WO2002038511A1 - Procede de traitement des eaux contenant du manganese - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a water treatment method. More specifically, the invention relates to a process for the purification of water intended for human consumption, with a view to eliminating manganese and possibly other metals, such as ferrous iron.
  • the principle of manganese elimination is based on its oxidation and on the retention of the insoluble oxides thus formed (MnO 2 , Mn 2 O 3 ) on filters. Oxidation with oxygen is generally not possible, the addition of strong oxidants is necessary to achieve sufficient redox potentials. The most commonly used oxidant in this context is permanganate.
  • the traditional physico-chemical process of demanganization of water consists in chemically oxidizing the manganese contained in it using potassium permanganate, chlorine or ozone, then filtering it on a granular material such as, for example sand.
  • a granular material such as, for example sand.
  • This can be coated with manganese dioxide precipitates after a few months and form what is called a natural "green sand".
  • This "green sand" can also be prepared by depositing beforehand a film of hydrated manganese dioxide on the surface of a support which may be sand, acid clay, anthracite, zeolite, a dolomitic material, etc.
  • Manganese dioxide is then considered to act as a catalyst.
  • This type of process has the major drawback of requiring the addition of a powerful oxidant as input, such as potassium permanganate, free chlorine or ozone. It will also be noted that it has been proposed in the prior art to use, in difficult cases, directly manganese dioxide in grains as a filtration medium, without input of oxidizing agent.
  • the manganese dioxide grains have a relatively small effective size, of the order of 0.30J mm. These manganese dioxide grains are used in filter beds with sand. They are first present on the surface of the filter bed, but given their small size, they gradually form with the sand a mixed bed likely to eventually have a less effective yield.
  • the invention particularly aims to overcome the disadvantages or shortcomings of the prior art.
  • the invention aims to propose a physicochemical process for treating water which makes it possible to obtain effective elimination of the manganese contained in the water, and this without adding a strong oxidant.
  • Another objective of the invention is to provide such a physicochemical process which implements a filtering material which does not require chemical regeneration, in particular by an oxidant.
  • the invention also aims to provide a process for the treatment of water which causes little or no loss of filter material.
  • Another objective of the invention is to propose such a process which implements a filtering material, coming for example directly from the mining industry, requiring only a simple mechanical treatment prior to its exploitation.
  • Yet another objective of the invention is to provide such a water treatment process that can be implemented on waters having variable and seasonal contents of manganese dissolved in the waters.
  • the invention also aims to propose such a method which is economical and simple to implement.
  • the principle of the invention is therefore based on the use of grains of dioxide whose density and hardness make it possible to retain manganese without adding oxidant, and without having to practice chemical regeneration of the material, using an oxidizing compound.
  • Such a process makes it possible to effectively treat water loaded with manganese using manganese dioxide selected for its characteristics and properties.
  • strong oxidant such as potassium permanganate, free chlorine or ozone is not necessary, either for the reduction of the manganese content of the waters or for the regeneration of the filter material, which is in opposition to current practices.
  • the specificities of density and hardness of the filter material selected according to the invention make it possible to maintain a uniform and stable layer of manganese dioxide, unlike the beds mixed according to the prior techniques. More precisely, the hardness of the material, greater than 6 on the Mosh scale, then makes it possible to maintain the initial particle size and the initial adsorption capacity of this material. As a result, there is a negligible or even zero consumption of manganese dioxide, which gives a particularly advantageous result linked to the fact that the material is not considered to be consumable.
  • the manganese dioxide selected by the Applicant acts as a catalyst, but also as an oxidant. Its mode of action is therefore twofold.
  • the principle of its catalytic action is the same as that of the catalytic effect obtained with manganized sand ("green sand"), the material used to support the adsorption of manganese dissolved in water.
  • Manganese dioxide has an oxidizing action by serving as an oxidant against dissolved manganese present in the water to be treated.
  • this manganese dioxide is not selective with respect to manganese, and also oxidizes ferrous iron, arsenic and selenium.
  • the Mn 2+ and Fe 2+ ions are oxidized by MnO 2 , and are deposited on the surface of the grains of the filtering medium.
