FR3124744A1 - Procede de regeneration in situ d’un media adsorbant - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un procédé de régénération d’un lit de média adsorbant au sein d’un réacteur d’adsorption mis en œuvre dans une unité de traitement d’un fluide, ledit lit de média adsorbant avant régénération étant un média adsorbant d’âge jeune, ledit procédé de régénération comprenant au moins une étape de régénération chimique dans laquelle le lit de média adsorbant est mis en contact avec une solution de régénération, ledit lit de média adsorbant d’âge jeune étant caractérisé en ce que : - il présente un taux d’abattement réel en au moins un polluant cible allant de 40 à 80%, et/ou - le 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 - il présente un indice d’iode allant de 500 à 800 mg/g. 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

PROCEDE DE REGENERATION IN SITU D’UN MEDIA ADSORBANT
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 directement au sein du réacteur d’adsorption, 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 naturels 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 US 2017/0232421 décrit un procédé de régénération in situ de charbon actif chargé en trihalométhane.
Le document US 2008/0286193 décrit un procédé de régénération de charbon actif à l’aide d’une solution de régénération comprenant de l’éthanol, de l’hydroxyde de sodium et du peroxyde d’hydrogène.
Les procédés de régénération de l’état de la technique sont généralement mis en œuvre sur des média adsorbant totalement saturés et/ou avec des solutions de régénération complexes et couteuses.
Il existe donc un besoin pour proposer un procédé de régénération de média adsorbant simple à mettre en œuvre et permettant d’obtenirin fineun procédé de traitement d’un fluide optimisé, avec un taux d’abattement en polluants satisfaisant tout au long du procédé de traitement.
L’invention concerne un procédé de régénération d’un lit de média adsorbant au sein d’un réacteur d’adsorption mis en œuvre dans une unité de traitement d’un fluide, ledit lit de média adsorbant avant régénération étant un média adsorbant d’âge jeune, ledit procédé de régénération comprenant au moins une étape de régénération chimique dans laquelle le lit de média adsorbant est mis en contact avec une solution de régénération, ledit lit de média adsorbant d’âge jeune étant caractérisé en ce que :
- il présente un taux d’abattement réel en au moins un polluant cible allant de 40 à 80%, et/ou
- le 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
- il présente un indice d’iode allant de 500 à 800 mg/g.
De préférence, la solution de régénération comprend une solution aqueuse de soude, de préférence consiste en une solution aqueuse de soude.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la solution de régénération est circulée en boucle fermée à travers le lit de charbon actif au sein du réacteur d’adsorption.
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.
Selon un mode de réalisation de l’invention, à l’issue du contact avec la solution de régénération, le lit de 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,
- 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 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 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.
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’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.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé de traitement d’un fluide comprend en outre au moins une autre phase d’arrêt dans laquelle le média adsorbant est lavé à l’aide d’une solution de lavage, ladite autre phase d’arrêt ne comprenant pas de régénération du média adsorbant.
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 de traitement d’un fluide 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, et
- des moyens de mesure de l’âge du média adsorbant.
Selon un mode de réalisation de l’invention, 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, les moyens de mesure de l’âge du média adsorbant sont choisis parmi un spectroscope UV, un dispositif de mesure du carbone organique dissous, un dispositif de test d’adsorbeur à lit court, et des combinaisons de ceux-ci.
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 dans le réacteur d’adsorption, 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 régénéré pendant une phase d’arrêt du procédé de traitement.
Le procédé de régénération selon l’invention peut être mis en œuvre de façon régulière, et ce 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 adsorbés de façon satisfaisante tout au long du procédé de traitement d’un fluide.
En particulier, le procédé de l’invention permet ainsi de maintenir au cours du temps de production, un taux d’abattement constant pour au moins un polluant cible, au sein du réacteur.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
représente un schéma d’un procédé de régénération selon l’invention.
représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération mis en œuvre avec deux eaux différentes dans la solution de régénération, évalué pour différents polluants.
représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération mis en œuvre avec deux concentrations en soude, évalué pour différents polluants.
représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération mis en œuvre avec trois quantités différentes de solution de régénération, évalué pour différents polluants.
représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération mis en œuvre avec trois temps de contact CAG/soude, évalué pour différents polluants.
représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération après une étape de rinçage, évalué pour différents polluants.
représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération après une étape de rinçage statique mise en œuvre avec deux eaux de rinçage différentes, évalué pour différents polluants.
représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération après une étape de rinçage dynamique mise en œuvre avec deux eaux de rinçage différentes, évalué pour la matière organique.
représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération, lorsque le test SAB est mis en œuvre immédiatement ou 24h après une étape de régénération, évalué pour différents polluants.
représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération, lorsque l’étape de rinçage est mise en œuvre immédiatement ou 24h après une étape de régénération, évalué pour différents polluants.

Claims (15)

  1. Procédé de régénération d’un lit de média adsorbant au sein d’un réacteur d’adsorption mis en œuvre dans une unité de traitement d’un fluide, ledit lit de média adsorbant avant régénération étant un média adsorbant d’âge jeune, ledit procédé de régénération comprenant au moins une étape de régénération chimique dans laquelle le lit de média adsorbant est mis en contact avec une solution de régénération, ledit lit de média adsorbant d’âge jeune étant caractérisé en ce que :
    - il présente un taux d’abattement réel en au moins un polluant cible allant de 40 à 80%, et/ou
    - le 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 40000 à 60000 BVT, et/ou
    - il présente un indice d’iode allant de 500 à 800 mg/g.
  2. Procédé de régénération selon la revendication 1, dans lequel la solution de régénération comprend une solution aqueuse de soude, de préférence consiste en une solution aqueuse de soude.
  3. Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel la solution de régénération est circulée en boucle fermée à travers le lit de charbon actif au sein du réacteur d’adsorption.
  4. Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, 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.
  5. Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel à l’issue du contact avec la solution de régénération, le lit de 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.
  6. Procédé de régénération selon la revendication 5, 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.
  7. Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre une étape de régénération électrochimique du média adsorbant effectuée avant ou après ou pendant l’étape de régénération chimique.
  8. 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.
  9. Procédé de régénération selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, 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 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.
  10. 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’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’une quelconque des revendications 1 à 9.
  11. Procédé de traitement selon la revendication 10, comprenant en outre au moins une autre phase d’arrêt dans laquelle le média adsorbant est lavé à l’aide d’une solution de lavage, ladite autre phase d’arrêt ne comprenant pas de régénération du média adsorbant.
  12. Procédé de traitement selon la revendication 10 ou 11, 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.
  13. Unité de traitement d’un fluide pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, 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, et
    - des moyens de mesure de l’âge du média adsorbant.
  14. Unité de traitement selon la revendication 13, dans laquelle 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.
  15. Unité de traitement selon la revendication 13 ou 14, dans laquelle les moyens de mesure de l’âge du média adsorbant sont choisis parmi un spectroscope UV, un dispositif de mesure du carbone organique dissous, un dispositif de test d’adsorbeur à lit court, et des combinaisons de ceux-ci.
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