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PROCEDE D'OXYDATION GATALYTIQUE DES EAUX RESIDUAIRES EPUREES La CHAUX. -
DESCRIPTION - EXPOSE.
Dans les procédés d'épuration des eaux résiduaires, dont spécialement les eaux d' égout des villes, à la chaux, on doit en règle générale,pour arriver aux meilleurs résultats d' épuration et à des précipités facilement filtrables, veiller en premier lieu à ce que l'eau à épurer ait avant et après son épuration une dureté permanente due à des. sels de calcium so- lubles.
Cette condition peut être remplie, soit de par la composition de l'eau à épurer, soit de par l'addition de sels de caloie solubles (par ex, du sulfate ou du chlorure de cal- cium), soit de par la présence ou l'addition de composés chi- miques pouvant, lors de l'addition de la chaux à l'eau, former des sels de calcium solubles donnant à l'eau une dureté per- manente due à des sels neutres de calcium (par ex, si l'eau est acide par un acide dont le sel de calcium correspondant est soluble,- 1 addition de chaux aura pour effet de neutrali- ser les¯ acides-et ¯ de produire ainsi les sels de calcium solu- bles correspondants, ou¯encore l'addition de sulfate de fer ou de sulfate d'aluminium à l'eau d'égout donnera lieu lors de ¯!'addition de chaux,
d'un coté aune¯production de sulfate
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de calcium gros3,uisant¯¯un dur¯et¯ pe.anentet et de l'autre coté au. hdroptles- aorrespondants--da-fer -ou d'aluminium),- --- - - - ---3LO-y-el=ant- c4--%-qui vient -'-être -dit au sujet de la '
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.nécessité d'une dureté permanente, on obtiendra, ensuite dans la généralité des cas-; de par l'addition d'une quantité suffisante de chaux, l'épuration maximum qu'on peut espérer, tout en ob- tenant des précipites facilement filtrables.
Il va toutefois de soi que la chaux n'est pas une panacée universelle d'épuration, et que notamment tous les com- posés organiques cris talloicles, dont les sels correspondants de calcium neutres oubasiques sont solubles (acétates,propionates, gluconates, aspartates, etc. de calcium), ou qui ne contractent pas du tout des combinaisons avec le calcium, ne peuvent être
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éliminés par précipitation directe par la chaux.
Toutefois, il importe de remarquer ici que le chaux ajoute à son action précipitante soit par formation directe de combinaisons calciques insolubles, soit par adsorption,coagula- tion et précipitation résultante de composés colloidaux, égale- ment une autre action moins apparente parce qu'elle ne s'accom- pagne pas toujours d'une formation de combinaisons calciques insolubles, mais néanmoins d'une très grande importance au point de vue épurations
Il s'agit de l'action de la chaux sur les autres composés organiques que ceux dont nous venons de causer;
Parmi ces composés il y en a qui ne donnent pas directement des composés insolubles avec la chaux ajoutée, mais qui sous l'influence du. milieu alcalin créé par cette dernière, voient leur composition chimique se modifier:
par exemple les phénomènes d'hydrolyse de la gélatine avec formation de compo-¯ ¯
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ses réducteurs, la transformation clés sucres r6dnoteura-(iluçoze, le10se1etc.) en acide galactonique ¯et -Zl'g.31¯:lQ.e - formation des aldéhdes en aci3e et a1ç91ctospnart-¯- - Ces phénomènes chimiques qui ont en général pour conséquence la formatiou- -d-1- acides organqueB--ens.ui.te-1l8utrali- sés par la chaux, -se fnnt avec une lenteur- telle, qu'alors que --les phénomènes d'épuration se s.ont- 'é- douls- 1!-e atr-épttrée- s'étant déjà séparée-par décantation de son précipité- d'-épu1:a- tion) ils- aont.nuen-â apredtie--dat-s' eau épurée surne,&eante.
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Leur production se manifeste par la rétrogradation de l'alcalinité pH de l'eau épurée, décantée ou filtrée immé- diatement après la-formation.- des- d'épuration, dimi-
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nutioa-ui-sursit-régulièrement#-a&it jusqua#complète- -- - 4es-tr-uet-i {3n -de-ce,g.-cemp<>8és--e.rgan-iques--r--S-O-i-t juaqul à.- GCII1pl êt - - - wentiakisat-ien-àe--L'hyoozyàe-4e-oaiciua existant dans 1 ' e at -- -6purée--dé eautét,-.- -- - -- ------ - - ----- - ¯ ¯- ¯ ¯ --Or-, -à'-une f-açon--gé-nérde--ie-s- composés de cette nature sont réducteurs et de -par leur--nature tres putrescibles, et -ce-sont- eux--qui -dans- les essaia biologiques de 1' eau épurée
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sont -es$ent:
Lell-ement -caus-e, -de par leur nature très al térab1.e, - - de a--demancle 'bi o-1 ogi-cluq- êJ.-1 oxygène.:. -- Dans la pratique, la destruction chimique dans 1 -. eau--é:pUiee alcalmepar-Ta--ciliaux peut être aidée soit par élévation de la température, soit par l'axygène de l'air qui joint son action oxydante à l'action de la chaux.
