WO2023275396A1 - Procede de regeneration d'un media adsorbant sur site - Google Patents

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WO2023275396A1
WO2023275396A1 PCT/EP2022/068349 EP2022068349W WO2023275396A1 WO 2023275396 A1 WO2023275396 A1 WO 2023275396A1 EP 2022068349 W EP2022068349 W EP 2022068349W WO 2023275396 A1 WO2023275396 A1 WO 2023275396A1
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WO
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regeneration
adsorbent
fluid
reactor
medium
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PCT/EP2022/068349
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Olivier Danel
Isabelle Baudin
Laurent GUEY
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Suez International
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Publication date
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    • C02F2303/00—Specific treatment goals
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Definitions

  • the invention relates to the field of fluid treatment systems, in particular water, implementing an adsorption step on an adsorbent medium. More particularly, the invention relates to a method for regenerating an adsorbent medium, on the site of use of the adsorbent medium, as well as a method for treating a fluid implementing said regeneration method. Finally, the invention also relates to an installation for implementing the regeneration process and an installation for implementing the process for treating a fluid.
  • these emerging pollutants are poorly adsorbable, whether they are pollutants in the form of small molecules, polar molecules, or hydrophilic molecules.
  • the level of these emerging pollutants at the end of the treatment process can then exceed the regulatory thresholds if these pollutants are specifically regulated or in any event present a risk to be anticipated for emerging pollutants not yet regulated.
  • adsorbents such as activated carbon
  • see their adsorption capacity decrease as they are used to adsorb pollutants.
  • Manufacturers implement operations to renew and/or regenerate the adsorbent media in order to increase the adsorption capacity of the adsorbent media.
  • State-of-the-art regeneration methods are generally implemented using complex and expensive techniques, requiring different solvents and/or a lot of energy, and transporting adsorbent media outside the treatment site of a fluid. .
  • the invention relates to a method for regenerating at least part of the adsorbent medium of at least one adsorption reactor implemented in a fluid treatment unit, said regeneration method being implemented on the site use of the adsorption reactor and comprising: at least one step of removing at least a portion of the adsorbent medium from said at least one adsorption reactor, and at least one step of chemical regeneration comprising a step of bringing into contact of said portion of adsorbent media with a regeneration solution comprising water and sodium hydroxide.
  • said portion of adsorbent medium is taken from said at least one adsorption reactor and is introduced into a regeneration reactor before the regeneration step.
  • the regeneration solution is at a temperature less than or equal to 60° C., preferably ranging from 20 to 50° C., more preferably from 30 to 40° C. during the step of chemical regeneration.
  • the adsorbent medium is rinsed using a rinsing solution, said rinsing solution preferably comprising water, even consisting of water.
  • the chemical regeneration step further comprises a draining step at the end of the step of contact with the regeneration solution, said draining step being implemented before the rinsing step.
  • the regeneration method further comprises a step of electrochemical regeneration of the adsorbent medium carried out before or after or during the chemical regeneration step.
  • said portion of adsorbent media represents a quantity by volume less than or equal to 50% of the volume of absorbent medium, preferably a quantity by volume less than or equal to 30% of the volume of absorbent medium, preferably again a quantity by volume ranging from 1 to 10% of the volume of adsorbent medium.
  • the fluid to be treated is chosen from water, an urban effluent, an industrial effluent, preferably, the fluid to be treated is water, and/or
  • the adsorbent medium is chosen from granular activated carbon, anion exchange resin, biomaterials, molecularly imprinted polymers and mineral materials, preferably the adsorbent medium is a granular activated carbon.
  • the regeneration process further comprises a step of introducing at least one portion of regenerated adsorbent medium into at least one adsorption reactor, identical to or different from the adsorption reactor containing the portion of adsorbent media that has been regenerated.
  • the regeneration method is implemented periodically, and comprises a step of determining the next regeneration step on the basis of the age of the adsorbent medium, characterized for example by the rate reduction in at least one target pollutant, and/or by the volume of bed treated and/or by the iodine index of the adsorbent medium.
  • the portion of adsorbent media sampled has an actual reduction rate of at least one target pollutant ranging from 40 to 80% and/or a bed volume treated by said adsorbent media ranges from 20 000 to 100,000 BVT (“bed volume treated” in English, more commonly referred to as “bed volume”, abbreviated respectively to BVT and BV)., preferably from 30,000 to 75,000 BVT, more preferably from 40,000 to 60 000 BVT and/or an iodine number ranging from 500 to 800 mg/g.
  • the invention also relates to a method for treating a fluid in a treatment unit comprising at least one shutdown phase and at least one production phase, in which said at least one production phase comprises the passage of a fluid to be treated through a bed of adsorbent media within at least one adsorption reactor and in which said at least one shutdown phase comprises the implementation of a regeneration process according to the invention.
  • the adsorption reactor can continue to produce; regeneration does not require stopping the treatment reactor.
  • part of the adsorbent medium preferably granular activated carbon, is extracted from said processing unit during a production phase or when the unit is stopped, preferably during a production phase.
  • the process for treating a fluid further comprises a step for measuring the age of the adsorbent medium, preferably implemented by measuring the actual reduction rate in at least one target pollutant by the adsorbent medium, and/or by measurement of the bed volume treated by the adsorbent medium, and/or by measurement of the iodine number of the adsorbent medium.
  • the invention finally relates to a unit for processing a fluid for implementing the method according to the invention, said processing unit comprising:
  • At least one reactor for adsorption of pollutants contained in the fluid to be treated comprising within it an adsorbent medium
  • the processing unit according to the invention further comprises at least one regeneration reactor comprising an adsorbent media inlet pipe from said at least one adsorption reactor and a outlet making it possible to reintroduce the regenerated adsorbent medium into at least one adsorption reactor identical to or different from the adsorption reactor from which the absorbent medium to be regenerated originated.
  • at least one regeneration reactor comprising an adsorbent media inlet pipe from said at least one adsorption reactor and a outlet making it possible to reintroduce the regenerated adsorbent medium into at least one adsorption reactor identical to or different from the adsorption reactor from which the absorbent medium to be regenerated originated.
  • the invention makes it possible to regenerate an adsorbent medium by a simpler process than those of the state of the art, which consumes less energy.
  • the method of the invention makes it possible to regenerate the adsorbent media directly on the fluid treatment site, using less expensive reagents and a simplified installation since it makes it possible to dispense with heavy installations of storage of adsorbent media.
  • the adsorbent medium can be removed during a shutdown phase or a production phase of the treatment method and then directly reintroduced during this same shutdown phase or production phase, thus limiting the adsorbent media storage devices.
  • the regeneration process according to the invention can be implemented regularly, even on a poorly saturated adsorbent medium (relatively young age).
  • the regeneration method according to the invention makes it possible to improve the adsorption capacity of adsorbent media, thus allowing molecules that are difficult to adsorb to be adsorbed satisfactorily throughout the process for treating a fluid.
  • the regeneration process of the invention can be implemented easily and regularly in order to have a quality of adsorbent media, in terms of adsorption performance, which is almost constant, thanks to a regeneration implemented when the adsorbent media is far from being completely saturated (so-called young age adsorbent media).
  • FIG. 1 represents a diagram of a regeneration process according to the invention.
  • FIG. 2 represents the efficiency coefficient of the regeneration process implemented with two different waters in the regeneration solution, evaluated for different pollutants.
  • FIG. 3 represents the efficiency coefficient of the regeneration process implemented with two soda concentrations, evaluated for different pollutants.
  • FIG. 4 represents the efficiency coefficient of the regeneration process implemented with three different quantities of regeneration solution, evaluated for different pollutants.
  • FIG. 5 represents the efficiency coefficient of the regeneration process implemented with three GAC/soda contact times, evaluated for different pollutants.
  • FIG. 6 represents the efficiency coefficient of the regeneration process after a rinsing step, evaluated for different pollutants.
  • FIG. 7 represents the efficiency coefficient of the regeneration process after a static rinsing step implemented with two different rinsing waters, evaluated for different pollutants.
  • FIG. 8 represents the efficiency coefficient of the regeneration process after a dynamic rinsing step implemented with two different rinsing waters, evaluated for organic matter.
  • FIG. 9 represents the efficiency coefficient of the regeneration process, when the SAB test is implemented immediately or 24 hours after a regeneration step, evaluated for different pollutants.
  • FIG. 10 represents the efficiency coefficient of the regeneration process, when the rinsing step is implemented immediately or 24 hours after a regeneration step, evaluated for different pollutants.
  • the invention relates to a method for regenerating an adsorbent medium used in the treatment of a fluid containing pollutants.
  • the invention relates to a method for regenerating at least part of the adsorbent medium of at least one adsorption reactor implemented in a fluid treatment unit, said regeneration method being implemented on the site of use of the adsorption reactor and comprising:
  • At least one chemical regeneration step comprising a step of bringing said portion of adsorbent media into contact with a regeneration solution comprising water and sodium hydroxide.
  • the invention can be implemented on different types of adsorbent media capable of eliminating different types of pollutants.
  • the adsorbent medium is chosen from granular activated carbon (GAC), anion exchange resin, biomaterials, molecularly imprinted polymers (MIP) and mineral materials.
  • GAC granular activated carbon
  • MIP molecularly imprinted polymers
  • adsorbents such as modified clays and cyclodextrin polymers have also shown their effectiveness for certain specific micropollutants such as perfluorinated compounds (PFAs).
  • PFAs perfluorinated compounds
  • the adsorbent medium is activated carbon.
  • Activated carbon is a material consisting essentially of carbonaceous matter with a porous structure. It can be produced in a known manner by pyrolysis of precursors of natural origin (wood, bark, coconut shells, coal, peat, cotton, organic matter of various origins, etc.) or of synthetic origin (polyacrylonitrile ( PAN), aramid fibres, etc.) already containing a significant proportion of carbon, this pyrolysis step being followed by a chemical or physical activation step.
  • PAN polyacrylonitrile
  • Activated carbon is generally effective in removing long chain PFAS by hydrophobic interaction.
  • Biomaterials can also be implemented within the scope of the invention, including biochar.
  • Biochar is a composition comprising pyrolyzed biomass biochar, biomass biochar produced by hydrothermal carbonization, or a combination thereof.
  • the biomass can be chosen from waste from agricultural crops, forest waste, algae, animal or human waste, industrial waste, municipal waste, waste from anaerobic digesters, raw materials plants grown for biomass production, or a combination thereof.
  • biochars made from hardwoods and pine trees can be considered.
  • Biochar from rice husks can also be considered, in powder/granular form or in fiber form as in US2019270041 A1.
  • the biochar can be a powdered solid or granules.
  • the biochar can also include a metal salt powder or granule.
  • the metal salt can include iron, aluminum, calcium, magnesium, manganese, zinc, copper or a combination thereof, and in some examples the metal salt includes ferrous or ferric cations, ferrate anions, or a combination thereof. In particular embodiments, the metal salt includes ferric chloride.
