BE417626A - - Google Patents

Description

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  Procédé pour l'épuration des eaux. 



   Suivant l'invention, on utilise pour l'épuration deeaux un matériau filtrant constitué par la dolomie réagissant basiquement, l'emploi de ce matériau assurant au procédé   vis-à-vis   dessubstancesfiltrantes et desprocédéscourants lesavantageséconomiqueset techniquesdécrits plus loin. 



   Il est courant de filtrer l'eau, en lui faisant traverser descouchesappropriéesde marbre (carbonate de calcium) etde magnésie (carbonate de magnésium) en vue d'un-: désacidifiction de l'eau par la liaison de l'acide carbonique agressif libre contenu dans l'eau, qui produit dessolutions ferrugineusess et par conséquent de la rouille et descorrosions, dans lestuyau-   teries,   récipients, etc. an fer.

   Le carbonate de calcium n'est soluble dans l'eau qu' à une proportion de 13   mgr/1 ,   corre   ::;pondant   à 7, 28 mgr/litre d'oxyde de calcium pour une dureté de l'eau en carbonate de   1,3 fr. ;   cette substance est donc d'une solubilité extrêmement faible, de sorte que les installations de filtration 

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 de ce genre exigent dessuperficies considérables afin d'arri-   ver ,   une désacidification de l'eau. 



   La préparation d'eaux dites de " compensation " qui se trouvent dans l'équilibre chaux-acide carbonique est, pour la plupart des eaux, impossible à réaliser par désacidification   avec du marbre ou avec de la magnésie e c omme le démontrent les s   expériences faites au cour de   longues  années. 



   .Par contre,   l'emploi   comme matériau filtrant de dolomie concassée caractérisée par sa réaction basique, même avec des vitesses s de   fii tration   beaucoup plu grandes que celles qu'il est possible d'adapter au système au marbre si on veut lui laisser l'efficacité nécessaire, permet   dans l'eau   la neutrali- sation totale de l'acide carbonique corrosif (promoteur de la rouille) ainsi que le démontrent les chiffres suivants, résultant d'essais effectués : 
On a procédé à la filtration d'eaux soumises à   l'essai   sur de la dolomie granulée à réaction basique, ayant la composition suivante :

     E ssai A.   CaO 43,4%   Essai B.   CaO 35, 4 %
MgO   15,6 %   MgO 25,45%
CO2   34,04%   CO2 27,77%
H20   6,96%   H2O   1-1,37%   De essais comparatifs : avec 1 ) du marbre en   pouàre ;   
2 ) du marbre et de la magnésie en poudre (mélangésstoechio- métriquement ) ; 
3 ) de la dolomie selon l'analyse A ; 
4   ) de la dolomie selon l'analyse B ; ont été effectués, d'âpres   la   méthode au marbre de   Reyer   pour la détermination de l'acide carbonique, avec une eau ayant la com - position de l'analyse suivante : dure té due à la présence de carbonate 3,5    Fr.   dureté totale 6,6  Fr. dureté permanente 3,1  Fr. 



   CO2 libre   24,2'  mgr/litre. 



   Valeur pH 6,5 

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 ce qui a donné les résultats suivants : l ) filtration sur du marbre du CO2 4, 3   mgr/l., dont     2,9   mgr/1 étaient encore agressifs dureté carbonique : 8,22  Fr. 



  Valeur-pH 7,5 2 ) filtrantion sur du marbre et de la   magnésie   en poudre : même s ré sul tat   s que   sub   1 " )   5 ) filtration sur de la dolomie suivant l'analyse A : CO2 libre 0   Alcalité   due à la présence de phtaléine du phénol 3,5  Fr Dureté carbonique 8,72  Fr. 



  Valeur pH 9,2 4 ) filtration sur de 1 a dolomie   suivant '  analy se CO2 libre 0 Alcalité due à la présence de phtaléine du phénol 3,24  Fr. 



  Dureté carbonique 8,47  Fr. 



  Valeur pH   9,2     Le résultats s su s-indiqué obtenus au cours des s e ssai s   démontrent clairement qu'une désacidification de l'eau s'effectur beaucoup plusrapidement et beaucoup plus efficacement à l'aide de la dolomie réagissant ba siquement que cela n'est po s- sible à l'aide du marbre ou d'un mélange de celui-ci avecde 1 a magnésie. 