Toutefois cette action, vu la dilution ou on se trouve en général, est encore fort lente et si donc on veut admettre dans les cours d'
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eau publics, qu'une eau à très faible demande biologique d' oxygène, il faut de très. grands réservoirs d'attente pour que les réactions chimiques nécessaires à cet-effet aient le temps de s'achever.- J' ai pu constater que le dosage des composés ré- ducteurs à la liqueur de Féhling, dans l'eau épurée, immédiate- ment après sa précipitation par la chaux, donne une très bonne indication sur la façon dont l'eau épurée se comportera au point de vue de la demande biologique d'oxygène, à telle en- seigne que telles que se présentent en général les eaux d'é- gout épurées,
l'absence de produits réducteurs à la liqueur de Fehling correspond à leur comportement satisfaisant au point de vue de la demande biologique d' oxygène qui est rédui- te au minimum pour ces eaux.
D'un autre côté,¯ comme 11-eau épurée au moment où elle est lâchée dans les cours d'eau, ne peut avoir uen alca- linité supérieure à un pH de 10.5- pour ne pas gêner la vie des
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poissons, et que les composés réducteurs ci-dessus neutralisent de par leur décomposition une quantité d'hydroxyde de calcium correspondant à environ 1 molécule de Ca(OH)2 pour cinq atomes de Cu réduit, on peut en dosant d'un coté le pouvoir réducteur de l'eau épurée après sa séparation du.
précipité d'épuration, et le pH de cette eau épurée immédiatement après sa précipita- ' tion à la chaux calculer si la quantité d'hydroxyde de calcium disponible dans l'eau épurée, entre le pH trouvé et la nentra- lité pH 7, suffit à la neutralisation des composés résultant de la destruction des constituants organiques réducteurs ci-dessus, ou bien s'in y aura encore un excès de chaux après cette oxyda-
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tion.- ¯¯ ¯ -¯¯ ¯ - - - ¯- - -¯ - ¯- - -¯- - --- ¯- ¯
Il suit de tout cela que la quantité de chaux à employer pour l'épuration d'une eau d'égout déterminée sera le
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total de:
¯ ¯ ¯¯ ¯ ¯ ¯¯ ¯
1) la quantité de chaux calculée pour arriver à la neu- tralité si l'eau brute était acide. et pour décomposer les sels métalliques qu'on pourrait ajouter pour l'épuration,¯¯¯¯¯¯ @
2) ensuite la quantité de chaux nécessaire pour arriver
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au pli optimum de IQul.a¯ti.9n-et¯c'Le -pr4ciliatfm - -- ¯ 5.) ét.t.i iLg-&1 déjà ait introduit-- dans l'eau une quantité suffisante de sels- de l-cium-soluhl, pour produire par--dnuhle-c9mpoa-iinn le a-de sels#de- - calcium neutres insolubles, la quantité --de- chaux nécessaire pour pouvoir précipiter à l'état de sels basiques-de-calcium,- ces composés de calcium dont les sels-neutres correspondant
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sent solubles;
--- -- - ---- - -##### ####-####### - -4) en cas- de7-présence -&Lune- grand.eqa.antitéde"gygisse' neutre, -une quantité suffisante d'IlydrDxydB.ecaIci'sm.'ëBrus- pension pour ertrineTr'Iesdites'graisses'par* aosorptiondahs le ' précipité &,épur-aticir,- # ## # -¯##- . - z) s3 le PH de -1' eau' épurée e s t- -ïf f i Éài t p-0 ur-a a-t-ur-e -r tous les acides organiques qui continuent à se produire par l'action de la chaux combinée ou non avec celle de l'oxygène de l'air au dépens des composés organiques encore en solution
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dans l'eau épurée il ne faut pas de chaux en plus pour cette réaction.
Si la quantité de matières organiques était si forte que la quantité de chaux nécessaire soit telle que la so-
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lubilité de-la-chaux clans--1--' eau 6--Pur-ée soit- 0-6,pass6e, il faut -- ¯ ou bien ajouter de¯la¯ chaux ou bien détruire ces composés or- ¯ ganiques comme dit plus joln a vent 1 a pep ai¯at i on du llrJciJ?ité¯- - ¯s.' pu¯rti9n de¯¯l' au¯¯épré surgagea2.t, avec u:r:Le -Q,1.laILtit鯯-de-- cha11Z- is.ant.ELà.-aet.....ef':
fet.- -Si au contraire, la-teneur en- matiers-organiques encore -en- solution#après séparation du pré-- cipité d'épuration, est si faible qu'en partant du pH minimum nécessaire -p-Ol1l'--ar-riv.el!-- a.--une-4)onne--flcultion et-le pH ma-i- ¯ mum de -1 '-eau- complêtement épurée, soit-10-.5, il -y ait trop de- - chaux-à saturer, il faudrait prévoir pour eet excès une satura-
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tion--par un- moyen cueleon-que-,-par -exemple- du gaz carbonàtqe, de l'acide sulfurique, du sulfate de--fer--ou d'aluminium, etc-..