  • the overall redox reaction occurring at the surface of the material, at the solid-liquid interface, leads to the formation of manganese sesquioxide Mn 2 O 3 (solid), both by oxidation of the dissolved manganese and by reduction of the solid manganese dioxide.
  • the Mn 2 O 3 thus produced gradually coats the grains of material.
  • said step of regenerating said bed of filtering material is carried out periodically.
  • Such a periodicity of the regeneration step of the dioxide grains may be carried out taking into account in particular the volumes of water treated and seasonal variations in their manganese content.
  • said regeneration step can also be carried out when said bed of filtering material reaches a predetermined pressure drop.
  • Continuous or sampling control of the residual manganese content of the treated water can indicate a pressure drop in the filtration material and lead to a decision to proceed to the regeneration step.
  • the regeneration step makes it possible to maintain the efficiency of the process so as to obtain low residual manganese contents in the treated water.
  • said regeneration step is carried out by simple washing, using a stream of water and / or a gaseous fluid such as air.
  • said washing is carried out against the flow of the water to be treated within said filter bed.
  • Regeneration in a counter-current mode of the flow of water to be treated gives particularly satisfactory results.
  • a regeneration step with a washing fluid, the current of which would be directed in the same direction as that of the flow of the water to be treated is entirely conceivable.
  • said washing is carried out co-current with the flow of the water to be treated within said filter bed.
  • said filtering material comprises at least 70% by weight of MnO 2 equivalent.
  • the manganese dioxide grains have an effective size of 0.8 to 1 mm and a uniformity coefficient of between 1.3 and
  • the effective size corresponds to the mesh opening giving a sieve of 10% and that the coefficient of uniformity is the ratio of the mesh openings corresponding to the sieves of 60% and 10% respectively.
  • the particle size of the manganese dioxide is determined by sieving according to the rules and techniques specified by the standards in force.
  • said manganese dioxide in grains is associated with at least one other material chosen from the following materials: - sand; - anthracite; - granular activated carbon.
  • the method comprises a prior step of crushing and sieving the manganese dioxide, in order to obtain a particle size suitable for the desired filtration.
  • the method comprises an additional step of adjusting the pH of said water, by treatment with air, soda or lime water, upstream of the filtration step.
  • said step consisting in passing said water through at least one bed of filtering material is carried out at atmospheric pressure.
  • this step is carried out under pressure.
  • the process can therefore be implemented both using filters operating at atmospheric pressure and using filters operating under pressure.
  • FIG. 1 illustrates an industrial demanganization unit according to the invention
  • the water is brought through a pipe 1 into the filter 2 which, in this case, is open, that is to say at atmospheric pressure, but which may be of any other type in other embodiments.
  • the water to be treated is thus brought and poured over a filter bed 3, containing 70% by volume of manganese dioxide (MnO 2 ) grains and 30% sand.
  • the manganese dioxide used in bed 3 comes from the mining industry and was obtained after a simple crushing and a sieving operation (according to ISO 2591-1) in order to obtain an effective size ranging from 0.8 at 1 mm, with a uniformity coefficient between 1.3 and 2.5.
  • the manganese dioxide grains used have a density of the order of 4 and a hardness on the Mosh scale greater than 6.
  • the water flows by gravity through the filter bed 3 and is collected at the base of the filter 2, by a pipe 4 for the outlet of the treated water.
  • the waters undergo, if necessary, a pH adjustment step, by an air treatment. This adjustment is made if the pH of the waters to be treated is lower than 7.2.
  • the unit To regenerate the filter material, the unit includes a washing air booster 8 connected to a pipe 9 opening at the base of the filter.
  • washing air is sent to the filter bed 3 against the current of the water to be treated.
  • the washing water is collected by a pipe 10.
  • FIG. 2 and by way of illustration of the results obtained with the method according to the invention implemented with the unit represented by FIG. 1, the evolution of the manganese content of the raw waters and of the waters is shown. treated by a first pilot unit applied to the demanganization of surface water after a coagulation and flocculation stage.
  • the contact time of the water with the filtration bed is of the order of 3 minutes. While the manganese content of the raw water varies between 40 and 410 ⁇ g / 1, the effectiveness of the process can be seen with a residual content of the treated water constantly lower than 10 ⁇ g / 1, ie a reduction of up to 97.5 %.
