LU82246A1 - Traitement des eaux d'egouts sulfures par le peroxyde d'hydrogene - Google Patents

Description

.4; ' . . · · DCj j.

t v __________________. l·

La présente invention concerne un procédé de traitement |! i |, des eaux d'égoûts contenant des sulfures et/ou de l'hydrogène sulfu- ‘ Il ré destiné à éliminer ces composés. j!

La présence dans les eaux d'égoûts de produits sulfurés 5 qui se forment en général par réduction des sulfates sous l'action de bactéries anaérobies présente un double inconvénient : le déga- I* 1 gement d'odeurs nauséabondes d'un produit toxique, l'hydrogène sul-| furé, et une forte corrosion des canalisations et des appareillages

' I

de traitement d'épuration qu'ils soient métalliques ou en béton. ; ‘D De nombreux traitements ont été depuis longtemps propo- ;

I I

sés pour éliminer les produits sulfurés des eaux d'égoûts tels que : i l’aération et l’oxygénation. j L’emploi du peroxyde d'hydrogène comme réactif oxy- ! dant pour le traitement des eaux d'égoûts a été préconisé par l'USP j '5 2.070.656, l’oxydation de H^S et des sulfures par étant en elle- même une réaction bien connue.

Le traitement des eaux d'égoûts sulfurés par le peroxyde d'hydrogène a été proposé par le brevet français 2.126.199 qui préconise un traitement comportant l'introduction d'H2Q2 en un point j 20 unique dans le réseau d'égoûts, ou à l’entrée de la station de trai-j tement, qui comporte successivement une phase de conditionnement préalable ou l'on utilise de 4- à 10 fois-l'équivalent stoechiométrique du sulfure et de l'hydrogène sulfuré dans l'eau d’égoût d'arrivée, puis une période de traitement d'entretien où l'on utilise de 1 è 2 25 fois cet équivalent stoéchiométrique.

Ce procédé permet dans certains cas d'obtenir à l'entrée des stations de traitement une eau ne contenant pratiquement plus de, sulfures ou d’hydrogène sulfuré, mais il n'assure pas une protection^ satisfaisante de l'ensemble du réseau précédant la station d'épura-30 tion.

La demanderesse a constaté que pour obtenir de bons rêsul-; i

tats d'une façon générale tanten ce qui concerne la protection du ré-J

i seau que la teneur en sulfures ou en hycjrogène sulfuré à l'entrée !

Les stations d'épuration, il était nécessaire que l'introduction du 35 peroxyde d'hydrogène soit faite en plusieurs points du réseau d’ame- j i

L2-J

* . ρ Ί ' " ,· née des eaux d'égoÛts à la station de'traitement, répartis de façon régulière sur toute l’étendue du réseau.

Les quantités d'H 0 nécessaires ne peuvent être fixées à! 2 <- ; priori, elles dépendent en effet non seulement de le teneur en sul-j 5 fure dans l’eau à traiter, mais également des caractéristiques du ;

réseau en jeu telles que la longueur des canalisations, le temps de J

* I

séjour moyen, la température ... j

Les essais réalisés par la demanderesse sur des réseaux ; d’égoûts en cours de service ont montré que la meilleure utilisation > ’· \ tQ d’H_,0_ était obtenue en répartissent son introduction entre les di- ί [22 i j vers points retenus de telle façon que la teneur en sulfure des eaux ! i . | h l'entrée des divers postes d'addition de l’H„0 soit pratiquement ' i £ d i

nulle. ‘ . J

Les points d'introduction de l'H^O^ doivent être choisis j 15 de préférence de façon à ce que le traitement soit commencé le plus.; j en amont possible dans le réseau et qu'il couvre d'une façon la plus homogène possible l'ensemble du réseau. i

Les postes de relèvement du réseau sont des lieux particulièrement indiqués pour l'injection de l'HgOg parce que le fonction-; ! i 20 jnement des pompes d'injection de PBU^ alors être synchronisé : avec celui des pompes de relèvement, et que l'agitation créée par j I , !

les pompes de relèvement est suffisante pour assurer une bonne homo-J

génisation du mélange. j

Toutes les solutions aqueuses d’H^O^ sont utilisables pour' 2.5 réaliser le procédé selon l'invention, mais il est particulièrement i ! ! conseillé d’utiliser des solutions à 50 % qui conduit au coQt: ile plus faible.

i L’introduction de 1*H_0_ dans les canalisations d'eaux Ί 2 2 d'égoÛts peut se faire par tout moyen approprié, l’emploi de pompes 3¾ poseuses étant particulièrement recommandé.

j Les exemples suivants illustrent de façon non limitative l'intérêt du procédé selon l'invention. L’exemple 1 est un exemple comparatif ou l'introduction de 1*^02 a été faite en un seul point tu réseau; l'exemple 2 est un exemple de réalisation pratique du i rocêdé de traitement par l'H 0_ deseaux d'égoOts sulfurés^ avec in-troduction du peroxyde d'hydrogène en plusieurs points du réseau ' ·: ( .. ·* IXZj γτι--------; .....