   L'eau désacidifiée à l'aide desdeux substancesde filtration nommées en dernier lieu contenait encore 2,9   mgr/l.   d'acide carbonique agressif, empêchant la formation d'une couche protectrice, alors qu'en employant la dolomie aux mêmesconditions l'acide carbonique libre a été totalement   neutralisé ;   une alcalité due à la présence de phtaléine du phénol comportant 3,5  à 3,24  Fr. s'est même manifestée, provoquée par la formation de monocarbonate de magnésium. 



   Cette dureté due à la présence du mono carbonate de magné - sium a pour effet, dansun réseau de distribution d'eau rouillé 

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 par une réapparition nouvelle de l'acide carbonique, de neutraliser d'abord dans l'eau l'acide carbonique provoquant la rouille et, petit à petit, de détacher les parcelles des croûtes de rouille qui couvrent les parois, en leur permettant d'être éva-   cuées  facilement du réseau de distribution par le riçage.

   En même temps que la teneur en magnésium, la teneur en carbonate de calcium de la masse filtrante se dissout facilement et   participe   de façon très importante à la désacidification de l'eau ; elle contribue, de plus, à la formation dans lestuyauteries en fer ou autres, de la couche protectrice de rouille et de calcaire, chose possible seulement si l'eau se trouve en équilibre-chaux acide carbonique. 



   Par l'action basique du matériau (dolomie) utilisé suivant la présente invention, on transforme, simultanément à la désacidification de l'eau, la teneur en fer existant généralement sous forme de fer bicarbonaté, en fer   monocarbonaté,   c'est-à-dire que le   ferrobicarbonate   Fe(HCO3)2 se transforme en ferromonocarbonate Fe CO3, Il est un fait connu'que le Fe CO3, savoir le monocarbonate de fer ou le ferrocarbonate s'oxyde beaucoup plus facilement que le   Fe   (HCO3)2 = ferrobicarbonate ou fer bicarbonaté, c'est- à-dire qu'il est plusfacile à transformer en rouille et par con-   séquent,   il est plus susceptible d'être éliminé sous forme de précipité.

   Un autre avantage du procédé faisant l'objet de la présente invention réside aussi dans le fait que, grâce à l'emploi comme masse filtrante de la dolomie à réaction basique, on peut, sans addition de produits coagulants comme dans les autres   procé-   dés  de   déferrugination, obtenir cette déferrugination de   l'eau   parallèlement à sa désacidification. 



   La démanganisation de   l'eau   sr opère de façon analogue en ce sensque, par l'action de la dolomie à réaction basique, les sels de manganèse sont transformés en mangano-carbonatefacilement oxyoables, qui, à leur tour, sont oxydéss par l'oxygène en   hydrate   de bioxyde de manganèse, qui est retenu par le s grains du filtre 

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 sans qu'il soit nécessaire de recourir à un produit coagulant. 



   Less sab stancefiltrantes, utilisées suivant l'invention, comportant la dolomie réagissant basiquement, peuvent également être appliquéesavantageusement afin d'éliminer leplomb et le cuivre deseaux alimentaire s, industrielles et résiduaires. 



   Certaine eaux, particulièrement celle   s à   teneur d'acide carbonique agressif et d'oxygène, provoquant dans less tuyauteries, récipients, etc. en fer, en plomb et en cuivre, des solutions de ces métaux qui très souvent occasionnent des intoxications, ainsi qu' en témoignent les cas d'empoisonnement constatéspar exemple dans la ville de   Leipzig   pendant le années 1928/30, chez les personnes ayant   imprudemment   absorbé l'eau de distribution. Ces solutions de cuivre   provoquent   des empoisonnements des plaies du corps humain et donnent une teinte verdâtre à l'eau de lavage dès qu'on y additionne du savon. Comme on le sait, on utilise les solutions de cuivre pour la destruction des petits organismes, de algues et bactérie s deeaux alimentaire s. 



   On introduit donc artificiellement dans ce cas, dessolu tiens de cuivre dans l'eau. Quoique le cuivre produise un effet fortement bactéricide, on utilise cependant très peu ce procédé de désinfection parce qu'il n'est pas possible d'enlever à nouveau le cuivre de l'eau par simple filtrat ion. 