  • the determination method of the invention is implemented to determine the remaining capacity of an adsorbent medium chosen from granular activated carbon (GAC), other aforementioned adsorbent media (clays, polymer, biochar... ).
  • GAC granular activated carbon
  • the method of the invention can be implemented with different types of CAG.
  • the adsorbent medium is chosen from granular activated carbon, anion exchange resin, biomaterials, molecularly imprinted polymers and mineral materials, preferably the adsorbent medium is a granular activated carbon.
  • the granular activated carbon (GAC) that may come within the scope of the invention will typically have a particle size ranging from 300 to 2400 ⁇ m for at least 85 to 90% by weight of the grains.
  • the dimensions given are those of the equivalent diameter of the grains for dry sieving or for wet sieving.
  • the adsorbent medium is implemented in at least one adsorption reactor.
  • the fluid treatment unit within the scope of the invention may comprise one or more adsorption reactors, generally at least two adsorption reactors.
  • the fluid to be treated within the framework of the invention can be water, in particular water to be made drinkable, but also an urban or industrial effluent (in particular leachates, which are liquid effluents from waste storage), before discharge in the natural environment or even effluents to be made drinkable (such as wastewater which is urban effluent) directly or indirectly (reuse of wastewater).
  • an urban or industrial effluent in particular leachates, which are liquid effluents from waste storage
  • the fluid to be treated is a liquid, such as water.
  • the process of the invention is a drinking water treatment process.
  • the water to be treated can be qualified as raw water, and can for example be taken from a watercourse, we will then speak of surface water, or be taken using a borehole, we will then speak of groundwater.
  • the water to be treated can also be an effluent of urban origin (such as waste water otherwise called urban waste water) or industrial.
  • the term “pollutant” denotes both organic matter and micropollutants.
  • a micropollutant can be defined as an undesirable substance detectable in the environment at very low concentration (microgram per liter or even nanogram per litre).
  • the presence of micropollutants in water is, at least in part, due to human activity (industrial processes, agricultural practices or drug and cosmetic residues).
  • the micropollutant is characterized as being able, at these very low concentrations, to cause effects on living organisms due to its toxicity, its persistence and its bioaccumulation, or due to organoleptic nuisances (taste or smell, particularly relevant when is to treat water to be made drinkable).
  • Micropollutants are very numerous (more than 110,000 molecules are listed by European regulations) and varied. The variety of pollutants makes it possible to classify them according to their origin, their nature, or even according to their very different chemical properties. Thus micropollutants can have a natural origin (such as compounds resulting from soil degradation, including geosmin or methylisoborneol or MIB, or bacterial residues), plant (such as algae metabolites including microcystins), animal, or human. Micropollutants can be classified according to their chemical nature, such as for example polar organic compounds, abbreviated as POC (from the English expression polar organic compounds) or organometallic compounds, abbreviated as MOC (from the English expression "metal organic compounds ").
  • POC polar organic compounds
  • MOC organometallic compounds
  • Micropollutants can have very different chemical properties, such as detergents, metals, hydrocarbons, pesticides, cosmetics or drugs.
  • the proposed fluid treatment process therefore applies in particular to compounds of the pesticide type and to the associated metabolites.
  • This process also applies particularly to solvents.
  • This process is also particularly applicable to pharmaceutical residues or industrial activity residues. All of these categories of pollutants or micropollutants are thus specifically concerned by the present invention.
  • the treatment unit implemented in the context of the invention comprises at least one step for adsorption of pollutants contained in the fluid to be treated. This adsorption step is carried out using an adsorbent (or adsorbent medium).
  • the regeneration process according to the invention is implemented on the site of use of the adsorption reactor(s), within the fluid treatment unit.
  • the invention makes it possible to limit or even eliminate steps for transporting adsorbent media to be regenerated or media that has already been regenerated.
  • the regeneration method comprises at least one step of removing at least part of the adsorbent medium from said at least one adsorption reactor.
  • Sampling can be carried out according to any method well known to those skilled in the art.
  • the removal of adsorbent media is carried out after washing the bed of adsorbent media.
  • the portion of adsorbent media removed is introduced into a regeneration reactor before the regeneration step.
  • part of the adsorbent medium can be sampled from all or part of the reactors, preferably from part of the adsorption reactors.
  • a portion of adsorbent media can be taken from one or more of the adsorption reactors, then optionally mixed for the chemical regeneration step according to the invention.
  • the regeneration method according to the invention can be implemented in one or more regeneration reactors, preferably in a single regeneration reactor.
  • the portion of adsorbent medium removed represents a quantity by volume less than or equal to 50% of the volume of absorbent medium, preferably quantity by volume less than or equal to 30% of the volume of absorbent medium, preferably again a quantity by volume ranging from 1 to 10% of the volume of adsorbent medium.
  • Water can be used to help the movement of the adsorbent media from the adsorption reactor to the regeneration reactor, this water can be called “motive water”.
  • this motive water will preferably be taken from the fluid supply line upstream of the absorption reactor.
  • the sampling step is triggered periodically according to a regeneration frequency determined in advance.
  • the sampling step is triggered following a step for detecting a quality defect of the fluid to be treated downstream of the adsorption step, preferably the detection step comprises detection of a quality defect by comparison the level of pollutants or the number of pollutants between the upstream of the adsorption stage and the downstream of the adsorption stage.
  • the regeneration method according to the invention comprises at least one chemical regeneration step comprising a step of bringing said part of adsorbent medium into contact with a regeneration solution comprising water and sodium hydroxide.
  • the regeneration solution consists of water and sodium hydroxide.
  • the mass concentration of sodium hydroxide in the regeneration solution is less than or equal to 20%, preferably less than or equal to 15%, more preferably ranges from 0.5% to 10%, or even 1.0 to 5% or 1.2 to 2.0%.
  • the regeneration solution circulates through the adsorbent medium, preferably in a closed circuit.
  • the regeneration solution is at a temperature less than or equal to 60°C, preferably ranging from 20 to 50°C, more preferably from 30 to 40°C.
  • the water of the regeneration solution can come from the fluid to be treated, thanks to a bypass upstream of the adsorption reactor on a supply line for the fluid to be treated .
  • the regeneration solution can optionally be reused for one or more other regeneration steps.
  • the regeneration step can be implemented using a regeneration solution that has already been used in a previous regeneration step.
  • the regeneration solution implemented in the invention is chosen from a new regeneration solution (that is to say one that has not undergone regeneration) or a regeneration solution that has already been implemented in one or more chemical regeneration steps, for example in 1 to 4 regeneration steps.
  • the regeneration step can, according to a particular embodiment, be implemented using a regeneration solution having already been implemented in 1 to 4 regeneration steps.
  • the ratio between the mass in kg of adsorbent media to be regenerated and the volume in liters of regeneration solution used in total ranges from 1/20 to 20/1, preferably from 1/15 to 2/1 , or even from 1/10 to 1/1.
  • the adsorbent medium is rinsed using a rinsing solution, which will typically circulate through the adsorbent medium , preferably in the same direction as the regeneration solution.
  • the rinse solution comprises water, preferably consists of water.
  • this rinsing water will preferably be taken from the fluid supply line upstream of the absorption reactor.
  • the regeneration method further comprises a second rinsing step using a second rinsing solution (different from the first rinsing solution) comprising an acid solution.
  • This acid rinsing step lowers the pH.
  • this acid rinsing step is followed by a water rinsing step to flush out the acid.
  • the rinsing step(s) is (are) implemented by circulating the rinsing solution through the bed of adsorbent media, preferably continuously. We will then speak of dynamic rinsing.
  • the chemical regeneration step further comprises a draining step at the end of the step of contact with the regeneration solution, said draining step being implemented before the rinsing step.
  • the draining step lasts from 1 hour to 72 hours, preferably from 5 hours to 48 hours, more preferably from 10 hours to 36 hours.
  • the regeneration solution can be removed from the regeneration reactor, for example by drainage, then the adsorbent media is maintained in the regeneration reactor.
  • this draining step makes it possible to further improve the regeneration process, in particular this step allows the regeneration solution still present within the adsorbent medium to continue to regenerate the adsorbent medium.
  • this small part of the regeneration solution can be kept in the regeneration reactor.
  • the regeneration method according to the invention further comprises a step of electrochemical regeneration of the adsorbent medium carried out before or after or during the chemical regeneration step.
  • the regenerated adsorbent media is then typically reintroduced into at least one adsorption reactor.
  • the processing unit comprises several reactors adsorption
  • the regenerated adsorbent medium can be introduced into the same adsorption reactor or into a different absorption reactor from the adsorbent medium removed.
  • a portion of adsorbent media can be taken from several of the adsorption reactors, then mixed for the chemical regeneration step according to the invention.
  • the regenerated adsorbent media will typically be reintroduced into one or more of the adsorption reactors from which the media to be regenerated was taken.
  • the portion of adsorbent medium sampled has a reduction rate in at least one target pollutant ranging from 40 to 80%.
  • the target pollutant can be global organic matter or a specific micropollutant.
  • the regeneration method of the invention is particularly advantageous when it is implemented on a slightly used adsorbent medium.
  • the regeneration method according to the invention is implemented periodically and comprises a step of controlling the frequency of regeneration as a function of the age of the adsorbent medium.
  • the frequency between two regeneration cycles can be identical or different.
  • the frequency of the implementation of the regeneration method according to the invention is adjusted according to the quality of the adsorbent medium, for example according to the age of the adsorbent medium.
  • the adsorbent medium typically exhibits a certain reduction in these adsorption capacities due to its use as an adsorbent of pollutants. This decrease in capacity is generally approached by the notion of productivity, itself assimilated to the age of the sample.
  • the age of the sample, assimilated to its productivity can thus be counted in bed volume treated (or “bed volume treated” in English, more commonly referred to as “bed volume”, abbreviated respectively as BVT and BV).
  • the treated bed volume corresponds to the volume of fluid treated, more particularly water, by the adsorbent relative to the volume of the adsorbent.
  • the quality of the adsorbent media is measured, typically monitored, in order to determine the age of the adsorbent media which can be defined by the actual rate of reduction in pollutant and/or by the volume of treated bed and/or by iodine number.
  • the regeneration process according to the invention makes it possible to rejuvenate the adsorbent media since, after introduction of a portion of regenerated media, the bed of adsorbent media of the adsorption reactor will have a younger age than the adsorbent media taken for the regeneration.
  • the measurement of the actual reduction in a target pollutant of the adsorbent media can be followed in order to determine the age of the adsorbent media.
  • the portion of adsorbent media sampled has a real reduction rate of at least one target pollutant ranging from 40 to 80%.
  • the target pollutant is chosen from organic matter and micropollutants.
  • the target micropollutant is chosen from atrazine and atrazine derivatives (such as deisopropylatrazine, hydroxyatrazine, desethylatrazine), metolachlor, metolachlor OXA, metolachlor ESA, metazachlor OXA, chlortoluron, diuron , metaldehyde.