  • the second pilot unit was applied to dam water, after an aeration step. On the curves shown in Figure 3, we note this time that for variations in the manganese content of the water to be treated ranging from 10 to 270 ⁇ g / 1, the residual contents in the treated water are constantly less than 7 ⁇ g / 1 .
  • the process which has just been described therefore makes it possible to reduce the manganese content of water to be treated which is liable to exhibit significant seasonal variations.
  • the contact time of the water to be treated with the filter material is between 30 seconds and 10 minutes depending on the percentage of reduction required and the desired residual content.
  • the method for using a specific filtration material avoids the use of oxidants both for the filtration step and for the regeneration of the filtration bed.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de traitement des eaux destiné à la consommation humaine, en vue d'en éliminer le manganèse et éventuellement d'autres métaux comprenant les étapes consistant: à faire transiter lesdites eaux sur au moins un lit de matériau filtrant (3) constitué au moins en partie de grains de bioxyde de manganèse, lesdits grains ayant une densité réelle comprise entre 3,5 et 4,5 et une dureté supérieure à 6 sur l'échelle de Mosh ; à régénérer, lorsque cela est nécessaire, ledit bioxyde de manganèse, ladite régénération étant effectuée mécaniquement.

Description

Procédé de traitement des eaux contenant du manganèse.
La présente invention concerne un procédé de traitement des eaux. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de potabilisation des eaux destinées à la consommation humaine, en vue d'en éliminer le manganèse et éventuellement d'autres métaux, tels que le fer ferreux.
Le principe de l'élimination du manganèse repose sur son oxydation et sur la rétention des oxydes insolubles ainsi formés (MnO2, Mn2O3) sur des filtres. L'oxydation à l'oxygène n'étant généralement pas envisageable, l'adjonction d'oxydants forts est nécessaire pour atteindre des potentiels d'oxydo-réduction suffisants. L'oxydant le plus couramment utilisé dans ce cadre est le permanganate.
Le procédé physico-chimique traditionnel de démanganisation des eaux consiste à oxyder chimiquement le manganèse contenu dans celles-ci à l'aide de permanganate de potassium, de chlore ou d'ozone, puis à les filtrer sur un matériau granulaire tel que, par exemple du sable. Celui-ci peut s'enrober de précipités de bioxyde de manganèse au bout de quelques mois et former ce que l'on appelle un "green sand " naturel. Ce "green sand" peut également être préparé en déposant préalablement un film de bioxyde de manganèse hydraté sur la surface d'un support pouvant être du sable, de l'argile acide, de l'anthracite, de la zéolite, un matériau dolomitique, etc .. Le bioxyde de manganèse est alors considéré comme jouant un rôle de catalyseur.
Ce type de procédé présente l'inconvénient majeur de nécessiter l'ajout en entrée d'un oxydant puissant tel que du permanganate de potassium, du chlore libre ou de l'ozone. On notera aussi qu'il a été proposé dans l'art antérieur d'utiliser, dans les cas difficiles, directement du bioxyde de manganèse en grains comme support de filtration, sans apport en entrée d'agent oxydant.
Toutefois, dans ce cas comme dans les autres, une régénération du matériau filtrant est nécessaire, à l'aide d'un composé fortement oxydant, soit en continu, soit à l'arrêt du système. On notera également que dans ce type de procédé, les grains de bioxyde de manganèse présentent une taille effective relativement faible, de l'ordre de 0,3 0J mm. Ces grains de bioxyde de manganèse sont utilisés dans des lits filtrants avec du sable. Ils sont présents d'abord en surface du lit filtrant mais compte tenu de leur faible taille, ils forment peu à peu avec le sable un lit mélangé susceptible de présenter à terme un rendement moins efficace.
L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients ou les insuffisances de l'art antérieur.
Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un procédé physico-chimique de traitement des eaux qui permette d'obtenir une élimination efficace du manganèse contenu dans les eaux, et ce sans ajout d'oxydant puissant.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel procédé physicochimique qui mette en œuvre un matériau filtrant ne nécessitant pas de régénération chimique, notamment par un oxydant.
L'invention a aussi pour objectif de fournir un procédé pour le traitement des eaux qui n'engendre pas ou très peu de perte de matériau filtrant.
