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PROCEDE DE PURIFICATION DE L'EAU.
La présente invention se rapporte à un procédé de purification des eaux en vue notamment du traitement continu des eaux de piscines par circulation en circuit fermé.
Etant donné que la terminologie généralement utilisée dans la technique du traitement par le chlore est quelque peu vague et souvent con- tradictoire, on se référées, dans ce qui suit, pour les termes d'excès de chlore lié et d'excès de chlore libre, aux définitions analytiques données dans l'ouvrage : "Standard Methods for the Examination of Water and Sewage"
9ème édition, New-York 1946
Grâce à des travaux de recherche effectués principalement aux Etats-Unis? la chimie de la purification de l'eau a été enrichie de nouveaux points de vue en ce qui concerne la technique du traitement par le chlore.
Lorsqu'on additionne à l'eau, du chlore en quantités croissantes, une fois que les besoins immédiats de l'eau en chlore sont satisfaits, il se forme jusqu'à une certaine limite pour le chlore ajouté, encore des combinaisons de caractère sensiblement additif entre le chlore et les substances orga- niques oxydaples présentes dans l'eau.
Dans ces composés chlorés qui ont généralement une odeur et un goût déplaisants, le chlore est lié d'une manière relativement lâche et exerce un certain effet bactéricide; dans l'examen suivant les méthodes habituelles d'analyse, le chlore ajouté est libéré par l'acide chlorhydri- que et réagit ensuite avec l'orthotoluidine par exemple de la même manière que le chlore réellement libre, de sorte qu'il était considéré comme tel jusqu'à présent.
Si toutefois l'addition de chlore est augmentée au-delà ';d'une certaine limite qui sera désignée par le terme de "point de rupture" il pourra se produire une transformation du chlore en produits composés plus stables et/ou une décomposition des substances organiques, et le ré- sultat directement observable sera que l'odeur et le goût désagréables, qui caractérisent certains composés organiques chlorés disparaîtront partielle- ment. Si l'addition de chlore est accrue encore davantage, alors du chlore
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effectivement libre se présentera dans 1'eau en proportion directe avec la quantité de chlore ajoutée.
Il est devenu ainsi possible de commander la superchloration c'est-à-dire la chloration jusqu'à un certain excès de chlore libre, et en même temps, en plus de l'obtention d'un effet bactéricide plus élevé, on peut utiliser les propriétés oxydantes du chlore pour d'autres buts tels que l'amélioration du goût et de l'odeur de l'eau, l'enlèvement du fer et du manganèse etc.
On obtient également un certain effet de blan- chiment qui, dans le cas de la coagulation, réduit la quantité requise de matières chimiques telles que du sulfate d'aluminium par exempleo
On connaît également par ailleurs le filtrage de l'eau brute, par des matériaux alcalins tels que le matériau.. connu sous le nom de "magno" et un tel filtrage aété utilisé précédemment pour lier l'acide carbonique agressif et pour obtenir l'équilibre entre la chaux et l'acide carbonique, c'est-à-dire pour augmenter le potentiel d'hydrogène pH, de l'eau jusqu'à un certain point suffisant pour empêcher la corrosion dans les tuyauteries et autres organes similaires. En même temps le fer et le manganèse sont généralement enlevés par cette filtration.
Dans les applications de la chloration au point de rupture décrite ci-dessus, on s'est heurté toutefois à certaines difficultés dans la pratique. Pour une oxydation totale des composés organiques chlorés poussée jusque l'obtention d'un excès de chlore sous forme de chlore libre, il est vrai que l'odeur et le goût caractéristique de cette forme d'excès de chlore lié disparaîtront.
Mais l'eau conserve généralement une odeur marquée de chlore qui est due dans ce cas au'chlore "pur". Cette odeur est d'un caractère plus aromatique et non directement déplaisante, quoi qu'il convienne de l'éviter dans l'eau destinée à la consommation ou dans les eaux de-piscine, car elle produit des irritations des muqueuses des yeux où autres, pour les valeurs généralement comprises entre 6,5 et 7,5 du pH utilisé.,
Il a été trouvé également qu'il est souvent difficile en pra- tique de régler l'addition de chlore de telle sorte que le point de rup- ture soit obtenu exactement.
De faibles augmentations temporaires par exemple des substances organiques dans l'eau peuvent au lieu de donner lieu à un faible excès de chlore libre, se traduire par de grandes quantités d'excès de chlore lié, avec les conséquences déplaisantes qui en résultent., On est obligé, de travailler alors avec des dosages adéquats de-chlore pour obtenir une certaine marge d'excès de chlore libre, mais d'autre part un tel excès de chlore libre augmentera les inconvénients mentionnés ci-dessus.