  • This measurement of pollutant reduction can in particular be carried out directly by comparing the concentrations of pollutants upstream and downstream of a treatment of a fluid using a sample of extracted adsorbent.
  • the reduction in pollutants can also be measured indirectly, by measuring a level of pollutants using, for example, a method for measuring the iodine number or even by chromatography, mass spectrometry or spectroscopy. fluorescence (in particular by HPLC, HPLC-HR or HPLC-HR & MS). This level of pollutants thus determined can then be correlated with an actual concentration of pollutants, for example using predetermined charts in particular for each pollutant.
  • a real reduction in at least one pollutant ranging from 40 to 80% means that at the time t considered, 40 to 80% in concentration of said pollutant is adsorbed by the adsorbent medium having the quality of the moment t.
  • the regeneration method according to the invention can thus comprise a step of measuring the (real) age of the adsorbent media and the duration before the next regeneration as well as the quantity of regenerated media reintroduced into an adsorption reactor can be determined by function of a target age to be reached for said adsorption reactor.
  • the regeneration method according to the invention can thus comprise the partial replacement of the adsorbent bed with adsorbent of young age (regenerated) until the target average age determined for the adsorbent bed is obtained.
  • the amount of young adsorbent to be added is for example calculated using the arithmetic mean of the amount of spent adsorbent remaining in the bed and the amount of young adsorbent added to the bed.
  • the reduction in pollutants of the rejuvenated extracted adsorbent is qualified as “actual reduction in pollutants”.
  • the abatement is qualified as real in that it is determined on the basis of a sample of the adsorbent actually used in the treatment process.
  • the measurements of pollutant reductions of the adsorbent medium are implemented by adsorption tests in a short bed.
  • Short bed adsorption corresponds to the English expression Short Bed Adsorber, abbreviated as SBA.
  • the frequency of the regeneration will then be set according to the reduction rate in at least one target pollutant.
  • the removal of adsorbent media to be regenerated can then be triggered as soon as the reduction rate in at least one target pollutant is 40 to 80%, preferably 50 to 70%.
  • the target pollutant is chosen from organic matter and micropollutants.
  • the target micropollutant is chosen from atrazine and atrazine derivatives (such as deisopropylatrazine, hydroxyatrazine, desethylatrazine), metolachlor, metolachlor OXA, metolachlor ESA, metazachlor OXA, chlortoluron, diuron , metaldehyde.
  • atrazine and atrazine derivatives such as deisopropylatrazine, hydroxyatrazine, desethylatrazine
  • metolachlor metolachlor OXA
  • metolachlor ESA metolachlor ESA
  • metazachlor OXA chlortoluron, diuron , metaldehyde.
  • the actual abatement of at least one pollutant is determined by measurement and monitoring of at least one pollutant present in the fluid at the inlet of the adsorbent medium and measurement and monitoring of at least a pollutant present in the fluid at the outlet of the adsorbent medium.
  • the pollutant(s) monitored can be chosen from pesticides, metabolites, solvents, industrial residues, and combinations thereof.
  • the document US2019383779 describes a process for processing and monitoring pollutants online.
  • Regular analyses for example by liquid or gas chromatography coupled with mass spectrometry, on the fluid at the inlet and on the fluid at the outlet can be implemented in order to compare the evolution of the content of at least one polluting.
  • the difference in concentration of at least one pollutant in the fluid at the inlet and in the fluid at the outlet thus makes it possible to quantify a real reduction in the pollutant(s) monitored.
  • the actual reduction in at least one pollutant can be quantified by monitoring a pilot unit (adsorption filtration column with the same adsorbent media as the industrial unit) supplied in parallel with the industrial unit, set up and dedicated specifically to monitoring the difference in fluid quality between the inlet and the outlet of this pilot bed and/or the quality of the media in this pilot bed.
  • the age of the adsorbent media can be determined from the theoretical adsorption capacities for a treated bed volume.
  • the target age ranges from 20,000 to 100,000 BVT, preferably from 30,000 to 75,000 BVT, more preferably from 40,000 to 60,000 BVT. It will be necessary to reset the BVT at the end of each implementation of the regeneration method according to the invention.
  • the frequency of the regeneration will then be fixed according to the volume of bed treated.
  • the withdrawal of adsorbent media to be regenerated can then be triggered as soon as the treated bed volume of the adsorbent media is from 20,000 to 100,000 BVT, preferably from 30,000 to 75,000 BVT, more preferably from 40,000 to 60,000 BVT.
  • the measurement of the treated bed volume can be coupled with the measurement of the actual reduction rate, and possibly with the quantity of fluid to be treated.
  • the iodine number can also be measured to determine the age of the adsorbent media.
  • This iodine number is the quantity in milligrams of iodine adsorbed per gram of adsorbent and is used to quantify the adsorbent power of an adsorbent medium.
  • the iodine number can be higher than 950 or 1000 mg/g (as for the preferred activated carbon).
  • the iodine number can be less than or equal to 500 mg/g. Regeneration of the adsorbent can then lead to recovery of an iodine number preferably greater than 600 mg/g or more preferably greater than 700 mg/g.
  • the frequency of regeneration will then be set according to the iodine number of the adsorbent medium.
  • the removal of adsorbent media to be regenerated can then be triggered as soon as the iodine index is in the range of 500 to 800 mg/g.
  • the iodine number can be determined according to the ASTM D4607 standard.
  • indices can be used to determine the age of the adsorbent media to be regenerated.
  • these other indices mention may be made, for example, of the methylene blue index, the phenol index, the molasses index, the tannic acid index, the monitoring of acetoxime dye. These other indices are determined by a measurement on a sample of adsorbent medium.
  • the methylene blue index of the adsorbent medium is between 80 and 120 ml/g, then said adsorbent medium can be considered as an adsorbent medium of young age to be regenerated within the framework of the invention.
  • the methylene blue index of the adsorbent medium can be determined according to any method known to those skilled in the art. If the acetoxime index of the adsorbent medium is between 80 and 160, then said adsorbent medium can be considered as an adsorbent medium of young age to be regenerated within the scope of the invention.
  • the acetoxime index of the adsorbent medium can be determined using any method known to those skilled in the art.
  • the molasses index of the adsorbent medium is between 50 and 150 mg/G, then said adsorbent medium can be considered as an adsorbent medium of young age to be regenerated within the framework of the invention.
  • the molasses index of the adsorbent medium can be determined using any method known to those skilled in the art.
  • the invention also relates to a process for treating a fluid in a treatment unit comprising at least one production phase, in which said at least one production phase comprises passing a fluid to be treated through a bed of media adsorbent within an adsorption reactor, said treatment method comprising at least one implementation of a regeneration method according to the invention.
  • the treatment process will also include at least one shutdown phase, said at least one shutdown phase preferably comprising a sequence for washing the media and possibly putting the unit out of production and implementing the process. regeneration according to the invention.
  • Said regeneration method according to the invention can be implemented during at least one production phase or a possible shutdown phase of the processing unit. Indeed, if the flow rate during the extraction of adsorbent media is not too high (for example thanks to a hydroejector), then it is possible to implement the regeneration process during a production phase.
  • the adsorbent medium is chosen from granular activated carbon, anion exchange resin, biomaterials, molecularly imprinted polymers and mineral materials, preferably the adsorbent medium is granular activated carbon.
  • the fluid to be treated is water.
  • the treatment method according to the invention further comprises at least one stopping phase in which the bed of adsorbent media is washed using a washing solution.
  • the process for treating a fluid comprises a step for controlling the quality of the adsorbent medium, for example by measuring the age of the adsorbent medium.
  • the treatment method according to the invention further comprises a step of measuring the age of the adsorbent medium, preferably implemented by measuring the actual reduction rate of at least one target pollutant by the adsorbent medium, and/or by measuring the bed volume treated by the adsorbent medium, and/or by measuring the iodine number of the adsorbent medium.
  • the treatment method according to the invention comprises a measurement of the bed volume treated by the adsorbent medium which makes it possible to trigger the regeneration method.
  • the frequency of the regeneration will then be fixed according to the volume of bed treated.
  • the withdrawal of adsorbent media to be regenerated can then be triggered as soon as the treated bed volume of the adsorbent media is from 20,000 to 10,0000 BVT, preferably from 30,000 to 75,000 BVT, more preferably from 40,000 to 60,000 BVT.
  • the measurement of the treated bed volume can possibly be coupled with the measurement of the actual reduction rate, and possibly with the quantity of the fluid to be treated.
  • the method for treating a fluid according to the invention is implemented within the framework of an activated carbon treatment method by ascending flow, as disclosed in document FR 3003477, cited above, and to which it is referred.
  • the process for treating a fluid according to the invention is implemented within the framework of a downflow activated carbon treatment process.
  • the present invention can also implement, in parallel with the processing unit, a pilot unit in which the same fluid to be treated circulates in a sample of the same adsorbent medium.
  • Said pilot unit will thus typically comprise at least one means for measuring the age of the adsorbent media, said means for measuring the age can thus be implemented on the adsorbent media or on the treated fluid (at the outlet of the adsorbent media of the pilot unit).
  • the pilot unit will thus be very representative of the "real" processing unit and will then make it possible to determine the age of the adsorbent medium and, depending on the age, to trigger a regeneration step as defined in the invention for the processing unit according to the invention.
  • the invention also relates to a fluid treatment unit for implementing the treatment method according to the invention, said treatment unit comprising: - at least one reactor for adsorption of pollutants contained in the fluid to be treated, the reactor comprising within it an adsorbent medium,
  • the processing unit according to the invention further comprises at least one regeneration reactor comprising an inlet pipe for adsorbent media from said at least one adsorption reactor and an outlet pipe making it possible to reintroduce the regenerated adsorbent media in at least one adsorption reactor identical to or different from the adsorption reactor from which the absorbent medium to be regenerated originates.
  • at least one regeneration reactor comprising an inlet pipe for adsorbent media from said at least one adsorption reactor and an outlet pipe making it possible to reintroduce the regenerated adsorbent media in at least one adsorption reactor identical to or different from the adsorption reactor from which the absorbent medium to be regenerated originates.
  • the adsorbent medium is chosen from granular activated carbon, anion exchange resin, biomaterials, molecularly imprinted polymers and mineral materials, preferably the adsorbent medium is granular activated carbon.
  • the processing unit comprises at least two adsorption reactors, preferably at least three adsorption reactors. According to this embodiment with several adsorption reactors, the processing unit preferably comprises a single regeneration reactor.
  • the processing unit comprises a tank intended in particular for the preparation of the regeneration solution, said tank typically comprising heating means making it possible to heat the regeneration solution before contact with the adsorbent medium to be regenerated.
  • the regeneration solution preparation tank feeds the regeneration reactor.
  • the processing unit according to the invention may comprise a circulation loop between the tank for preparing the regeneration solution and the regeneration reactor.
  • the tank for preparing the regeneration solution can be emptied and replaced by the rinsing solution (implemented within the framework of the regeneration method according to the invention).