Un autre objectif de l'invention est de proposer un tel procédé qui mette en œuvre un matériau filtrant, provenant par exemple directement de l'industrie minière, ne nécessitant qu'un simple traitement mécanique préalablement à son exploitation.
Encore un autre objectif de l'invention est de fournir un tel procédé de traitement des eaux pouvant être mis en œuvre sur des eaux présentant des teneurs variables et saisonnières de manganèse dissout dans les eaux. L'invention a également pour objectif de proposer un tel procédé qui soit économique et simple de mise en œuvre.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints à l'aide d'un procédé de traitement des eaux en vue d'abattre notamment leur teneur en manganèse, et le cas échéant leur teneur en fer, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant : - à faire transiter lesdites eaux sur au moins un lit de matériau filtrant (3) constitué au moins en partie de grains de bioxyde de manganèse, lesdits grains ayant une densité réelle comprise entre
3,5 et 4,5 et une dureté supérieure à 6 sur l'échelle de Mosh ; - à régénérer, lorsque cela est nécessaire, ledit bioxyde de manganèse, ladite régénération étant effectuée mécaniquement.
Le principe de l'invention est donc basé sur l'utilisation de grains de bioxyde dont la densité et la dureté permettent de retenir le manganèse sans ajout d'oxydant, et sans devoir pratiquer une régénération chimique du matériau, à l'aide d'un composé oxydant.
Un tel procédé permet de traiter efficacement des eaux chargées en manganèse à l'aide de bioxyde de manganèse sélectionné pour ses caractéristiques et propriétés. L'ajout d'oxydant fort, tel que le permanganate de potassium, le chlore libre ou l'ozone n'est pas nécessaire, que ce soit pour l'abattement de la teneur en manganèse des eaux ou pour la régénération du matériau filtrant, ce qui est en opposition aux pratiques courantes.
Les spécificités de densité et de dureté du matériau filtrant sélectionné selon l'invention permettent de maintenir une couche uniforme et stable de dioxyde de manganèse, à l'inverse des lits mélangés selon les techniques antérieures. Plus précisément, la dureté du matériau, supérieure à 6 sur l'échelle de Mosh, permet alors le maintien de la granulométrie initiale et la capacité d'adsorption initiale de ce matériau. De ce fait, on constate une consommation négligeable voire nulle du bioxyde de manganèse, ce qui procure un résultat particulièrement avantageux lié au fait que le matériau n'est pas considéré comme un consommable.
Selon une caractéristique remarquable du bioxyde de manganèse sélectionné par la Demanderesse, celui-ci agit comme un catalyseur, mais également comme un oxydant. Son mode d'action est donc double. Le principe de son action catalytique est le même que celui de l'effet catalytique obtenu avec un sable manganisé ("green sand"), le matériau servant de support à l'adsorption du manganèse dissout dans les eaux.
Le bioxyde de manganèse a une action oxydante en servant d'oxydant vis- à- vis du manganèse dissout présent dans l'eau à traiter.
On notera en outre que ce bioxyde de manganèse n'est pas sélectif vis-à- vis du manganèse, et oxyde également le fer ferreux, l'arsenic et le sélénium. Les ions Mn2+ et Fe2+ sont oxydés par MnO2, et sont déposés à la surface des grains du milieu filtrant. La réaction globale d'oxydoréduction se produisant à la surface du matériau, à l'interface solide-liquide, conduit à la formation de sesquioxyde de manganèse Mn2O3 (solide), à la fois par oxydation du manganèse dissous et par réduction du bioxyde de manganèse solide. Le Mn2O3 ainsi produit enrobe progressivement les grains de matériau. Selon un mode de réalisation de l'invention, ladite étape de régénération dudit lit de matériau filtrant est réalisée périodiquement.
Une telle périodicité de l'étape de régénération des grains de bioxyde pourra être effectué en tenant compte notamment des volumes d'eau traités et des variations saisonnières de leur teneur en manganèse. Selon un autre mode de réalisation, ladite étape de régénération pourra aussi être réalisée lorsque ledit lit de matériau filtrant atteindra une perte de charge prédéterminée.
Le contrôle continu ou par échantillonnage de la teneur résiduelle en manganèse des eaux traitées peut indiquer une perte de charge du matériau de filtration et entraîner une décision de procéder à l'étape de régénération.