• ’ · · j d’amenée des eaux d’égoOts répartis de façon.régulière sur toute j l’étendue du réseau^ mis au point par la demanderesse. i - EXEMPLE 1 ! - ^ j . Un réseau d’égoOts alimentant une station d’épuration bio-j 5 logique est constitué par trois postes de relèvement B, C, D rece- j vant les eaux usées des différents quartiers d’une ville, les eaux | issues de ces trois postes se rejoignent en un poste de relèvement i A au moyen des canalisations; ! ! ’ ' - BA gravitaire de longueur 1650 m et de diamètre 0,315 m 1C - CA comportant deux parties : une conduite sous pression i de longueur 665 m et de diamètre 0,25 m, puis un tron-Ï çon gravitaire de longueur 9D5 m et de diamètre 0,25 m’ - DA comportant deux parties ; une conduite sous pression 1 de longueur 900 m et de diamètre D,355m, puis un tron -*

S

15 çon gravitaire de longueur 1.690 m et de diamètre j 0,355 m* j·

Le poste central A est lui-même relié à la station d’épu-! ration par l’intermédiaire d’une conduite sous pression de longueur: • 1.870 m et de diamètre 0,40 m. La station reçoit d’autres eaux d1 é— j 2C goûts, mais les contrôles effectués à son entrée l’ont été unique-iment sur celles provenant du poste A*

Pendant la période des essais, les eaux provenant du poste i A ont un débit de 3.000 à 4.000 ml/jour, et-leurs caractéristiques en l’absence de traitement oxygéné sont les suivantes :

25 - température .............. 19 à 22°C

- pH...............’........ 7,4 à 8,4

! — potentiel redox .......... — 60 à-400 mV

Î 1 : - teneur en sulfure à ! l’entrée du poste de relèvement A : 0,52 mg/1 en moyenne i — teneur en sulfure à 3C l’entrée de la station de traitement : 4,6 mg/l en mo- I · «yenne i

Les dosages en sulfure sont effectués potentiométriquement immédiatement après le prélèvement des échantillons^ à l’aide d’uns ! électrode sélective des sulfures.

j | Le traitement à l’f^Og avec introduction du peroxyde d’hy- 33 drogène dans le poste central de relèvement A a été effectuédurant

LO

« 42 jours en introduisant de 5°^° aprôs 1(32 PomPcs de *ε1^νε“ , ment à l’aide de pompes doseuses. Les pompes à H^02 sont synchronisées avec les pompes de relèvement d'eaux d'égoÛts qui fonctionnent : < de façon intermittente.

5 Le fonctionnement intermittent conduit à un temps de sé jour moyen de 100 minutes dans l'émissaire à la période considérée.

Des échantillons d'eau ont été prélevés dans la bSche avant les pompes de relèvement et au niveau de l'écoulement de l'émissaire à '

l'arrivée de la station. J

\’ 10. Les conditions opérationnelles et les résultats obtenus : pendant certaines périodes de cet essai sont rassemblés dans les ta-’ j | I i

j bleaux I et I (suite) ci-joints. I

Après une marche de deux jours sans introduction d'H^O^ où l'on note un taux de sulfure à l'entrée du poste de relèvement A va- t 15 riant de 0,32 à 0,61 mg/l, et à l'entrée de la station de 4,2 à ï ' · 5,2 mg/l, on introduit le 3ème jour en A, pour un traitement de con-; i ditionnement préalable, 22,9 mg/l d'H^D^ 50$, soit environ 2,5 fois j ,

La stoechiométrie de la réaction d'oxydation des sulfures en soufre.! |_a teneur en H-0_ est le 4ème jour abaissée à 5,7 mg/l, puis le 7ème' 10 jour remontée à environ 8,8 mg/l· d'H^O^ :

Comme le taux de sulfure à l'entrée de la station est irrégulier et trop élevé, on remonte le 9ème jour la teneur en ^ ' environ 19 mg/l, teneur qui est maintenus jusqu'au 18ème jour.

Pendant l'essai, on note, une consommation moyenne d'I^^ >5 30Γ,ί de 15,1 g par m3 d'eau entrant b la station, la teneur en sulfure i è l'entrée de la station variant considérablement.