- De tout cech il résulte -que la destruction des
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rratieres organiques'Téductrt'ces' e![cùe- s'olubles dans l'eau -son épuration principale, est-capi- tale; et que plus on-pourra activer cette action secondaire de
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-1 châü ët c'C I' oxygène a.eTTL1.r tel.-re- qu' elle se produit 'l,Ümâ.
- T éû p.rs' é ônlé â-f â,irt p uspet-it pourra être le volume - -a-e-r' eau-épuree--a tenir en travail en vue du parachèvement des réactions susdites, pour ne lacher qu'une eau suffisamment épu- rée vers les cours d'eau publics.-
J'ai observé qu'en ajoutant comme catalyseur d'oxy- dation à l'eau en épuration toujours maintenue alcaline, et cela au pH maximum tolérable pour ne pas dépasser pour l'eau épurée finale un pH de 10.5, soit avant séparation du précipité d'épu- ration de son eau épurée, soit à l'eau épurée séparée dudit précipité, les hydroxydes de fer, ou de manganèse ou de cuivre,
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- - - -- - - ------ - ---cL/cu - et qu'en insufflant ensuite un fort courant dans la masse, les phénomènes de destruction par oxydation des composés organiques
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réducteurs dont il est question ici,
sont fortement accélérés, ' 6t cela P? courant CI, air égal, en proporti¯on ¯de¯la.¯:ti.té.- - de catalyseur d' odation ajouté, et Que par SU-i--te-1--e--veium-e------
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3' eau en épuration peut être réduit de beaucoup, tout en arri-
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vant- à une épuration tout aussÍ-s/itTs'faÍSan'fe -que :par-un long séjour de l'eau, alcàlïbë- të-lrè-çË7üellë âj¯-r-
Les hydroxydes de fer, de manganèse ou de cuivre peuvent être les produits naturels et ajoutés tels quels, ou bien produits au sein du liquide par l'action de la chaux sur les sels métalliques correspondants ajoutés à l'eau en épura- tion, avant ou après séparation du premier précipité d' épura- tion;
(on peut encore se servir en lieu et place desdits, hydroxy- des, des zéolithes ou permutites de chacun des trois métaux
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cités ci-dessus). -¯¯ z-¯ ¯ - ¯
On ajoutera l'hydroxyde choisi avant séparation du précipité d'épuration si ce dernier est peu important par rapport au volume du liquide, et que les composés colloidaux entraînés dans ce précipité sont peu oxydables.
On ajoutera au contraire l'hydroxyde choisi à 1' eau séparée de son précipité d'épuration au cas où ce dernier est très volumineuxet contient beaucoup de colloïdes réduc- teurs..
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La première fa29 d..1 opérer perget de jie¯faire qu'' une décantation unique, toutes les réactions d'épuration se faisant d'une façon complète avant toute décantation mais avec
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une consommation j.hydro:XY9--e plus forte. et 11 dro-zycle employé étant entièrement perdu, dans le précipité,. ¯ @ @
La seconde façon d' opérer peut se faire- en continu
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ou en discontinu.
En cQnt1J:l'Q.¯pJ;1.J''-ins-ta.lktioIL jiLun-'éservir# eu série de réservoirs -(Il oxydation dans -laquelle on met une ré- serve de 1 hraxt'teerrique -on rr.eve;a1'!èse -mi--de C'U.i-1n'-e-,--OU--de - -1 ap ermutite choiaie--li-eau-touo'us-uffisammeBrt#alcaline pas- -- s.a.nt rl-' un, résrvoir--a-le-ar-4ébordemen tandis#que#de-1'# air est envoyé da--la-ras,se3 -et-eel-s-a-vee-un"6 in't-ens'i'té--1;e-ll-e - -que le composé e-s-t-{H7ns-tamment- ma-in'ten.u--en-----su:S]!emtlon - t#t en ne -vitesse- cL,-azcens-iou--t-elre-c--ae- 1-t- - eau. débordante puisse entrainer avec elle l'hydroxyde maintenu en suspension.
On règle la quantité de catalyseur et la vitesse
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de l'eau à traiter, et le débit de l'air de façon à avoir une eau aussi exempte que possible de produits réducteurs, à la sortie, et d'un pH ne dépassent pas--10-.5- -En discontiniu, l'eau à oxyder sera mise dans-un-
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réservoir -aVOO #-4- déterxninée réservoir -avec quant h3r dr- ula cLeterminee pea- l'expérience, et dans- 1 Le au alcaline -par l'excès de chaux, -
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---71t:i:-a----en -4nsuU'1- -&---de--1-4us-q-uLà---à.ea-t-1'U-e- t-iùl1---4e s---pr-04u-i-t-s--- -réd'aeteu-rs---e-t--iu-s-quLà-ee--que-l-e--1JH--aCT;i;-t- deseesdu a.um(MRS#- #- -à----lO .5 on rête-alo-rs;¯¯on-lai-se-repes:er et on décante Il- #ea.u'pureet' oxydée-- le composé C/:
à. ttùj1 senr- -reste au'fond'"d#"# réservoir pour servir à une nouvelle opération.