D'autre part un excès de chlore libre est souvent obtenu après une certaine période de contact relativement courte.. Dans ce cas toutefois, la relation entre l'excès de chlore libre et l'excès de chlore lié n'a pas été stabilisée et des quantités appréciables d'excès de chlore lié peuvent se trouver en même temps présentes dans l'eau avec les conséquences déplai- santes qui en résultent.
Un autre inconvénient concerne non pas tellement le développe- ment de la chloration au point de rupture mais se rapporte plus particuliè- rement au filtrage par les matériaux de filtrage alcalins. Lorsque l'eau qui a été filtrée par un matériau de ce genre contient de grandes quantités de substances-organiques, la surface du matériau de filtrage est rendue progressivement inactive.
La présente invention a pour objet un procédé-permettant d'éli- miner tous les inconvénients qui viennent d'être exposés.
Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il com- prend en combinaison une superchloration de l'eau jusqu'à la réalisation, d'un excès de chlore réellement libre et un filtrage subséquent par un ma- tériau de filtrage présentant une réaction alcaline.
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Dans ce procédé on observe après une période de contact rela- tivement courte avec un excès de chlore libre suivie d'un filtrage alca- lin, une réduction très notable, voire souvent une'élimination complète, des facteurs perturbateurs ci-dessus mentionnés en ce qui concerne l'odeur et le goût de l'eau et l'activité de surface du matériau de filtrage.
La raison de ce phénomène est liée au fait qu'avec un matériau de filtrage approprié, particulièrement pour l'eau douce de surface et pour l'eau de piscine, l'excès de chlore libre qui se présente dans l'eau naturelle sensiblement sous la forme d'acide hyperchloreux, est converti en ions plus stables d'hypochlorite et que l'accroissement résultant du' pH a un effet favorable c'est-à-dire stabilisateur, sur les composés or- ganiques chlorés. On a trouvé également que l'eau traitée de cette manière, même lorsque sa teneur originale en matière organique est relativement élevée, n'exerce pas d'action d'inactivation sur le matériel de filtrage.
Une investigation plus poussée de la raison de la non-réduction de l'activité superficielle du matériau filtrant a montré qu'il se pro- duit une floculation de substance organique résiduelle non oxydable. D'une façon générale, il y aurait une accumulation ou une addition de substance colloïdale dans les pores du matériau de filtrage rendant inactive la surfacé du filtre. Cependant, une addition de chlore à l'eau, selon les règles mentionnées ci-dessus, semble provoquer l'agglomération des colloi- des en flocons (probablement sous l'influence des charges électriques des colloïdes) flocons qu'on enlève alors par un lavage ordinaire avec renver- sement de courant, contrairement aux additions de colloïdes'qui ne peuvent être éliminées de cette façon.
Les expériences techniques suivantes sont faites pour démon- trer la parfaite efficacité obtenue dans la purification par la méthode conforme à l'invention. Dans toutes les expériences on a fait passer de façon continue, de l'eau de piscine additionnée d'un colloïde d'abord à travers un appareil de chloration et ensuite à travers un filtre. On a déterminé la turbidité de l'eau avant le commencement de l'essai et après 18 heures on a déterminé la turbidité et le-pH de'l'eau immédiatement à sa sortie du filtre. On a choisi la durée de l'expérience de façon telle que la quantité totale d'eau contenue dans le bassin puisse passer trois fois à travers l'usine de clarification.
EXEMPLE 1.
On a préparé une suspension colloïdale de terre de diatomées dans l'eau, ayant avant l'essai une turbidité d'environ 560 (mesurée au moyen du photomètre Zeiss-Pulfrich). On a effectué Inexpérience conformément à l'invention, c'est -à-dire chloration jusqu'au point'de rupture et filtration alcaline subséquente (filtrage magno). Après une durée égale à la durée mentionnée ci-dessus, l'eau montrait une turbidité de 15 (Zeiss-Pulfrich), l'excès de chlore libre était de 5,5 mg. par litre et le pH de 9,8.
EXEMPLE 2.