I L'essai a été poursuivi pendant plus d'un mois'avec des te- eurs variables en H2D2, et il a été constaté le 42ème jour de marché lu'avec une teneur en H_0_ de 36,1 mg/l d'H 0_ 50/°, la teneur en sul-. i 4 4 2 4 30 f ure· a été ramenée à moins de 0,1 mg/l, comme on peut le voir au tableau I (suite) .

iCe résultat 'qui est satisfaisant en ce qui concerne la te- eur en sulfure à l'entrée de la station de traitement, est obtenu | . ! avec une quantité d'H_0_ correspondant à 3,9 fois la stoechiométrie j l Z Z j 35 de la réaction d'oxydation, mais par contre, un tel procédé n'élimine en rien dans les canalisations précédant le poste de relèvement ! 1 les odeurs et la corrosion.

. i·'- -___.

î ί" 5 ϊ ) * .

ϊ ι • _________________—___________ _ . ✓

• ' -·'· 1 - exemple 2 I

Un réseau d'égoÛts est constitué, comme indiqué à l’exem-j pie 1, par un réseau de canalisations se regroupant dans les postes . i de relèvement B, C, D réunis eux-mémes au poste A, et par un autre .

5 réseau regroupé dans un poste E. Les canalisations issues de A et de Z se rejoignent à l'entrée de la station de traitement.

Les caractéristiques des tronçons BA, CA, DA et A-station ! sont celles indiquées à l'exemple 1, et le poste E est de son .

côté relié à la canalisation venant dé A juste avant l'entrée dans ' 1C la station par une conduite sous pression de longueur 850 m et de ! diamètre 0,25 m. |'

Pendant la période des essais les eaux arrivent’à la sta- j Γ f * tion avec un débit total de 6.700 à 7.300 m3/j dont 5.500 à 6.000 · m3/j en provenance du poste Ai et leurs caractéristiques en l'ab- j 15 sence de traitement oxygéné sont les suivantes : | 1 · - température ................ 20°5 C à 23°C j - pH ......................... 7,55 à B,50 !

- potentiel Redox ............ - 260 à - 400 mV

. - teneur en sulfures à l'entrée’du poste A ........ 0,35 mg/1 en moyenne 20 - teneur en sulfures à l'entrée des postes B,C,D,E. inférieure à 0,05 mg/l - teneur en sulfures à l'entrée de la station ..... 3,43 mg/1 en moyenne

Les dosages de sulfures sont effectués potentiométrique-ment immédiatement après le prélèvement des échantillons à l'aide d'une électrode sélective des. sulfures.

-25 Un essai de traitement à l'H^O^ avec introduction de per oxyde simultanément dans les 5 postes de relèvement A, B, C, D, E . a été effectué pendant 9 jours en introduisant de l’H^O^ 505$ après les pompes de relèvement à l'aide de pompes doseùses. "Les pompes Ià l'H^D^ sont synchronisées avec les pompes de relèvement d’eaux 30 d'égoÛts qui fonctionnent de façon intermittente.

Les conditions opérationnelles et les résultats obtenus ï | sont rassemblés dans le tableau II ci-joint.

est initialement introduit au poste Ä, puis progressivement dans les autres postes, la teneur en sulfures à l’en-

16-J

---- ----«------------------------------------------ ------ /’ trée du poste A est initialement de 0,35 mg/l, puis devient infé- j rieure à 0,05 mg/l en deux jours, et parallèlement la teneur en" J sulfures à l’entrée de la station qui était en moyenne de 3,4 mg/l ; juste avant la mise en route de l’injection d'F^Oj» devient infé-5 rieure à 0,05 mg/l lorsque l'injection d'F^O^ a été effectuée dans les cinq postes A, B, C, D et E. **

On note que l’emploi du procédé mis au point par la de--, manderesse conduit à des teneurs en sulfures pratiquement nulles, j inférieures -à la limite de leur détection analytique, 0,05 mg/l ! . t 1C dans toute l’étendue du réseau. Ce traitement entraîne donc la disparition complète des odeurs, et élimine toute corrosion pour l'en-» · · - semble du réseau. ί

Pendant cet essai la consommation moyenne d'HgO^ 50$ a : été de 36,5 g d'Ho0_ 50$ par m3 d'eau entrant à la station de trai- C ά j 15 tement, et a permis de ramener la teneur en sulfures à l'entrée de ! cette même station de 3,4 mg/l à moins de 0,05 mg/l.