  • the processing unit comprises means for measuring the age of the adsorbent medium.
  • said means for measuring the age of the adsorbent media are chosen from among a UV spectroscope, a device for measuring dissolved organic carbon, a device for testing a short bed adsorber, and combinations thereof.
  • FIG. 1 is non-limiting and illustrates one embodiment of a treatment method according to the invention:
  • the water at the inlet (EE) of the adsorbent medium (GAC for example) is introduced into at least one GAC reactor 1, 2, 3, 4, passes through at least one bed of activated carbon and exits through the ES line (outlet water).
  • CAG CAG
  • EM motive water
  • the media/regenerating solution contact time is 1 hour in a closed circuit, illustrated by circulation (Ce) and recirculation (Rc).
  • the temperature of the regeneration solution is 40° C. (using a thermal resistor 10 for example) in a regeneration solution preparation device 6, and the regeneration solution consists of soda 8 at 1.7% (prepared for example with demined water 9).
  • the regenerating solution can be drained towards the rejection Rj (F), or directed towards a storage tank 7 for later reuse.
  • the adsorbent medium is then “drained” statically, preferably for 48 hours (time lag between 2 extractions).
  • the regenerated adsorbent media in the regeneration reactor can be rinsed, preferably with site water (EE, before GAC).
  • Rinsing can be carried out by dynamic contact (open circulation) by passing 2x 7 volumes of water per volume of GAC.
  • the rinsing water can be evacuated towards the discharge Rj (F)
  • the media in "wet” mode after the rinsing step is then reinjected (CAGr) for example via hydro-injection with water from the site (EE before GAC) into at least one adsorbent reactor 1, 2, 3, 4, identical to or different from the adsorption reactor from which the medium is taken in step (B).
  • CAGr reinjected
  • Regeneration solutions are obtained by diluting a 35% sodium hydroxide solution. 100 g of CAG to be regenerated are introduced with 800 mL of the solution prepared in a 1 L bottle (except for the example "effect of the mass ratio of CAG/volume of regeneration solution" where the quantity of solution is 200, 500 or 800mL). The bottles are placed in a rotating agitator where they are mixed at a speed of approximately 15 revolutions per minute.
  • 100 g of GAC is weighed.
  • 100 g of drained GAC corresponds to between 100 and 125 mL depending on the degree of humidity of the GAC.
  • Circulating rinse the GAC is placed in a column with water.
  • the water is pumped from the top of the column and then reinjected into the bottom of the column (or evacuated) via a peristaltic pump.
  • the pump is configured to deliver a flow corresponding to a speed equivalent to that of the pilot (15 m/h).
  • the SBA Short Bed Adsorber Adsorber
  • GAC new, used or regenerated is placed in cartridges through which passes raw water spiked with micropollutants (feed matrix).
  • the inlet water and the outlet water of each cartridge is analyzed to determine the reduction of micropollutants by the GAC, thus characterizing the adsorption capacities of the tested GAC.
  • the peristaltic pump allows the passage of water at a fixed speed for a targeted contact time in the column, in ascending or descending flow.
  • the raw water entering the SBA is spiked at 2.5 pg/L for micropollutants, such as pesticides or metabolites: Metolachlor OXA Metazachlor ESA, Alachlor OXA, Metolachlor ESA.
  • micropollutants such as pesticides or metabolites: Metolachlor OXA Metazachlor ESA, Alachlor OXA, Metolachlor ESA.
  • the water is transferred to the GAC cartridges, and is analyzed as they enter and exit. For each sample, the concentration of micropollutants and organic matter (COD and UV absorbance) is measured.
  • the concentrations of water entering and leaving the control media (GAC before regeneration, partially saturated for the adsorption of certain micropollutants) and the reference media (new GAC) are also analyzed to determine the abatement rate, the coefficient of efficiency (RE) and maximum regeneration efficiency coefficient (RE max) for micropollutants and organic matter.
  • the 4 micropollutants mentioned were chosen because they are poorly adsorbable, i.e. they are associated with breakthroughs of GAC filters for productions or media age between 50,000 and 100,000 VV.
  • Organic matter is not harmful in itself but has many consequences on the treatment and appearance of water. It is, by reaction with oxidants (ozone, chlorine, etc.), the origin of disinfection by-products, it gives color to the water and is likely to saturate the filtering media.
  • oxidants ozone, chlorine, etc.
  • MO concentration of the order of milligrams per litre
  • the OM is monitored by UV spectroscopy analysis (at 254 nm) and measurement of DOC (Dissolved Organic Carbon). The higher the UV and COD values, the more MO is present.
  • the COD is measured after passing through a filter (TOC-meter).
  • the regeneration efficiency recovery coefficient (RE) was chosen to quantify the performance of the regeneration of GAC, vis-à-vis the adsorption of OM and micropollutants monitored in the project. It is calculated from the reduction of the compound monitored, on the regenerated CAG and on the control CAG. These quantities are therefore specific to each micropollutant (A).
  • A with Co the concentration of the compound at the inlet of the CAG filter and C the concentration of the compound at the outlet of the GAC filter.
  • the regeneration efficiency coefficient RE AQAG REGEWERE with A the abatement of a
  • a compound WITNESS CAG A compound WITNESS CAG.
  • a regeneration step as described in this example was implemented for 7 hours, with a 1.7% concentrated sodium hydroxide solution using either demineralized water or borehole water (water from the site to be treated ).
  • the efficiency coefficient RE has been determined for different pollutants and is shown in [Fig. 2]
  • the regeneration solution implemented in the invention comprises water from the treatment site, for example fluid to be treated in the case where the fluid to be treated is water, such as borehole water.
  • a regeneration step as described in this example was implemented for 7 hours, with a concentrated sodium hydroxide solution at 1.7% and 15.2%.
  • the efficiency coefficient RE has been determined and is shown in [Fig. 3] The results of FIG. 3 show that there is a very small difference between a concentration of 1.7% and a concentration of 15.2%. Effect of the mass ratio of GAC/volume of regeneration solution
  • a regeneration step as described in this example was implemented with 100 g of CAG and different volumes of 1.7% regenerating solution: 200 ml_, 500 ml_ and 800 ml_.
  • the efficiency coefficient RE was determined and is shown in [Fig. 4]
  • the results of FIG. 4 show that the volume of regenerating solution has little influence on regeneration.
  • the process has the advantage of being able to be implemented with a limited quantity of regeneration solution, thus reducing reagents and rejects.
  • a regeneration step as described in this example was implemented with different sodium hydroxide/GAC contact times under stirring), with a regenerating solution at
  • rinsing water is site water (drilling water) originating from the fluid to be treated.
  • the inventors discovered that a draining step (waiting time) before the rinsing step or the SBA test could be implemented in order to improve the efficiency of the regeneration.
  • a rinsing step was implemented immediately after a 1 hour regeneration with a 1.7% regenerating solution or a rinsing step was implemented 24 hours after a 1 hour regeneration with a 1.7% regenerating solution.
  • the efficiency coefficient RE was determined and is shown in [Fig. 10] where the result without rinsing with an immediate SBA is also indicated. The results of FIG. 10 show that a draining step before rinsing step makes the regeneration more efficient.
  • the invention thus proposes an effective regeneration process, implementing a reduced quantity of reagents and being able to use the water from the site as a rinsing solution and/or in the regeneration solution.
  • the sodium hydroxide concentration may be less than 2% in the regeneration solution, in particular when the regeneration process includes a draining step (waiting) before rinsing.

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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.

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE REGENERATION D’UN MEDIA ADSORBANT SUR SITE
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 W02004/020349 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 coûteuses, 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.
RESUME DE L’INVENTION
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 coûteux 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.
En particulier, le procédé de régénération de l’invention peut être mis en œuvre facilement et de façon régulière afin d’avoir une qualité de média adsorbant, en terme de performance d’adsorption, quasi constante, grâce à une régénération mis en œuvre lorsque le média adsorbant est loin d’être totalement saturé (média adsorbant dit d’âge jeune).
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[Fig. 1] représente un schéma d’un procédé de régénération selon l’invention.
[Fig. 2] 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.
[Fig. 3] représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération mis en œuvre avec deux concentrations en soude, évalué pour différents polluants.
[Fig. 4] représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération mis en œuvre avec trois quantités différentes de solution de régénération, évalué pour différents polluants.
[Fig. 5] représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération mis en œuvre avec trois temps de contact CAG/soude, évalué pour différents polluants.
[Fig. 6] représente le coefficient d’efficacité du procédé de régénération après une étape de rinçage, évalué pour différents polluants.
[Fig. 7] 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.
[Fig. 8] 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.
[Fig. 9] 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.
[Fig. 10] 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. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
L’invention concerne un procédé de régénération d’un média adsorbant mis en œuvre dans le traitement d’un fluide contenant des polluants.
Plus spécifiquement, 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.
Média adsorbant
L’invention peut être mise en œuvre sur différents types de médias adsorbants capables d’éliminer différents types de polluants.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le média adsorbant est choisi parmi le charbon actif en grains (CAG), la résine échangeuse d'anions, les biomatériaux, les polymères à empreinte moléculaire (MIP) et les matériaux minéraux.
Certains adsorbants tels que les argiles modifiées et les polymères de cyclodextrine ont également montré leur efficacité pour certains micropolluants spécifiques tels que les composés perfluorés (PFAs).
Selon un mode de réalisation particulier, le média adsorbant est du charbon actif. Le charbon actif est un matériau constitué essentiellement de matière carbonée à structure poreuse. Il peut être produit de manière connue par pyrolyse de précurseurs d'origine naturelle (bois, écorces, coques de noix de coco, charbon, tourbe, coton, matières organiques d'origines diverses, etc.) ou d'origine synthétique (polyacrylonitrile (PAN), fibres aramides, etc.) contenant déjà une proportion significative de carbone, cette étape de pyrolyse étant suivie d'une étape d'activation chimique ou physique.
Le charbon actif est généralement efficace pour éliminer les PFAS à longue chaîne par interaction hydrophobe.
Des biomatériaux peuvent également être mis en œuvre dans le cadre de l’invention, parmi lesquels le biochar. Le biochar est une composition comprenant un biochar de biomasse pyrolysé, un biochar de biomasse produit par carbonisation hydrothermique, ou une combinaison de ceux-ci. La biomasse peut être choisie parmi les déchets de cultures agricoles, les déchets forestiers, les algues, les déchets animaux ou humains, les déchets industriels, les déchets municipaux, les déchets de digesteurs anaérobies, les matières végétales cultivées pour la production de biomasse, ou une combinaison de ceux-ci. À titre d'exemple, les biochars fabriqués à partir de bois de feuillus et de pins peuvent être envisagés. Le biochar issu de balles de riz peut également être envisagé, sous forme de poudre/granulaire ou sous forme de fibres comme dans le document US2019270041 A1.