Dans l'un ou l'autre cas, l'étape de régénération permet de maintenir l'efficacité du procédé de façon à obtenir des teneurs résiduelles faibles en manganèse dans les eaux traitées. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, ladite étape de régénération est effectuée par simple lavage, à l'aide d'un courant d'eau et/ou d'un fluide gazeux tel que l'air.
Cette solution s'avère particulièrement simple et économique par rapport à l'art antérieur qui nécessite toujours l'utilisation de composés oxydants pour régénérer le matériau de filtration. Sans ajout de réactif, la régénération par lavage selon l'invention permet d'éliminer progressivement l'enrobage formé et de retrouver le grain initial de MnO2.
Avantageusement, ledit lavage est effectué à contre-courant de l'écoulement de l'eau à traiter au sein dudit lit filtrant.
La régénération selon un mode à contre-courant de l'écoulement des eaux à traiter donne des résultats particulièrement satisfaisant. Toutefois, une étape de régénération avec un fluide de lavage dont le courant serait orienté dans le même sens que celui de l'écoulement des eaux à traiter est tout à fait envisageable. Aussi, selon un autre mode de réalisation, ledit lavage est effectué à co- courant de l'écoulement de l'eau à traiter au sein dudit lit filtrant.
Préférentiellement, ledit matériau filtrant comprend au moins 70 % en poids d'équivalent MnO2.
Avantageusement, les grains de bioxyde de manganèse présentent une taille effective de 0,8 à 1 mm et un coefficient d'uniformité compris entre 1,3 et
2,5. On rappelle que la taille effective correspond à l'ouverture de maille donnant un tamisât de 10 % et que le coefficient d'uniformité est le rapport des ouvertures de mailles correspondant respectivement aux tamisats de 60 % et de 10 %. La granulométrie du bioxyde de manganèse est déterminée en tamisant selon les règles et techniques spécifiées par les normes en vigueur.
Selon une solution préférée, ledit bioxyde de manganèse en grains est associé à au moins un autre matériau choisi parmi les matériaux suivants : - sable ; - anthracite ; - charbon actif en grains.
Selon une solution avantageuse, le procédé comprend une étape préalable de concassage et de tamisage du bioxyde de manganèse, en vue d'obtenir une granulométrie adaptée à la filtration recherchée. Préférentiellement, le procédé comprend une étape supplémentaire d'ajustement du pH desdites eaux, par un traitement à l'air, à la soude ou à l'eau de chaux , en amont de l'étape de filtration.
Selon un mode de réalisation, ladite étape consistant à faire transiter lesdites eaux sur au moins un lit de matériau filtrant est effectuée à la pression atmosphérique.
Selon un autre mode de réalisation, cette étape est effectuée sous pression.
Le procédé peut donc être mis en œuvre tant à l'aide des filtres fonctionnant à la pression atmosphérique qu'à l'aide des filtres fonctionnant sous pression.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de deux modes de réalisation préférentiels de l'invention, donnés à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 illustre une unité industrielle de démanganisation selon l'invention
- les figures 2 et 3 représentent des courbes de démanganisation obtenues avec le procédé selon l'invention.
Dans l'unité industrielle de traitement des eaux illustrée schématiquement par la figure 1, les eaux sont amenées par une conduite 1 dans le filtre 2 qui, dans le cas présent, est ouvert, c'est-à-dire à la pression atmosphérique, mais qui pourra être de tout autre type dans d'autres modes de réalisation.
Les eaux à traiter sont ainsi amenées et déversées au-dessus d'un lit filtrant 3, contenant 70% en volume de grains de bioxyde de manganèse (MnO2) et 30% de sable. Le bioxyde de manganèse utilisé dans le lit 3 provient de l'industrie minière et a été obtenu après un simple concassage et une opération de tamisage (selon la norme ISO 2591-1) en vue d'obtenir une taille effective allant de 0,8 à 1 mm, avec un coefficient d'uniformité compris entre 1,3 et 2,5. Selon l'invention, les grains de bioxyde de manganèse utilisés ont une densité de l'ordre de 4 et une dureté sur l'échelle de Mosh supérieure à 6.