Λ /, » « « -V L_j L·........................—........- ........... ............. ' .............. '*' " ........Μ».··*·· Il . .....

i

, I

]

TABLEAU I

!

Exemple I x Introduction do ÎM-^O^ en un point du réseau» ______1 _

( fi l ~ — p--J

( * ί Posta de relèvement A χ Station ) » . . * *“““ ' “--------------1 Taux de su T- ) ; ( Jour j Heure : Taux de sul- * Taux de χ fures à l'en- ) j

! * * T11?53 è 1,e,n- * traitement en x trée en mq/l ) S

!,) 1 * trée en mg/1 : mg/l H?0-, 5θ£ χ ) i

< x---------------------------------------------> J

• ‘ i · 1 *;11h2° : , 4,4 ! : ]l4h40 I , x 4 2 ' x j15h 10 » 0,51 , · . r { ( : |16h10 : 0,61 χ . { ( x I t · ‘ ' · 1 ( 2 x jl0h20 x 0,32 \ l ! j- • i ( X I4h25 x x x 5,2 » ) ! I j v . x x x x \ ’ i 3 x 9h50 x 0,70 *· x 22,9 x ‘ ; ) .

| ; i ’ ‘i 13H50 x . . X · « - x o’j · ) ! | j * 16h05 * x « x 2,6 ) j ; x 1 X x î 1

; 4 : 9h55 1 0,57 x 5,7 ' x . ) I

i ( t ' j 12 hÜ □ x x n , i 7 \ ! i ; 1^50x. * „ ; i:is - ) 1 ' 1 X X ) 7 x 13h50 x x B,B x * ï X X ) ( 8 x 9hOD x x n , 57 \ ( x 10H45 x .x « î 2,86 ( X 11h30 X 0,33 x π X ) ( x 12h00 x x. · n . \

( , 1SM5 , ! . J 3^64 . J

J x 16h35 * X 8,2 x 4,94 ) i , 1 * · X X · ) ; ( 9 X 5h30 x * x n t ~r jp \ ! ( . 7h30 . I . · l’I* i- - j 1 9h3D ” > 1,6 i · ( t 10h15 x 0,57 x « x Λ ; - ( “ X : 11 h15 x · x n . , 3 ] < · i - j 1 15h55 * ' * 19,2 x 2^55 ) ( x 1BhOO : t « . X . 3,28 } ( x 21h45 x , . n * o,26 ) * J x x ) ( 10 x 6M0 I x " x · 6,24 ) ; ! ' X 11h10 X , n , 3,04 ) ' !l " 1 * · * " * 1,48 ) x 21h30 X X η X · ^ 0,1 ) 1 } . . . 1 · * * i ) • ( 11 x : Bh45 x , b X‘5,7 ) j x 1DK30 x , « ‘ 0,26 · ) U (__îJ_?........... x ί J; ——j - :.8^ ' · j « > j - ' j | ‘ ...... ” " “ "* ’ | /' " ' . i TABLEAU I (suite.) '

Exemple I * Introduction de l*»^ en un point du résaàir. 1 ). ( :-ï-—-—y-j I | j : Poste de relèvement A χ Station ) j ( Jour : Heure : Taux de sul- j Taux de J fures^ rln- j ' ) 1 * TU^e3 à lf^n" : Traitement en : trée en raq/1 ) J l * trée en mg/1 t mg/1 Η?0? 50% : ) s j î -------------------------------j---------------) .

| * 12h00 : t 0 (panne): j ; f 14 ' HÏSn ’ * 1S>2 * -4",« ) ( j uhBo, . ; z% j { ; '«*·°° ; . ! i3;?i ] ! 1 -Jhnn ' 1 15,5 1 6,03 ! ( .x 12h0ü : j « m 2 62 1 ( : 22h00 : t w , 0*73 ) S 17 * 7hD0 * ί « ί 4,28 ) : 10h30 ; : . « x \ 43 ( : 21b30 : , „ t D,30 ) » * 1 : t \ ( 1B : 7h00 : :· n χ 3,95 ) j......î. .1.2.h.D.°..]......... * * : 0,98 ) < 30 ; .....................y;,Y""1 # î * 1 « , 2,88 ) S * 17h35 1 * « t 3,67 ) ; * * : x } 39 . : Bh5° * t Π x 4.45 ( ! 14h35 * ’ t η X 0,80 ) ' i ÎS * t « χ 0,62 ) ! * ]7h45 : : « t o,39 ) J * 18h00 x , 3ß 1 χ ) l t χ x . \ { 42 χ 8h50 x t „ X 0 1 ) * 11h35 : x « x fro 1 ( : 15h00 x : ti t ^0*1 ) -· J 18^00 x t ^0,1 ) . (-:—?-î-----?_ t ) ' / | i- ‘ . . ' i t II t

fmP7 - l'9-J

’ —' . TABLEAU TI ;