Le biochar peut être un solide en poudre ou des granulés. Le biochar peut également comprendre une poudre ou un granule de sel métallique. Le sel métallique peut comprendre du fer, de l'aluminium, du calcium, du magnésium, du manganèse, du zinc, du cuivre ou une combinaison de ceux-ci, et dans certains exemples, le sel métallique comprend des cations ferreux ou ferriques, des anions ferrâtes, ou une combinaison de ceux-ci. Dans des modes de réalisation particuliers, le sel métallique comprend du chlorure ferrique.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, la méthode de détermination de l’invention est mise en œuvre pour déterminer la capacité restante d’un média adsorbant choisi parmi le charbon actif en grains (CAG), autres média adsorbant précité (argiles, polymère, biochar... ). La méthode de l’invention peut être mise en œuvre avec différents types de CAG.
Selon un mode de réalisation, 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.
Par exemple, le charbon actif en grains (CAG) pouvant entrer dans le cadre de l’invention présentera typiquement une granulométrie allant de 300 à 2400 pm pour au moins 85 à 90% en poids des grains. Les dimensions indiquées sont celles du diamètre équivalent des grains pour un tamisage à sec ou pour un tamisage humide.
Le média adsorbant est mis en œuvre dans au moins un réacteur d’adsorption. L’unité de traitement d’un fluide dans le cadre de l’invention peut comprendre un ou plusieurs réacteurs d’adsorption, généralement au moins deux réacteurs d’adsorption.
Fluide à traiter
Le fluide à traiter dans le cadre de l’invention peut être de l’eau, en particulier une eau à potabiliser, mais aussi un effluent urbain ou industriel (notamment les lixiviats, qui sont les effluents liquides de stockage de déchets), avant rejet en milieu naturel ou encore d’effluents à potabiliser (tel que les eaux usées qui sont des effluents urbains) de manière directe ou indirecte (réutilisation d’eaux usées).
De préférence, le fluide à traiter est un liquide, tel que l’eau. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le procédé de l’invention est un procédé de traitement d’eau potable. L’eau à traiter peut être qualifiée d’eau brute, et peut par exemple être prélevée dans un cours d’eau, on parlera alors d’eau de surface, ou être prélevée à l’aide d’un forage, on parlera alors d’eau souterraine. L’eau à traiter peut également être un effluent d’origine urbaine (tel que les eaux usées autrement appelée eaux résiduaires urbaines) ou industrielle.
Dans le cadre de la présente invention, le terme « polluant » désigne aussi bien la matière organique que les micropolluants. Un micropolluant peut être défini comme une substance indésirable détectable dans l’environnement à très faible concentration (microgramme par litre voire nanogramme par litre). La présence de micropolluants dans l’eau est, au moins en partie, due à l’activité humaine (procédés industriels, pratiques agricoles ou résidus médicamenteux et cosmétiques). Le micropolluant se caractérise comme pouvant, à ces très faibles concentrations, engendrer des effets sur les organismes vivants en raison de sa toxicité, de sa persistance et de sa bioaccumulation, ou en raison de nuisances organoleptiques (goût ou odeur, notamment pertinent lorsqu’il s’agit de traiter de l’eau à potabiliser). Les micropolluants sont très nombreux (plus de 110 000 molécules sont recensées par la réglementation européenne) et variés. La variété des polluants permet de les classer selon leur origine, leur nature, ou encore selon leurs propriétés chimiques très différentes. Ainsi les micropolluants peuvent avoir une origine naturelle (tels que les composés issus de dégradation des sols, dont la géosmine ou le methylisobornéol ou MIB, ou les résidus bactérien), végétale (tels que les métabolites d’algues dont les microcystines), animale, ou humaine. Les micropolluants peuvent être classés selon leur nature chimique, tel que par exemple les composés organiques polaires, abrégés en POC (de l’expression anglaise polar organic compounds ) ou les composés organométalliques, abrégés en MOC (de l’expression anglaise « métal organic compounds »). Les micropolluants peuvent avoir des propriétés chimiques très différentes, tel que les détergents, les métaux, les hydrocarbures, les pesticides, les cosmétiques ou encore les médicaments. Le procédé de traitement de fluide proposé s’applique donc en particulier aux composés de types pesticides et aux métabolites associés. Ce procédé s’applique aussi particulièrement aux solvants. Ce procédé s’applique encore particulièrement aux résidus pharmaceutiques ou aux résidus d’activité industrielle. L’ensemble de ces catégories de polluants ou micropolluants sont ainsi spécifiquement concernés par la présente invention.
L’unité de traitement mise en œuvre dans le cadre de l’invention comprend au moins une étape d’adsorption de polluants contenus dans le fluide à traiter. Cette étape d’adsorption est réalisée à l’aide d’un adsorbant (ou média adsorbant).
Procédé de régénération Le procédé de régénération selon l’invention est mis en œuvre sur le site d’usage du ou des réacteurs d’adsorption, au sein de l’unité de traitement du fluide. Ainsi, l’invention permet de limiter voire de s’affranchir d’étapes de transport de média adsorbant à régénérer ou de média déjà régénéré.
Le procédé de régénération comprend au moins une étape de prélèvement d’au moins une partie du média adsorbant dudit au moins un réacteur d’adsorption.
Le prélèvement peut être mis en œuvre selon toute méthode bien connue de l’homme du métier. De préférence, le prélèvement de média adsorbant est effectué après un lavage du lit de média adsorbant.
Généralement, la partie de média adsorbant prélevée est introduite dans un réacteur de régénération avant l’étape de régénération. Lorsqu’il y a plusieurs réacteurs d’adsorption, le prélèvement d’une partie de média adsorbant peut être effectué sur tout ou partie des réacteurs, de préférence sur une partie des réacteurs d’adsorption.
Dans le cas où l’unité de traitement comprend plusieurs réacteurs d’adsorption, une partie de média adsorbant peut être prélevée dans un ou plusieurs des réacteurs d’adsorption, puis éventuellement mélangé pour l’étape de régénération chimique selon l’invention.
Ainsi, le procédé de régénération selon l’invention peut être mis en œuvre dans un ou plusieurs réacteurs de régénération, de préférence dans un unique réacteur de régénération.
De préférence, pour un réacteur d’adsorption, la partie de média adsorbant prélevée représente une quantité volumique inférieure ou égale à 50% du volume de média absorbant, de préférence 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.
De l’eau peut être utilisée afin d’aider au mouvement du média adsorbant depuis le réacteur d’adsorption jusqu’au réacteur de régénération, cette eau pourra être appelée « eau motrice ». Lorsque le fluide à traiter est de l’eau, cette eau motrice sera de préférence prélevée dans la ligne d’amenée du fluide en amont du réacteur d’absorption.
Tout ou partie de cette eau motrice pourra éventuellement être évacuée avant mise en œuvre de l’étape de régénération. En effet, l’homme du métier pourra adapter la quantité d’eau dans la solution de régénération si la totalité de l’eau motrice n’est pas évacuée avant l’étape de régénération.
Selon un mode de réalisation, l’étape de prélèvement est déclenchée de manière périodique selon une fréquence de régénération déterminée à l’avance.
Selon un mode de réalisation, l’étape de prélèvement est déclenchée à la suite d’une étape de détection d’un défaut de qualité du fluide à traiter en aval de l’étape d’adsorption, de préférence l’étape de détection comprend la détection d’un défaut de qualité par comparaison du niveau de polluants ou du nombre de polluants entre l’amont de l’étape d’adsorption et l’aval de l’étape d’adsorption.
Le procédé de régénération selon l’invention comprend 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, la solution de régénération consiste en de l’eau et de l’hydroxyde de sodium.
Selon un mode de réalisation, la concentration massique en hydroxyde de sodium dans la solution de régénération est inférieure ou égale à 20%, de préférence inférieure ou égale à 15%, de préférence encore va de 0,5% à 10%, voire de 1 ,0 à 5% ou de 1 ,2 à 2,0%.
Selon un mode de réalisation préféré, la solution de régénération circule à travers le média adsorbant, de préférence en circuit fermé.
De préférence, lors de l’étape de régénération chimique, 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.
Dans le cas où le fluide à traiter est de l’eau, l’eau de la solution de régénération peut provenir du fluide à traiter, grâce à une dérivation en amont du réacteur d’adsorption sur une ligne d’amenée de fluide à traiter.
A l’issue de la régénération chimique, la solution de régénération peut être éventuellement réutilisée pour une ou plusieurs autres étapes de régénération. En effet, les inventeurs ont découvert que l’étape de régénération peut être mise en œuvre à l’aide d’une solution de régénération ayant déjà été utilisée dans une étape précédente de régénération. Ainsi, selon un mode de réalisation, la solution de régénération mise en œuvre dans l’invention est choisie parmi une solution de régénération neuve (c’est-à-dire n’ayant pas subie de régénération) ou une solution de régénération ayant déjà été mise en œuvre dans une ou plusieurs étapes de régénération chimique, par exemple dans 1 à 4 étapes de régénération. Dans le cas où le procédé de traitement d’un fluide vise à éliminer des micropolluants, notamment des micropolluants difficilement adsorbables, l’étape de régénération peut selon un mode de réalisation particulier être mise en œuvre à l’aide d’une solution de régénération ayant déjà été mise en œuvre dans 1 à 4 étapes de régénération.
Selon un mode de réalisation, le ratio entre la masse en kg de média adsorbant à régénérer et le volume en litre de solution de régénération utilisée au total va de 1/20 à 20/1, de préférence de 1/15 à 2/1, voire de 1/10 à 1/1. Selon un mode de réalisation du procédé de régénération selon 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, qui typiquement circulera à travers le média adsorbant, de préférence dans le même sens que la solution de régénération. De préférence, la solution de rinçage comprend de l’eau, de préférence consiste en de l’eau. Lorsque le fluide à traiter est de l’eau, cette eau de rinçage sera de préférence prélevée dans la ligne d’amenée du fluide en amont du réacteur d’absorption.
Selon un mode de réalisation, le procédé de régénération comprend en outre une deuxième étape de rinçage à l’aide d’une deuxième solution de rinçage (différente de la première solution de rinçage) comprenant une solution acide. Cette étape de rinçage à l’acide permet de diminuer le pH. Lorsqu’elle est présente, cette étape de rinçage à l’acide est suivie d’une étape de rinçage à l’eau afin d’évacuer l’acide.
Selon un mode de réalisation, la ou les étapes de rinçage est(sont) mise(s) en œuvre par circulation de la solution de rinçage à travers le lit de média adsorbant, de préférence en continu. On parlera alors de rinçage dynamique.
Selon un mode de réalisation du procédé de régénération selon l’invention, 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, l’étape d’égouttage dure de 1 heure à 72 heures, de préférence de 5 heures à 48 heures, de préférence encore de 10 heures à 36 heures.
