média adsorbant directement sur le site de traitement du fluide, à l’aide de réactifs moins couteux et d’une installation simplifiée puisqu’il permet de s’affranchir de lourdes installations de stockage de média adsorbant. Ainsi, dans le cadre du procédé de l’invention, le média adsorbant peut être prélevé pendant une phase d’arrêt ou une phase de production du procédé de traitement puis directement réintroduit pendant cette même phase d’arrêt ou phase de production, limitant ainsi les dispositifs de stockage de média adsorbant.
Le procédé de régénération selon l’invention peut être mis en œuvre de façon régulière, et ce même sur un média adsorbant peu saturé (âge relativement jeune).
Le procédé de régénération selon l’invention permet d’améliorer la capacité d’adsorption de média adsorbant, permettant ainsi aux molécules difficiles à adsorber d’être adsorbées de façon satisfaisante tout au long du procédé de traitement d’un fluide.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Claims (15)
- Procédé de régénération d’au moins une partie du média adsorbant d’au moins un réacteur d’adsorption mis en œuvre dans une unité de traitement d’un fluide, ledit procédé de régénération étant mis en œuvre sur le site d’usage du réacteur d’adsorption et comprenant :
- au moins une étape de prélèvement d’au moins une partie du média adsorbant dudit au moins un réacteur d’adsorption, et
- au moins une étape de régénération chimique comportant une étape de mise en contact de ladite partie de média adsorbant avec une solution de régénération comprenant de l’eau et de l’hydroxyde de sodium.
- Procédé de régénération selon la revendication 1, dans lequel ladite partie de média adsorbant est prélevée dudit au moins un réacteur d’adsorption et est introduite dans un réacteur de régénération avant l’étape de régénération.
- Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel la solution de régénération est à une température inférieure ou égale à 60°C, de préférence allant de 20 à 50°C, de préférence encore de 30 à 40°C pendant l’étape de régénération chimique.
- Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel à l’issue du contact avec la solution de régénération, le média adsorbant est rincé à l’aide d’une solution de rinçage, ladite solution de rinçage comprenant de préférence de l’eau, voire consistant en de l’eau.
- Procédé de régénération selon la revendication 4, dans laquelle l’étape de régénération chimique comporte en outre une étape d’égouttage à l’issue de l’étape de contact avec la solution de régénération, ladite étape d’égouttage étant mise en œuvre avant l’étape de rinçage.
- Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre une étape de régénération électrochimique du média adsorbant effectuée avant ou après ou pendant l’étape de régénération chimique.
- Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ladite partie de média adsorbant représente une quantité volumique inférieure ou égale à 50% du volume de média absorbant, de préférence une quantité volumique inférieure ou égale à 30% du volume de média absorbant, de préférence encore une quantité volumique allant de 1 à 10% du volume de média adsorbant.
- Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel :
- le fluide à traiter est choisi parmi l’eau, un effluent urbain, un effluent industriel, de préférence, le fluide à traiter est de l’eau, et/ou
- le média adsorbant est choisi parmi le charbon actif en grains, la résine échangeuse d'anions, les biomatériaux, les polymères à empreinte moléculaire et les matériaux minéraux, de préférence le média adsorbant est un charbon actif en grains. - Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre une étape d’introduction d’au moins une partie de média adsorbant régénérée dans au moins un réacteur d’adsorption, identique ou différent du réacteur d’adsorption contenant la partie de média adsorbant qui a été régénérée.
- Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, mis en œuvre de façon périodique, comprenant une étape de détermination de la prochaine étape de régénération sur la base de l’âge du média adsorbant caractérisé par exemple par le taux d’abattement en au moins un polluant cible, et/ou par le volume de lit traité et/ou par l’indice d’iode du média adsorbant.
- Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la partie de média adsorbant prélevée présente un taux d’abattement réel en au moins un polluant cible allant de 40 à 80% et/ou un volume de lit traité par ledit média adsorbant va de 20 000 à 100 000 BVT, de préférence de 30 000 à 75 000 BVT, de préférence encore de 40 000 à 60 000 BVT et/ou un indice d’iode allant de 500 à 800 mg/g.
- Procédé de traitement d’un fluide dans une unité de traitement comprenant au moins une phase de production, dans lequel ladite au moins une phase de production comprend le passage d’un fluide à traiter à travers un lit de média adsorbant au sein d’au moins un réacteur d’adsorption, ledit procédé de traitement comprenant au moins une mise en œuvre d’un procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
- Procédé de traitement d’un fluide selon la revendication 12, comprenant en outre une étape de mesure de l’âge du média adsorbant, de préférence mise en œuvre par mesure du taux d’abattement réel en au moins un polluant cible par le média adsorbant, et/ou par mesure du volume de lit traité par le média adsorbant, et/ou par mesure de l’indice d’iode du média adsorbant.
- Unité de traitement d’un fluide pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 12 ou 13, ladite unité de traitement comprenant :
- au moins un réacteur d’adsorption de polluants contenus dans le fluide à traiter, le réacteur comprenant en son sein un média adsorbant,
- au moins un moyen de prélèvement de média adsorbant du réacteur d’adsorption,
- au moins un moyen d’introduction de média adsorbant dans le réacteur d’adsorption. - Unité de traitement selon la revendication 14, comprenant en outre au moins un réacteur de régénération comportant une conduite d’entrée de média adsorbant issu dudit au moins un réacteur d’adsorption et une conduite de sortie permettant de réintroduire le média adsorbant régénéré dans au moins un réacteur d’adsorption identique ou différent du réacteur d’adsorption d’où est issu le média absorbant à régénérer.
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