Dans le cas du filtre ouvert tel que représenté à la figure 1, les eaux s'écoulent par gravité au travers du lit filtrant 3 et sont recueillies à la base du filtre 2, par une conduite 4 de sortie des eaux traitées. En amont de la filtration, les eaux subissent, si nécessaire, une étape d'ajustement du pH, par un traitement à l'air On procède à cet ajustement si le pH des eaux à traiter est inférieur à 7,2.
Afin d'éliminer l'enrobage de Mn2O3 formé au cours de la filtration autour des grains du lit 3 et pour retrouver ainsi le grain initial de MnO2, un simple lavage mécanique est opéré à l'aide d'un fluide gazeux, en l'occurrence de l'air.
On notera que selon une caractéristique de l'invention, et a contrario de l'art antérieur, aucun ajout de réactif oxydant n'est nécessaire pour procéder à cette régénération.
Pour procéder à la régénération du matériau filtrant, l'unité comprend un surpresseur d'air de lavage 8 relié à une conduite 9 débouchant à la base du filtre.
De cette façon, l'air de lavage est envoyé dans le lit filtrant 3 à contre- courant des eaux à traiter. Les eaux de lavage sont recueillies par une conduite 10.
Sur la figure 2 et à titre d'illustration des résultats obtenus avec le procédé selon l'invention mis en œuvre avec l'unité représenté par la figure 1, on a représenté l'évolution de la teneur en manganèse des eaux brutes et des eaux traitées par une première unité pilote appliquée à la démanganisation d'une eau de surface après un étage de coagulation et de floculation.
Dans cette unité le temps de contact des eaux avec le lit de filtration est de l'ordre de 3 minutes. Tandis que la teneur en manganèse des eaux brutes varie entre 40 et 410 μg/1, on constate l'efficacité du procédé avec une teneur résiduelle des eaux traitées constamment inférieure à 10 μg/1, soit un abattement allant jusqu'à 97,5%. La deuxième unité pilote a été appliquée à des eaux de barrage, après une étape d'aération. Sur les courbes représentées sur la figure 3, on remarque cette fois que pour des variations de la teneur en manganèse des eaux à traiter allant de 10 à 270 μg/1, les teneurs résiduelles dans les eaux traitées sont constamment inférieures à 7 μg/1. Le procédé qui vient d'être décrit permet donc d'abattre la teneur en manganèse d'eaux à traiter susceptibles de présenter des variations saisonnières importantes.
Le temps de contact de l'eau à traiter avec le matériau filtrant est compris entre 30 secondes et 10 minutes en fonction du pourcentage d'abattement requis et de la teneur résiduelle recherchée.
Avec des résultats au moins équivalents voire supérieurs aux techniques antérieures, le procédé pour la mise en œuvre d'un matériau de filtration spécifique, évite le recours aux oxydants tant pour l'étape de filtration que pour la régénération du lit de filtration.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement des eaux en vue d'abattre notamment leur teneur en manganèse, et le cas échéant leur teneur en fer, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant : - à faire transiter lesdites eaux sur au moins un lit de matériau filtrant (3) constitué au moins en partie de grains de bioxyde de manganèse, lesdits grains ayant une densité réelle comprise entre 3,5 et 4,5 et une dureté supérieure à 6 sur l'échelle de Mosh ; - à régénérer, lorsque cela est nécessaire, ledit bioxyde de manganèse, ladite régénération étant effectuée mécaniquement.
2. Procédé de traitement des eaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de régénération dudit lit de matériau filtrant (3) est réalisée périodiquement.
3. Procédé de traitement des eaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de régénération est réalisée lorsque ledit lit de matériau filtrant (3) atteint une perte de charge prédéterminée.
4. Procédé de traitement des eaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite étape de régénération est effectuée par simple lavage, à l'aide d'un courant d'eau et/ou d'un fluide gazeux tel que l'air.
5. Procédé de traitement des eaux selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit lavage est effectué à contre-courant de l'écoulement de l'eau à traiter au sein dudit lit filtrant (3).
6. Procédé de traitement des eaux selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit lavage est effectué à co-courant de l'écoulement de l'eau à traiter au sein dudit lit filtrant (3).