Pour cette étape d’égouttage, la solution de régénération peut être évacuée du réacteur de régénération, par exemple par drainage, puis le média adsorbant est maintenu dans le réacteur de régénération. Les inventeurs ont en effet observé que cette étape d’égouttage permettait d’améliorer encore davantage le procédé de régénération, notamment cette étape permet à la solution de régénération encore présente au sein du média adsorbant de continuer à régénérer le média adsorbant. Pendant l’égouttage, si une petite partie de la solution de régénération est égouttée du média adsorbant, cette petite partie de la solution de régénération peut être maintenue dans le réacteur de régénération.
Selon un mode de réalisation, le procédé de régénération selon l’invention comprend en outre une étape de régénération électrochimique du média adsorbant effectuée avant ou après ou pendant l’étape de régénération chimique.
Le média adsorbant régénéré est ensuite typiquement réintroduit dans au moins un réacteur d’adsorption. Lorsque l’unité de traitement comprend plusieurs réacteurs d’adsorption, le média adsorbant régénéré peut être introduit dans le même réacteur d’adsorption ou dans un réacteur d’absorption différent du média adsorbant prélevé.
Dans le cas où l’unité de traitement comprend plusieurs réacteurs d’adsorption, une partie de média adsorbant peut être prélevée dans plusieurs des réacteurs d’adsorption, puis mélangé pour l’étape de régénération chimique selon l’invention. Ainsi, le média adsorbant régénéré sera typiquement réintroduit dans un ou plusieurs des réacteurs d’adsorption desquels le média à régénéré a été prélevé.
Selon un mode de réalisation, la partie de média adsorbant prélevé présente un taux d’abattement en au moins un polluant cible allant de 40 à 80%. Le polluant cible peut être la matière organique globale ou un micropolluant spécifique. En effet, le procédé de régénération de l’invention est particulièrement avantageux lorsqu’il est mis en œuvre sur un média adsorbant faiblement usagé.
De préférence, le procédé de régénération selon l’invention est mis en œuvre de façon périodique et comprend une étape de contrôle de la fréquence de régénération en fonction de l’âge du média adsorbant. La fréquence entre deux cycles de régénération peut être identique ou différente.
De préférence, la fréquence de la mise en œuvre du procédé de régénération selon l’invention est ajustée en fonction de la qualité du média adsorbant, par exemple en fonction de l’âge du média adsorbant.
Le média adsorbant présente typiquement une certaine diminution de ces capacités d’adsorption du fait de son utilisation en tant qu’adsorbant de polluants. Cette diminution des capacités est généralement approchée par la notion de productivité, elle-même assimilée à l’âge de l’échantillon. L’âge de l’échantillon, assimilé à sa productivité, peut ainsi être compté en volume de lit traité (ou « bed volume treated » en anglais, plus couramment désigné par « bed volume », abrégé respectivement en BVT et BV). Le volume de lit traité correspond au volume de fluide traité, plus particulièrement de l’eau, par l’adsorbant rapporté au volume de l’adsorbant. Ainsi plus la productivité de l’adsorbant est élevée, plus l’adsorbant a traité de fluide, et plus il est usé, ou âgé, et alors on peut supposer que ses capacités d’adsorption ont diminué.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la qualité du média adsorbant est mesurée, typiquement suivie, afin de déterminer l’âge du média adsorbant qui peut être défini par le taux d’abattement réel en polluant et/ou par le volume de lit traité et/ou par l’indice d’iode.
Ainsi, le procédé de régénération selon l’invention permet de rajeunir le média adsorbant puisqu’après introduction d’une partie de média régénéré, le lit de média adsorbant du réacteur d’adsorption aura un âge plus jeune que le média adsorbant prélevé pour la régénération. La mesure de l’abattement réel en un polluant cible du média adsorbant peut être suivie afin de déterminer l’âge du média adsorbant.
De préférence, la partie de média adsorbant prélevé présente un taux d’abattement réel en au moins un polluant cible allant de 40 à 80%. Selon un mode de réalisation, le polluant cible est choisi parmi la matière organique et des micropolluants. De préférence, le micropolluant cible est choisi parmi l’atrazine et les dérivés de l’atrazine (tels que le deisopropylatrazine, hydroxyatrazine, desethylatrazine), le metolachlore, le metolachlore OXA, le metolachlore ESA, le metazachlore OXA, le chlortoluron, le diuron, le métaldéhyde.
Cette mesure de l’abattement en polluant peut en particulier être effectuée de manière directe par la comparaison des concentrations de polluants en amont et en aval d’un traitement d’un fluide à l’aide d’un échantillon d’adsorbant extrait. L’abattement en polluants peut aussi être mesuré de manière indirecte, par la mesure d’un niveau de polluants à l’aide par exemple d’une méthode de mesure d’indice d’iode ou encore par chromatographie, spectrométrie de masse ou spectroscopie de fluorescence (en particulier par HPLC, HPLC- HR ou HPLC-HR & MS). Ce niveau de polluants ainsi déterminé peut ensuite être corrélé à une concentration réelle de polluants, par exemple à l’aide d’abaques prédéterminés notamment pour chaque polluant.
Dans le cadre de la présente invention, un abattement réel en au moins un polluant allant de 40 à 80% signifie qu’à l’instant t considéré, 40 à 80% en concentration dudit polluant est adsorbé par le média adsorbant ayant la qualité de l’instant t.
Le procédé de régénération selon l’invention peut ainsi comprendre une étape de mesure de l’âge (réel) du média adsorbant et la durée avant la prochaine régénération ainsi que la quantité de média régénéré réintroduit dans un réacteur d’adsorption peuvent être déterminées en fonction d’un âge cible à atteindre pour ledit réacteur d’adsorption.
Le procédé de régénération selon l’invention peut ainsi comprendre le remplacement partiel du lit d’adsorbant avec de l’adsorbant d’âge jeune (régénéré) jusqu’à obtenir l’âge moyen cible déterminé pour le lit d’adsorbant. La quantité d’adsorbant d’âge jeune à ajouter est par exemple calculée à l’aide de la moyenne arithmétique de la quantité d’adsorbant usé restant dans le lit et de la quantité d’adsorbant d’âge jeune ajouté dans le lit.
Selon un mode de réalisation, pour déterminer un âge cible auquel renouveler le lit de charbon, l’abattement en polluants de l’adsorbant extrait rajeuni est qualifié d’ « abattement réel en polluants ». L’abattement est qualifié de réel en ce qu’il est déterminé sur la base d’un échantillon de l’adsorbant effectivement utilisé dans le procédé de traitement.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les mesures d’abattements en polluants du média adsorbant sont mises en œuvre par des tests d’adsorption en lit court. L’adsorption en lit court correspond à l’expression en anglais Short Bed Adsorber, abrégé en SBA.
Selon ce mode de réalisation, la fréquence de la régénération sera alors fixée en fonction du taux d’abattement en au moins un polluant cible. Le prélèvement de média adsorbant à régénérer pourra alors être déclenché dès que le taux d’abattement en au moins un polluant cible sera de 40 à 80%, de préférence de 50 à 70%. Selon un mode de réalisation, le polluant cible est choisi parmi la matière organique et des micropolluants. De préférence, le micropolluant cible est choisi parmi l’atrazine et les dérivés de l’atrazine (tels que le deisopropylatrazine, hydroxyatrazine, desethylatrazine), le metolachlore, le metolachlore OXA, le metolachlore ESA, le metazachlore OXA, le chlortoluron, le diuron, le métaldéhyde.
D’autres méthodes de mesure d’abattement réel en polluant peuvent être utilisées dans le cadre de la présente invention.
Selon un mode de réalisation, l’abattement réel en au moins un polluant est déterminé par une mesure et un suivi d’au moins un polluant présent dans le fluide à l’entrée du média adsorbant et une mesure et un suivi d’au moins un polluant présent dans le fluide à la sortie du média adsorbant.
Ainsi, il est possible, par exemple, de mettre en œuvre un analyseur en continu de type chromatographie liquide ou gaz, tel qu’un capteur de composés organiques volatiles (COV) en ligne, à l’entrée et à la sortie du réacteur comprenant le média adsorbant. Selon ce mode de réalisation, le ou les polluants suivi(s) peuvent être choisi(s) parmi les pesticides, métabolites, solvants, résidus industriels, et des combinaisons de ceux-ci. Le document US2019383779 décrit un procédé de traitement et de suivi en ligne de polluants.
Des analyses régulières, par exemple par chromatographie liquide ou gazeuse couplée à une spectrométrie de masse, sur le fluide à l’entrée et sur le fluide à la sortie peuvent être mise en œuvre afin de comparer l’évolution de la teneur en au moins un polluant.
Ainsi, la différence de concentration en au moins un polluant dans le fluide à l’entrée et dans le fluide à la sortie permet ainsi de quantifier un abattement réel du/des polluants suivi(s).
Alternativement ou en plus, l’abattement réel en au moins un polluant peut être quantifié via le suivi d'une unité pilote (colonne de filtration adsorption avec le même média adsorbant que l’unité industrielle) alimentée en parallèle de l'unité industrielle, mise en place et dédiée spécifiquement, au suivi de la différence de qualité du fluide entre l’entrée et la sortie de ce lit pilote et/ou de la qualité du media de ce lit pilote. L’âge du média adsorbant peut être déterminé à partir des capacités d’adsorption théorique pour un volume de lit traité.
Selon un mode de réalisation, l’âge cible va de 20000 à 100000 BVT, de préférence de 30 000 à 75 000 BVT, de préférence encore de 40 000 à 60 000 BVT. Il conviendra de remettre à zéro le BVT à l’issue de chaque mise en œuvre du procédé de régénération selon l’invention.
Selon ce mode de réalisation, la fréquence de la régénération sera alors fixée en fonction du volume de lit traité. Le prélèvement de média adsorbant à régénérer pourra alors être déclenché dès que le volume de lit traité du média adsorbant sera de 20 000 à 100 000 BVT, de préférence de 30000 à 75000 BVT, de préférence encore de 40000 à 60000 BVT.
La mesure du volume de lit traité peut être couplée à la mesure du taux d’abattement réel, et éventuellement à la quantité du fluide à traiter.
L’indice d’iode peut également être mesuré afin de déterminer l’âge du média adsorbant. Cet indice d’iode est la quantité en milligramme d'iode adsorbée par gramme d’adsorbant et sert à quantifier le pouvoir adsorbant d’un média adsorbant. Par exemple pour un adsorbant neuf, l’indice d’iode peut être supérieur à 950 ou 1000 mg/g (tel que pour le charbon actif préféré). A l’inverse pour un adsorbant usagé, l’indice d’iode peut être inférieur ou égal à 500 mg/g. La régénération de l’adsorbant peut alors amener à recouvrer un indice d’iode de préférence supérieur à 600 mg/g ou plus préférentiellement supérieur à 700 mg/g.
Selon ce mode de réalisation, la fréquence de la régénération sera alors fixée en fonction de l’indice d’iode du média adsorbant. Le prélèvement de média adsorbant à régénérer pourra alors être déclenché dès que l’indice d’iode sera dans la gamme allant de 500 à 800 mg/g.