Exemple 2 ï Introduction de en divers points du réseau ^ \ ‘ ‘____Ε5Ξί^_Α______* Ρ°5^ε : Poste 1 Poste : Poste : Station); I ( ! ! Toux de ) Taux de)-------:-------1-------;---Ë----Toux d2\ · ( Jour* Heure* sulfure ! traite-) Taux de traitement en mg/l 'Sulfure î . ) à l'en- ) ment en) ^2^2 ^0 ^ * à^-l’en-'; ; / ) ) trie en * mg/l * : trée en|; t j ) ) mg/l : H202 50¾ : J : : mg/l J; : · " Ί-;-=-:->-i-<-i-î-) 1 1 ; Sh3o; : ; ’ ; ; 2,1 j.

:,4hC10: : : : · j,< ) 15h30) * ' * 1 : 4 s l j j )16h00*) ) 39,3 j j | ; ) j: ( 2 :10h30: 0,34 ! « i i , j 0,30)· ( ; 1 6h3D: 0,36 : “ : « : .· 0,24) j 3 ) 10h30) î 1. : : j 77 : 1 j’ j ‘ ) 16h30) 4)0,05 ) 18,B ) ) ) « ) ) 0,08^ ) ( 4 :11 h3D: <0,05 : « ’ : · .· ! « ' ί i 0,06) j ( ·: 16h3D: 0,06 : 27,5 : : : M : : {0,05)! î 5 ; 8h30) : : ; <0,05? ' )_14h3□ ) <0,05 « · * « · · <Dj05 ' \ ) 16h30) < 0,05 ) 26,7 ).13 ) ) « ) ) <0,05') ( 8 :11 h30: 0,06 : n : " : : 131 :40,6 : 0,9 )\ ( : 15h00: : 1 ,55 : 1 " :72,5 : " : " : /0,05) j ( : 17h15 : : . < o,D5)| ! 9 j 1 ohoo) < 0,05 j » ) » ; « ; » j « j <o,os? { • ( îiÎIftSSï <0,05 : " 33",8 * " ·* " î45’1 î <0,05>! (10 :11 hOO: < 0,05 : n : ji : " : 50,5 : " : <D,05)·’ ( : 14hOD: : 15,2 : " : " : » : 35,8 : (0,05)! ( : 15h30: <0,05 : " : 26,1 : 21 : " : : )> !l1 ) 8h15: : " : " : " : " : 0,06? f il4hl5i ) « )45,3 j j I - I, j 15h 15: 1 " ! " : 26,1 : " : " : <0,05; j )16h30) <0,05 ) 15,5 ) 32,1 )" ] " ) ". ) <0,05j (12. : 10h30: : " ; " : « . « ! n ; <0,05) j ( : 15h45: <0,05 : " : 25,3 : 26,7 : " : " ' : <0,05) ji S15 :11h00: <0,05 : " : 16,8 : 63 : " : 0,42? j t * 16h00’ <0,05 ; 18,55 : : « *'« : { | i )17h15) ) » ) " j" ) Π ) Π j <0,05j } · jC 16 : 9h00: <0,05 : " : " : " : " : " : <0,05 I { :15h00: <0,05 : " : " : " : 76 : " : <0,05) i ï :16h30: : ' " : 18,9 : " : " : » : <0,05) ί [17 ) 11 hoo) <0,05 j " ) " *" : . « ; « ; <o,os?

| }. fi4hi5; ) " j " )" j « j « ; <0,05J

/.

Claims (3)

1. Procédé dri désulfuration des eaux d’égoOts contenant des sul- j fures et de 1’hydrogène sulfuré au peroxyde d’hydrogène caractéri- j sé en ce que l’on introduit la peroxyde d’hydrogène en plusieurs ! 5 points du réseau d’amenée des eaux d'égoûts è la station de traite- ment répartis de façon régulière sur toute l'étendue du réseau.

2. Procédé selon la revendication 1 où la répartition du peroxyde’ J d'hydrogène entre les divers points d'introduction est telle que ! r les teneurs en sulfures et en hydrogène sulfuré des eaux d'égoûts j * 1G à l'entrée des diveis points d'addition d'H^O^ sont pratiquement ’ nulles. j

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 où l'on utilise j du peroxyde d'hydrogène à 50% en poids. \ .A Ά v \ v -v. \__/ 'v__ ··.. I · ft «r