   Toutefois,   c'est   là une opération qui réussit parfaitement par l'emploi comme masse filtrante de la dolomie à réaction ba-   cique.   Il a été démontré avec succèsqu'il est possible de rendre encore plus réactive la dolomie à réaction basique, en en écartant l'eau y liée chimiquement par une calcination appropriée de la matière première, à destempératures déterminées, opération par laquelle la teneur en Mg(OH)2 se transforme en MgO. 



   On peut également employer utilement une dolomie brute consistant en carbonate de calcium et carbonate de magnésium, et dont la teneur en ce dernier produit est transformée au moyen de calcination à destempératures appropriées en tout ou en partie 

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 en   Oxyde   de   magnésium,   tout en maintenant la teneur en carbonate de   calcium   pour éviter la formation de chaux vive. 



   Cesconstatations sont confirmée par les   résulta.!  d'essais effectuès cornue   suit :   a) On a   amené   sur un filtre chargé de dolomie à réaction basique, grahulée, une eau brute contenant 50 mg/l. d'acétate de cuivre. 



  Maglré   des    vitesses  de filtration très grande et différentes, l'eau filtrée n'a décelé aucune trace de cuivre. 



   Tousles bacilles et malpropretés organiques   contenus   dans l'eau ont été détruits par la solution de cuivre et l' hydroxyde de cuivre non soluble qui s'est formée au cours de la filtration sur la dolomie a été retenu par la masse filtrante.   L'épuration   d'eaux usées de laiterie, par exemple, s'effectue aussi facilement que la description qui   vient   d'être faite. b) on   a   amené sur un filtre chargé de dolomie granulée, à réac- tion basique, une eau brute contenant 40 mg/1. d'acétate de plomb. 



  Malgré une vitesse de filtrat! on très grande,   l'eau   filtrée n'a décelé aucune trace de plomb. Le plomb dissous a été transformé en oxyde de plomb insoluble au cours de la filtration de l'eau et retenu sur la masse filtrante. 



   L'emploi de la dolomie à réaction basique comme masse   fil -   trante empêche non seulement la dissolution du cuivre et du plomb dans les eaux agressives, mais permet également d'écarter de l'eau le plomb et le cuivre lorsque ces métaux y sont ajoutés comme dans le cas ci-dessus ou lorsqu'ils s'y trouvent à   l'état   de solution. 



   La dolomie à teneur d'oxyde de magnésium utilisée comme masse filtrante peut être imprégnée de solutions de sels de cuivre,   d'argent,   ou d'autres métaux, ce qui provoque la formation deshydrates correspondants, insolubles, qui, lors de la filtration d'eaux polluées, détruisent entièrement tous les bacille s et matières organiques y contenus, dégerminisant ainsi   l'eau   sans que   l'on   puisse constater dans l'eau filtrée ne fût-ce que de s trace s de s sel s de métaux employés.

   un autre avantage ou 

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 procédé   c'est-à-dire   de l'utilisation de dolomie basique comme masse filtrante réside dans la possibilité d'éliminer de l'eau 1 e chlore et   l'oxygène,   en ce sen s que la matière filtrante est mélangée à deux métaux se présentant sous forme de grains ou autre, à potentiel différents contre l'hydrogène La matiere filtrante absorbe au contact de l'eau, l' hydroxyde de magnésium et, d'après sa teneur en acide carbonique, également le carbonate de magnésium qui s'y trouvent présentssous la forme soluble, de sorte que l'eau prend un caractère   al cal in.   Tandiss que l'eau à traiter pénètre la masse filtrante, la valeur pH de l'eau se modifie de telle fagon que l'eau primitivement acide ou se trouvant dans l'équilibre chaux-acide carbonique,

   augmente lentement mai s progressivement sa valeur pH , jusqu'à ce que celle-ci atteigne la valeur d'environ 9 à une certaine profondeur de la masse fil trante. 



   On peut encore introduire dans la masse filtrante, par exemple sousforme de plaques perforées, deux matériaux métalliques différents, tels que le zinc, le fer, l'étain, le cuivre, etc. qui produisent lors de la filtration de   l'eau   une différence de potentiel et qui, en choisissant par exemple le fer et le cuivre à titre de couple polaire, produisent respectivement du ferrohydroxyde et de l'oxygène aux   pôles   de fer et de cuivre. 