Dans le cadre de la présente invention, l’indice d’iode peut être déterminé selon la norme ASTM D4607.
D’autres indices peuvent être utilisés pour déterminer l’âge du média adsorbant à régénérer. Parmi ces autres indices, on peut citer par exemple l’indice de bleu de méthylène, l’indice de phénol, l’indice de mélasse, l’indice acide tannique, le suivi de colorant acetoxime. Ces autres indices sont déterminés par une mesure sur un échantillon de média adsorbant.
Ainsi, si l’indice de bleu de méthylène du média adsorbant est entre 80 et 120 ml/g, alors ledit média adsorbant peut être considéré comme un média adsorbant d’âge jeune devant être régénéré dans le cadre de l’invention.
L’indice de bleu de méthylène du média adsorbant peut être déterminé selon toute méthode connue de l’homme du métier. Si l’indice d’acétoxime du média adsorbant est entre 80 et 160, alors ledit média adsorbant peut être considéré comme un média adsorbant d’âge jeune devant être régénéré dans le cadre de l’invention.
L’indice d’acétoxime du média adsorbant peut être déterminé selon toute méthode connue de l’homme du métier.
Si l’indice de mélasse du média adsorbant est entre 50 et 150 mg/G, alors ledit média adsorbant peut être considéré comme un média adsorbant d’âge jeune devant être régénéré dans le cadre de l’invention.
L’indice de mélasse du média adsorbant peut être déterminé selon toute méthode connue de l’homme du métier.
Procédé de traitement d’un fluide
L’invention concerne également un 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’un réacteur d’adsorption, ledit procédé de traitement comprenant au moins une mise en œuvre d’un procédé de régénération selon l’invention.
Typiquement, le procédé de traitement comprendra également au moins une phase d’arrêt, ladite au moins une phase d’arrêt comprenant de préférence une séquence de lavage du média et éventuellement la mise hors production de l’unité et une mise en œuvre du procédé de régénération selon l’invention.
Ledit procédé de régénération selon l’invention peut être mis en œuvre pendant au moins une phase de production ou une éventuelle phase d’arrêt de l’unité de traitement. En effet, si le débit lors de l’extraction de média adsorbant n’est pas trop élevé (par exemple grâce à un hydroéjecteur), alors il est possible de mettre en œuvre le procédé de régénération pendant une phase de production.
Les caractéristiques du fluide, du média adsorbant et de l’unité de traitement définies dans le cadre du procédé de régénération sont valables pour le procédé de traitement d’un fluide selon l’invention. Ainsi, de façon préférentielle, 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. Également, de façon préférentielle, le fluide à traiter est de l’eau.
Selon un mode de réalisation, le procédé de traitement selon l’invention comprend en outre au moins une phase d’arrêt dans laquelle le lit de média adsorbant est lavé à l’aide d’une solution de lavage. Selon un mode de réalisation, le procédé de traitement d’un fluide comprend une étape de contrôle de la qualité du média adsorbant, par exemple par mesure de l’âge du média adsorbant.
Selon un mode de réalisation, le procédé de traitement selon l’invention 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.
De préférence, le procédé de traitement selon l’invention comprend une mesure du volume de lit traité par le média adsorbant qui permet de déclencher le procédé de régénération.
Selon ce mode de réalisation, la fréquence de la régénération sera alors fixée en fonction du volume de lit traité. Le prélèvement de média adsorbant à régénérer pourra alors être déclenché dès que le volume de lit traité du média adsorbant sera de 20 000 à 10 0000 BVT, de préférence de 30000 à 75 000 BVT, de préférence encore de 40 000 à 60000 BVT.
La mesure du volume de lit traité peut éventuellement être couplée à la mesure du taux d’abattement réel, et éventuellement à la quantité du fluide à traiter.
Selon un mode de réalisation, le procédé de traitement d’un fluide selon l’invention est mis en œuvre dans le cadre d’un procédé de traitement par charbon actif par flux ascendant, tel que divulgué dans le document FR 3003477, précédemment cité, et auquel il est renvoyé.
Selon un mode de réalisation, le procédé de traitement d’un fluide selon l’invention est mis en œuvre dans le cadre d’un procédé de traitement par charbon actif par flux descendant.
La présente invention peut également mettre en œuvre, en parallèle de l’unité de traitement, une unité pilote dans laquelle le même fluide à traiter circule dans un échantillon du même média adsorbant. Ladite unité pilote comprendra ainsi typiquement au moins un moyen de mesure de l’âge du média adsorbant, ledit moyen de mesure de l’âge peut ainsi être mis en œuvre sur le média adsorbant ou sur le fluide traité (à la sortie du média adsorbant de l’unité pilote). L’unité pilote sera ainsi très représentative de l’unité de traitement « réelle » et permettra alors de déterminer l’âge du média adsorbant et en fonction de l’âge, de déclencher une étape régénération telle que définie dans l’invention pour l’unité de traitement selon l’invention.
Unité de traitement d’un fluide
L’invention concerne également une unité de traitement d’un fluide pour la mise en œuvre du procédé de traitement 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.
Typiquement, 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.
Les caractéristiques du fluide, du média adsorbant et de l’unité de traitement définies dans le cadre du procédé de régénération sont valables pour l’unité de traitement d’un fluide selon l’invention. Ainsi, de façon préférentielle, 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, l’unité de traitement comprend au moins deux réacteurs d’adsorption, de préférence au moins trois réacteurs d’adsorption. Selon ce mode de réalisation à plusieurs réacteurs d’adsorption, de préférence, l’unité de traitement comprend un unique réacteur de régénération.
Selon un mode de réalisation, l’unité de traitement comprend une cuve destinée notamment à la préparation de la solution de régénération, ladite cuve comprenant typiquement des moyens de chauffage permettant de chauffer la solution de régénération avant le contact avec le média adsorbant à régénérer.
De préférence, la cuve de préparation de la solution de régénération alimente le réacteur de régénération. L’unité de traitement selon l’invention peut comprendre une boucle de circulation entre la cuve de préparation de la solution de régénération et le réacteur de régénération.
Lorsque la régénération est terminée, la cuve de préparation de la solution de régénération peut être vidée et remplacée par la solution de rinçage (mise en œuvre dans le cadre du procédé de régénération selon l’invention).
Selon un mode de réalisation, l’unité de traitement comprend des moyens de mesure de l’âge du média adsorbant. De préférence, lesdits 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.
EXEMPLES Exemple 1 : Procédé de traitement selon l’invention
Un procédé de traitement est par exemple mis en œuvre avec les caractéristiques suivantes : Réacteur(s) d’adsorption o Débit total = 1000-1200 m3/h et vitesse 10-15 m/h ; o 4 réacteurs de charbon actif en grains (CAG) de 20 m2 chacun et 30 m3 de CAG chacun ; o Temps de contact de 6 à 9 minutes ; o VV cible maximum = 50 000 VV (âge du media permettant d’adsorber micropolluants visés et garantir/maitriser qualité eau sortie réacteur) ; o Extraction de CAG de 4%vol tous les 8 jours => 48 000 VV ± 1000 VV ; Réacteur(s) de régénération :
1 ,2 m3 de CAG - soit environ 0,8 m2 (diamètre 1 m) pour 1 ,5 m de hauteur,
Décalage des extractions entre les réacteurs = environ 2 jours.
La [Fig. 1] est non limitative et illustre un mode de réalisation d’un procédé de traitement selon l’invention :
A. Fonctionnement en filtration :
L’eau à l’entrée (EE) du média adsorbant (CAG par exemple) est introduit dans au moins un réacteur de CAG 1 , 2, 3, 4, passe au travers d’au moins un lit de charbon actif et sort par la ligne ES (eau de sortie).
B. Prélèvement du CAG (CAGp) d’au moins un des réacteurs de CAG 1 , 2, 3, 4, typiquement après une étape de lavage pour extraire du media du lit homogénéisé par lavage/brassage air à l’aide de l’eau dit motrice (EM). 100-150 g/l de CAG peuvent être prélevé.
C. Régénération dans le réacteur de régénération 5 :
Le temps de contact média/solution régénérante est de 1 heure en circuit fermé, illustré par la circulation (Ce) et la recirculation (Rc). La température de la solution de régénération est de 40°C (à l’aide d’une résistance thermique 10 par exemple) dans un dispositif de préparation de la solution de régénération 6, et la solution de régénération consiste en de la soude 8 à 1 ,7% (préparée par exemple avec de l’eau déminé 9).
A l’issue de la régénération, la solution régénérante peut être vidangée vers le rejet Rj (F), ou dirigée vers une cuve de stockage 7 pour réutilisation ultérieure.
Typiquement, le média adsorbant est ensuite « égoutté » en statique de préférence pendant 48h (temps décalage entre 2 extractions).
D. Rinçage (R):
Le média adsorbant régénéré, dans le réacteur de régénération peut être rincé, de préférence avec l’eau du site (EE, avant CAG).
Le rinçage peut être effectué par contact en dynamique (circulation ouverte) par passage de 2x 7 volumes d’eau par volume de CAG.
A l’issue du rinçage, l’eau de rinçage peut être évacué vers le rejet Rj (F)
E. Le média en mode « humide » après l’étape de rinçage est ensuite réinjecté (CAGr) par exemple via hydro- injection avec l’eau du site (EE avant CAG) dans au moins un réacteur d’adsorbant 1, 2, 3, 4, identique ou différent du réacteur d’adsorption d’où est prélevé le média à l’étape (B).
Exemple 2 : Tests de régénération Protocole :
Ces tests ont été mis en œuvre avec un média adsorbant de type CAG ayant un âge d’environ 50 000 VV.
Les solutions de régénération sont obtenues par dilution d’une solution de soude à 35%. On introduit 100 g de CAG à régénérer avec 800 mL de la solution préparée dans une bouteille de 1 L (sauf pour l’exemple « effet du ratio masse de CAG/volume de solution régénération » où la quantité de solution est de 200, 500 ou 800 mL). Les bouteilles sont placées dans un agitateur rotatif où elles sont mélangées à une vitesse d’environ 15 tours par minute.
Pour tous les tests, 100 g de CAG sont pesés. 100 g de CAG drainé correspond à entre 100 et 125 mL selon le degré d’humidité du CAG.
Après régénération il est possible de rincer le CAG pour éliminer la soude pouvant encore potentiellement agir au sein du média, mais surtout pour diminuer le pH de l’eau en sortie du filtre ou encore éliminer des pores de CAG, les composé dissous désorbés.
Deux façons de rincer sont étudiées dans ces tests : le rinçage statique et le rinçage en circulation. Dans les deux cas le CAG est mis en contact avec un certain volume d’eau de forage ou d’eau déminéralisée, une ou plusieurs fois.
• Rinçage statique : le CAG est placé dans une bouteille d’un litre avec de l’eau, sans mouvement pendant plusieurs heures.