On a effectué une expérience comparative avec la même eau que dans l'exemple 1. On a ajusté le pH de l'eau à 9,8 par addition de soude, avant la chloration. Après la chloration au point de rupture jusqu'à un excès en chlore libre de 5,5 mg. par litre, on a filtré l'eau au moyen d'un filtre à sable. A la fin de la période d'essai (la même que ci-dessus) l'eau montrait après ledit filtre une tirbidité de 1470 (Zeiss-Pulfrich).
EXEMPLE 3.
On a ajouté à l'eau d'une piscine une quantité de palmitate de
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potassium en défaut par rapport à l'équivalent. On a obtenu une suspen- sion colloïdale de palmitate de calcium et de magnésium montrant une tur- bidité de 5600 (Zo-P.) On a effectué l'essai conformément à l'invention comme dans.l'exemple 1, et après 18 heures, l'eau avait une turbidité de 8450 Zeiss-Pulfrich seulement au pH de 9,8. L'excès de chlore libre était de 7,5 mg. par litre.
EXEMPLE 4
On a soumis une nouvelle quantité de la suspension employée dans l'exemple 3 à un traitement comparatif conformément à l'exemple 2 (chloration au point.de rupture jusqu'à un excès de 7,5 mg. par litre de chlore libre, suivi d'une filtration sur sable). On a obtenu une turbi- dité d'environ 2100 (Z.-P.) à un pH ajusté à 9,8
Lorsqu'un matériau de filtrage alcalin approprié a été choisi, il devient possible d'atteindre le double but de protéger la tuyauterie contre la corrosion, par exemple, en même temps que de convertir le chlore dans une forme telle que les phénomènes perturbateurs ci-dessus mentionnés accompagnant la chloration de l'eau par les procédés usuels se trouvent éliminés.
Ainsi, dans le cas de l'eau brute qui n'est pas contaminée ou déchlorée à un degré très élevé, le procédé de combinaison du filtrage alcalin (filtrage magno par exemple) et de chloration à un excès réel de chlore peut remplacer entièrement les procédés de purification,-, précé- demment utilisés comprenant par exemple la coagulation avec du sulfate d'aluminium, une chloration normale, la décantation, le filtrage par des filtres rapides et l'ajustement du pH. Quoi que ce procédé antérieur permette d'obtenir une eau de bonne qualité il exige l'utilisation d'in- stallations compliquées et coûteuses qui sont en outre d'une exploitation difficile.
Ceci s'applique particulièrement au traitement continu des eaux de piscines qui était jusqu'à présent effectué par circulation dans une usine similaire à celle qui est utilisée pour la'purification de l'eau brute. Ici l'eau était chlorée après coagulation (on utilisait une teneur de chlore d'environ 0,2 à 0,6 mg. par litre) et après décanta- ge et filtrage rapide, le pH était finalement amené à 6,5-7,5 par addi- tion de soude ou de chaux. Ce dernier dosage était souvent omis ou exé- cuté d'une manière irrégulière et il en résultait des irritations fré- quentes des muqueuses des yeux des baigneurs.
Pour les raisons ci-dessus mentionnées il apparaissait souvent en outre une odeur désagréable de chlore aux pH les plus faibles, sans compter le fait que la dose de chlore elle-même était tellement faible qu'elle était souvent insuffisante pour la stérilisation dans les bains à utilisation intense et à longue période de circulation.
Le procédé suivant l'invention prévoit une addition plus im- portante de chlore qui varie naturellement suivant la teneur en impuretés mais est comprise en général entre 1 et 20 mg. par litre. Dans le cas des eaux de piscine par exemple en vue d'assurer une stérilisation effective des eaux et une oxydation..de toutes les substances organiques, il est possible de profiter des avantages de l'invention parce qu'il n'est plus nécessaire d'attacher trop d'importance à la position du point de rupture: celle-ci pourra varier sans inconvénient de temps en temps.
Au lieu de cela, on maintient un excès approprié de chlore libre au-delà du point de rupture, ce qui est possible suivant l'invention, sans inconvénients si on adopte un matériau de filtrage alcalin approprié de sorte que l'excès de chlore libre soit converti en hyperchlorite et que l'on règle en même temps le pH de l'eau à 8-8,5 ou même plus haut. Ainsi, grâce au procédé suivant l'invention, on élimine tout le procédé de traitement antérieur; l'eau est effectivement purifiée et stérilisée par l'excès important de chlore libre dont l'effet bactéricide est de beaucoup supérieur à celui de
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l'excès de chlore précédemment utilisé, sans que lès inconvénients soient aussi sensibles que ceux rencontrés jusqu'à présent avec des additions plus faibles de chlore.