7. Procédé de traitement des eaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit matériau filtrant comprend au moins 70 % en poids d'équivalent MnO2
8. Procédé de traitement des eaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les grains de bioxyde de manganèse présentent une taille effective de 0,8 à 1mm et un coefficient d'uniformité compris entre 1,3 et 2,5.
9. Procédé de traitement des eaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit bioxyde de manganèse en grains est associé à au moins un autre matériau choisi parmi les matériaux suivants :
- sable ;
- anthracite ;
- charbon actif en grains.
10. Procédé de traitement des eaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable de concassage et de tamisage du bioxyde de manganèse, en vue d'obtenir une granulométrie adaptée à la filtration recherchée.
11. Procédé de traitement des eaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire d'ajustement du pH desdites eaux, par un traitement à l'air, à la soude ou à l'eau de chaux , en amont de l'étape de filtration.
12. Procédé de traitement des eaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite étape consistant à faire transiter lesdites eaux sur au moins un lit de matériau filtrant est effectuée à la pression atmosphérique.
13. Procédé de traitement des eaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce ladite étape consistant à faire transiter lesdites eaux sur au moins un lit de matériau filtrant est effectuée sous pression.
14. Procédé de traitement des eaux selon l'une quelconques des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ladite étape consistant à faire transiter lesdites eaux sur au moins un lit de matériau filtrant est effectuée avec un temps de contact allant de 30 secondes à 10 minutes.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2839507B1 (fr) * 2002-05-07 2004-07-23 Omnium Traitement Valorisa Procede de traitement des eaux contenant du fer, du manganese et de l'arsenic
WO2008152700A1 (fr) * 2007-06-13 2008-12-18 Toyofumi Miyazaki Appareil de biofiltration de sable brûlé à grains ultrafins
CN102115196A (zh) * 2010-12-30 2011-07-06 何云 一种用生产对苯二酚所产生的含锰废液制造氢氧化锰联产硫酸铵的方法
CN102115205A (zh) * 2010-12-30 2011-07-06 何云 一种用生产对苯二酚所产生的含锰废液制造硫酸锰联产硫酸铵和硫酸的方法
KR102027103B1 (ko) * 2015-06-09 2019-11-04 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 금속 재료 응집 촉진층, 및 그것을 이용한 물처리 장치
CN105854416A (zh) * 2016-04-20 2016-08-17 潘能红 一种净水器用节能环保滤芯及其制备方法
CN106693891A (zh) * 2016-12-20 2017-05-24 云南沃润特环境工程有限公司 一种复合锰砂除铁除锰滤料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB471277A (en) * 1935-05-22 1937-09-01 Burgess Lab Inc C F Method of and composition for the treatment of water
US2145901A (en) * 1935-05-22 1939-02-07 Res Prod Corp Purification of water
GB1361827A (en) * 1970-07-15 1974-07-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Filter medium for water treatment
US4551254A (en) * 1983-06-22 1985-11-05 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Macroporous manganese dioxide water purifier

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1990214A (en) * 1931-03-05 1935-02-05 Zapffe Carl Method for removing iron and manganese from water
US2355808A (en) * 1941-11-05 1944-08-15 Joseph P Lawlor Removal of manganese from water
US3506125A (en) * 1967-09-15 1970-04-14 Roderick M Willis Water treatment process for improved gravity filtering and backwashing
US3623978A (en) * 1970-04-06 1971-11-30 Robert Boze Inc Method and apparatus for clarifying liquids
US4226740A (en) * 1979-02-09 1980-10-07 Criminalistics, Inc. Infra-red responsive fingerprint composition and method of making
US5082570A (en) * 1989-02-28 1992-01-21 Csa Division Of Lake Industries, Inc. Regenerable inorganic media for the selective removal of contaminants from water sources
US5622746A (en) * 1995-03-07 1997-04-22 Kemet Electronics Corporation Tantalum capacitor impregnation process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB471277A (en) * 1935-05-22 1937-09-01 Burgess Lab Inc C F Method of and composition for the treatment of water
US2145901A (en) * 1935-05-22 1939-02-07 Res Prod Corp Purification of water
GB1361827A (en) * 1970-07-15 1974-07-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Filter medium for water treatment
US4551254A (en) * 1983-06-22 1985-11-05 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Macroporous manganese dioxide water purifier

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