• Rinçage en circulation : le CAG est placé dans une colonne avec de l’eau. L’eau est pompée par le haut de la colonne puis réinjectée dans le bas de la colonne (ou évacuée) via une pompe péristaltique. La pompe est configurée pour délivrer un débit correspondant à une vitesse équivalente à celle du pilote (15 m/h).
Le SBA, ou Short Bed Adsorber Adsorber est un test d’adsorption sur CAG non broyé, en mini-colonnes, dans des conditions de mise en œuvre proches de celles appliquées à échelle pilote. Du CAG, neuf, usagé ou régénéré est placé dans des cartouches à travers desquelles passe de l’eau brute dopée en micropolluants (matrice d’alimentation). L’eau d’entrée et l’eau de sortie de chaque cartouche est analysée pour déterminer l’abattement des micropolluants par le CAG, caractérisant ainsi les capacités d’adsorption du CAG testé. La pompe péristaltique permet le passage de l’eau à vitesse fixée pour un temps de contact visé dans la colonne, en flux ascendant ou descendant.
Pour que les conditions du test SBA soient représentatives de celles du site il faut de préférence maintenir un temps de contact équivalent, utiliser la même matrice d’entrée et faire passer un volume minimum de 200 VV.
L’eau brute en entrée du SBA est dopée à 2,5 pg/L pour des micropolluants, de type pesticides ou métabolites : Métolachlore OXA Métazachlore ESA, Alachlore OXA, Métolachlore ESA. L’eau est transférée vers les cartouches de CAG, et est analysée à leur entrée et à leur sortie. Pour chaque prélèvement la concentration en micropolluants et en matière organique (COD et l’absorbance UV) est mesurée.
Les concentrations des eaux en entrée et en sortie du média témoin (CAG avant régénération, partiellement saturé pour l’adsorption de certains micropolluants) et du média de référence (CAG neuf) sont aussi analysées pour déterminer le taux d’abattement, le coefficient d’efficacité (RE) et le coefficient d’efficacité maximale de régénération (RE max) pour les micropolluants et la matière organique.
Les 4 micropolluants cités ont été choisis car ils sont faiblement adsorbables, c’est-à-dire qu’ils sont associés à des percées de filtres à CAG pour des productions ou âge de media comprises entre 50 000 et 100 000 VV.
La matière organique (MO) n’est pas nocive en elle-même mais a de nombreuses conséquences sur le traitement et l’aspect de l’eau. Elle est, par réaction avec des oxydants (ozone, chlore...) à l’origine de sous-produits de désinfection, elle donne une couleur à l’eau et est susceptible de saturer les médias filtrants.
En concurrence avec les micropolluants (concentration du microgramme par litre), la MO (concentration de l’ordre du milligramme par litre) s’adsorbe elle aussi sur le CAG et peut boucher l’accès à certains pores.
Il est donc utile de réduire la matière organique pour éviter de saturer le CAG, la MO est suivie par analyse en spectroscopie UV (à 254 nm) et mesure du COD (Carbone Organique Dissout). Plus les valeurs d’UV et de COD sont élevées, plus la MO est présente.
Le COD est mesuré après passage à travers un filtre (COT-mètre).
Evaluation des performances Le coefficient de récupération d’efficacité de régénération (RE) a été choisi, pour quantifier la performance de la régénération du CAG, vis-à-vis de l’adsorption de la MO et des micropolluants suivis dans le projet. Il est calculé à partir de l’abattement du composé suivi, sur le CAG régénéré et sur le CAG témoin. Ces grandeurs sont donc propres à chaque micropolluant (A).
L’abattement d’un composé : A =
Figure imgf000023_0001
avec Co la concentration du composé à l’entrée du
Figure imgf000023_0002
filtre de CAG et C la concentration du composé à la sortie du filtre de CAG.
Le coefficient d’efficacité de régénération RE = AQAG REGEWERE avec A l’abattement d’un
ACAG TÉMOIN composé.
Le coefficient maximal d’efficacité de régénération RE max = Acag REGEWERE ACAG NEUF
Pour interpréter les résultats, le RE du CAG régénéré est comparé à la borne RE = 100% et au RE max pour un micropolluant donné suivant les indications :
• Si RE < 100% le CAG régénéré a vu sa capacité d’adsorption diminuer.
• Si RE = 100% la régénération n’a eu aucune influence sur la capacité d’adsorption.
• Si RE > 100% le CAG régénéré a vu sa capacité d’adsorption augmenter.
• Si RE = RE max, la capacité d’adsorption retrouvée est équivalente à celle du CAG neuf. Cela correspond à la valeur maximale possible.
Effet de la nature de l’eau
Une étape de régénération telle que décrite dans cet exemple a été mise en œuvre pendant 7h, avec une solution de soude concentrée à 1,7% en utilisant soit de l’eau déminéralisée soit de l’eau de forage (eau du site à traiter). Le coefficient d’efficacité RE a été déterminé pour différents polluants et est représenté sur la [Fig. 2]
Les résultats montrent que la nature de l’eau a peu d’influence sur la régénération. Ainsi, de préférence, la solution de régénération mise en œuvre dans l’invention comprend de l’eau provenant du site de traitement, par exemple du fluide à traiter dans le cas où le fluide à traiter est de l’eau, telle que de l’eau de forage.
Effet de la concentration en soude
Une étape de régénération telle que décrite dans cet exemple a été mise en œuvre pendant 7h, avec une solution de soude concentrée à 1 ,7% et 15,2%. Le coefficient d’efficacité RE a été déterminé et est représenté sur la [Fig. 3] Les résultats de la Fig. 3 montrent qu’il y a une très faible différence entre une concentration de 1,7% et une concentration de 15,2%. Effet du ratio masse de CAG/volume de solution régénération
Une étape de régénération telle que décrite dans cet exemple a été mise en œuvre avec 100g de CAG et différents volumes de solution régénérante à 1 ,7% : 200 ml_, 500 ml_ et 800 ml_. Le coefficient d’efficacité RE a été déterminé et est représenté sur la [Fig. 4] Les résultats de la Fig. 4 montrent que le volume de solution régénérante a peu d’influence sur la régénération. Ainsi, le procédé présente l’avantage de pouvoir être mis en œuvre avec une quantité restreinte de solution de régénération, diminuant ainsi les réactifs et les rejets.
Effet du temps de contact
Une étape de régénération telle que décrite dans cet exemple a été mise en œuvre avec différents temps de contact soude/CAG sous agitation), avec une solution régénérante à
I ,7%. Le coefficient d’efficacité RE a été déterminé et est représenté sur la [Fig. 5] Les résultats de la Fig. 5 montrent que la durée de régénération a peu d’influence sur l’efficacité de la régénération.
Effet du rinçage
L’effet du rinçage après l’étape de régénération a été évalué.
Un rinçage statique a été mis en œuvre pendant 7h (après une régénération de 7h avec une solution à 1,7%). Le pH de la solution de rinçage (eau déminéralisée) diminue lorsque le nombre de VV de rinçage augmente. Ainsi, pour 2VV, le pH est de 10,5, pour 5VV, le pH est de 9,5 et pour 10VV, le pH est de 9. Le coefficient d’efficacité RE a été déterminé et est représenté sur la [Fig. 6] Les résultats de la [Fig. 6] montrent que le rinçage a peu d’influence sur l’efficacité de la régénération.
Un rinçage dynamique avec une circulation fermée a été mis en œuvre pendant 7h (après une régénération de 7h avec une solution à 1,7%). Le pH de la solution de rinçage (eau du site) diminue lorsque le nombre de VV de rinçage augmente. Ainsi, pour 2VV, le pH est de
I I , pour 5VV, le pH est de 9,5 et pour 10VV, le pH est de 9.
Effet de l’eau de rinçage
Un rinçage statique a été mis en œuvre avec de l’eau déminéralisée ou de l’eau du site de 10VV pendant 7h (après une régénération de 7h avec une solution à 1 ,7%). Le coefficient d’efficacité RE a été déterminé et est représenté sur la [Fig. 7]
Un rinçage dynamique (circuit fermé) a été mis en œuvre avec de l’eau déminéralisée ou de l’eau du site de 10VV pendant 7h (après une régénération de 7h avec une solution à 1 ,7%). Le coefficient d’efficacité RE a été déterminé et est représenté sur la [Fig. 8] Les résultats des Fig. 7 et Fig. 8 montrent que la nature de l’eau de rinçage a peu d’influence sur l’efficacité de la régénération. Ainsi, selon un mode de réalisation préféré de l’invention, l’eau de rinçage est l’eau du site (eau de forage) provenant du fluide à traiter.
Effet d’une étape d’égoutage
Les inventeurs ont découvert qu’une étape d’égouttage (temps d’attente) avant l’étape de rinçage ou le test SBA pouvait être mise en œuvre afin d’améliorer l’efficacité de la régénération.
Un test SBA a été mis en œuvre immédiatement après une régénération de 1h avec une solution régénérante de 1 ,7% et 24h après cette régénération afin d’évaluer l’effet de l’étape d’égouttage. Le coefficient d’efficacité RE a été déterminé et est représenté sur la [Fig. 9] Les résultats de la Fig. 9 montrent qu’attendre 24h avant de faire un test SBA sur l’échantillon permet de retrouver une meilleure capacité d’adsorption que lorsqu’il est immédiatement testé en SBA. Ce résultat laisse penser que la soude au sein du media « égoutté » continue d’agir durant cette phase statique après celle initiale de contact soude/media sous agitation. La méthodologie de test SBA applique un temps de stabilisation de l’échantillon de 200 VV qui s’apparente à un rinçage du media testé.
Une étape de rinçage a été mise en œuvre immédiatement après une régénération de 1h avec une solution régénérante de 1 ,7% ou une étape de rinçage a été mise en œuvre 24h après une régénération de 1h avec une solution régénérante de 1 ,7%. Le coefficient d’efficacité RE a été déterminé et est représenté sur la [Fig. 10] où le résultat sans rinçage avec un SBA immédiat est également indiqué. Les résultats de la Fig. 10 montrent qu’une étape d’égouttage avant étape de rinçage rend la régénération plus efficace.
L’invention propose ainsi un procédé de régénération efficace, mettant en œuvre une quantité réduite de réactifs et pouvant utiliser l’eau du site comme solution de rinçage et/ou dans la solution de régénération. En particulier, la concentration en soude peut être inférieure à 2% dans la solution de régénération, en particulier lorsque le procédé de régénération comprend une étape d’égouttage (attente) avant rinçage.

Claims

REVENDICATIONS
1. 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, ladite partie de média adsorbant représente une quantité volumique inférieure ou égale à 50% du volume de média absorbant, 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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 30% du volume de média absorbant, de préférence une quantité volumique allant de 1 à 10% du volume de média adsorbant.
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, 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.
10. 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.
11. 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 20000 à 100000 BVT, de préférence de 30000 à 75000 BVT, de préférence encore de 40 000 à 60 000 BVT et/ou un indice d’iode allant de 500 à 800 mg/g.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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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