   A l'état de formation, ce deux produitsexercent sur l'oxygène ou le chlore une action excessivement réductrice ; en la présence de l'oxygène il se forme alors de l'eau et du ferrohydroxyde, en celle de chlore il se forme du chlorure d'hydrogène et du ferrohydroxyde, le chlorure d'hydrogène se combinant avec l'oxyde de magnésium pour former le   chlorure   de magné sium.

   tandis que la différence de potentiel entre les divers métaux intercalés dans la masse filtrante favorise la dissolution de   l'hydroxyde   de fer et des réactions en résultant, dans les première couchesde masse filtrante entrant en contact avec l'eau, par alite du fait que la valeur pH de l'eau   affluante   se trouve encore en-dessous 

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 de huit, une dissolution de fer est impossible dans les couche s inférieures s de la masse fil trante, la râleur pH étant trop élevée et la différence de potentiel provoquant la dissolution du fer devenant ainsi inexistante.

   Selon les publications de 
 EMI8.1 
 rillmanns & Klarmann (Zeitschrift fur angevrandte Chemie,Jahrga.ng   36,N      12-15)   le pouvoir de l'eau de dissoudre le fer se modifie , en l'absence totale   d'oxygène,   dans l'ordre inver sèment propor tionnel à la valeur pH, et approche une valeur minimum lorsque la valeur pH atteint environ 10. 



   Le s réactions chimiques se pordui   sant   dans le matériau fil-   trant   contenant de   l'oxyde   de magnésium se laissent exprimer par les équations suivantes : 
 EMI8.2 
 Z. - Fe + 2 H20 ::: He(OH)2 + 2 H. 



  2 H + 0 = H20 2 Fe(OFI)2 + 0 - H20 = 2 Fe(0$)3 II.- Fe + 2 H20 = Fe ( OH )2 + 2 lui 2 H + 2 01 = 2 Hcl H20 + 2 C1 = 2 HC1 + 0 
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 2 Fe (OH )2 + 0 + H20 2 Fe (OH )3 2 H01 + Mdgo = tgCl2 + H20   III.-   Le cuivre présent en même temps produit une différence de tension électrique ; l'oxyde de magné sium se dissout et augmente la valeur pH. 



   Lesessais effectués ont donné le résultat suivant : un filtre rempli de dolomie à réaction basique, mélangée de cuivre et de fer, a fonctiomé pendant 100 heures, alimenté par une eau d'essai ayant une dureté carbonique de 19.6  Fr. , contenant 15   mgr/l   d'acide carbonique et 10,5   mgr/l   d'oxygène. La vitesse de filtration était à peu près de 1,5 m/h, Le liquide filtré était clair et sans couleur. La teneur en oxygène était constamment de 
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 0, celle de fer U-1 met., l' al cal ité due à 1 a présence de phta-   léine   du phénol 3.92  Fr. en moyenne et la dureté carbonique 

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 11,93  Fr.

   De plus, on a éliminé complètement de l'eau, dans les mêmes conditions, jusqu'à 10   mgr/1.   de chlore libre. comme le démontrent les essais pratiques effectués, suivant l'invention, l'excédent de chlore peut être éliminé par la seule filtration sur la dolomie à réaction basique ; la masse filtrante absorbe le chlore libre, formant ainsi l'hypochlorure de magnésium qui n'influence pas défavorablement le   goût   de l'eau, tout en lui conservant son caractère stérile et   désinfectant.  

Claims (1)

1. REVENDICATION.

   Procédé consistant à filtrer l'eau pour les besoins alimen - taire s et indu striel s, en vue de 1 a dé saciduler, déferruginer, démangani ser, désinfecter, décolorer, pour en enlever les solu tions métalliques, l'oxygène et l'excès de chlore ainsi que pour former une couche calcaire protectrice desconduites, récipients, etc. en fer, contre la douille et la corrosion, caractéri sé par le fai t que : l ) on utilise de la dolomie à réaction basique, à titre de masse fil trante ; 2 ) on mélange la dol omie, à réaction basique, avec des solutions de sel s métalliques ;

   ;'CI) on mélange à la dolomie, à réaction basique, deux métaux d'un grain et d'une forme quelconque et ayant un potentiel différent par rappor t à l'eau ; 4 ) la dolomie à réaction basique peut être rendue plus réactive en la libérant de sa teneur d'eau ; 5 ) la dolomie à réaction basique transforme sa teneur de Mg(OH)2 en MgO ; 6 ) la teneur en carbonate de magnésium de la dolomie est transformé en tout ou en partie en Oxyde de magné sium, sans qu' il Y ait modification de sa teneur en carbonate de calcium.