<Desc/Clms Page number 1>
Il est connu de faire passer l'eau sur êtes fitres constitués par des matières granulées contenant de l'oxyde de magnésium, pour en éliminer l'acide carbonique libre, agressif'.
Des matières filtrantes de ce genre consistent essentiellement en oxyde de magnésium' et en carbonate de calcium, par exemple de la dolomite à moitié calcinée. 1 Elles désacidifient l'eau par fixation de la portion d'acide carbonique agressive. Il se forme ainsi, à partir des deux constituants de la matière filtrante, les bicarbonates correspondants solubles dans l'eau ; c'est-à-dire le bicarbonate de magnésium et le bicarbonate de calcium.
<Desc/Clms Page number 2>
Dans des filtres de ce genre, chargés de grains filtrants de MgO et CaCO3 sur une épaisseur de couche atteignant régulière- ment environ,1 m et davantage, on a utilisé jusqu'à présent un mélange de grains filtrants dont le diamètre maximum atteint environ 3 à 6 mm, et le diamètre minimum U,5-0,7 mm. Les grains plus fins-sont éliminés' par tamisage parce qu'ils pourraient provoquer l'instruction du filtre.
La vitesse de passage, qui dépend d'une part de la résistance de la matière filtrante, c'est- à-dire avant tout du diamètre moyen des grains du filtre et de l'épaisseur de la couche, mais qui varie également avec la pres- sion de l'eau, atteint en général pour des filtres ouverts, environ 5 à 7,5 m/heure pour une hauteur de couche de 1 à 1,5 m ; pour des filtres fermés, environ 7,5 à 15 m/heure pour une hauteur de couche de 1,5 à 3 m.
Il n'est pas possible, pour augmenter le rendement écono- mique, d'augmenter sans plus la vitesse de passage ou de diminuer l'épaisseur de la couche, car, au delà ou respectivement en dessou d'une certaine limite, l'élimination nécessaire de l'acide carbo- nique agressif ne se produit pas. Même si on réduit la vitesse de passage au delà d'une certaine mesure ou qu'on augmente l'épais- seur de la couche au delà d'une certaine mesure, ori',observe, outre l'inconvénient économique du renchérissement, l'inconvénient qu'il se produit, pour des eaux pures, un excès d'alcalinité nuisible et que, dans la matière filtrante, apparaissent des phénomènes de décarbonisation qui provoquent des colmatages et, par conséquent, une augmentation notable de la résistance de la matière filtrante.
L'invention a pour but, d'établir une règle suivant laque! le, on peut déterminer pour chaque type d'eau entrant en ligne de compte, les conditions techniques et économiques les plus favora- ' bles de filtrations.
Des recherches étendues ont abouti à la constatation que pour établir une règle de ce genre, il faut envisager les facteurs suivants : @
<Desc/Clms Page number 3>
a) la composition chimique de la matière filtrante ; b) le diamètre moyen des grains de la matière filtrante, cette valeur, désignée dans ce qui suit par d fcalculée en mm), représente la valeur du maximum d'une courbe de fréquence, dans laquelle la fréquence des diamètres de grains qui diffèrent de plus de + 50 % de la valeur maximum atteint chaque fois au maximum 5 % du volume de la quantité totale ; c) l'épaisseur de la couche de matière filtrante (calculée en m) ; d) la teneur en acide carbonique agressif de l'eau, désignée dans ce qui suit par A, calculée en mgr de CO2 par litre d'eau ;
e) la dureté K de l'eau (calculée en degrés de dureté allemands) ; f) la température de l'eau, calculée en C.
La mixe en valeur des' essais aboutit à la règle générale qu'on doit choisir le diamètre moyen des grains notablement plus petit que ce n'était le cas jusqu'à présent. Conformément à la découverte de cette règle générale, le diamètre moyen des grains doit atteindre au maximum 1 mm. Il est recommandé d'éliminer com- plètement les grains ayant moins de 0,4 mm.
Une détermination plus exacte de la grosseur optimum de grains est possible conformément à la règle découverte, donnée par les formules suivantes :
EMI3.1
cl, = f (K) . (1 + 090$,,¯n . (S + 0,07) 1,27 . V . A .
Dans cette formule dm représente le diamètre moyen des grains en mm ;
S l'épaisseur de la couche de la matière filtrante en m ;
A'= la teneur en acide carbonique, agressif en mg/1 ; o le nombre 0,73 qui peut varier de plus ou moins 5%; v la vitesse de passage,de l'eau en m/h ; n l'écart de température par rapport à 12,5 C, mesurée en C; n est donc un nombre positif ou négatif ;
<Desc/Clms Page number 4>
f(K) une fonction de la dureté K en degrés de dureté allemands, qui, pour K supérieur à 8 , s'établit à
0,15 (K3-50K2 + 800 K 3000)
EMI4.1
et pour K inférieur à 8a , ¯ 53.000¯¯¯¯¯¯¯ g2 ¯7K¯35p les valeurs optimums données par les chiffres pouvant varier de plus ou moins 10 %.
En appliquant cette formule, on peut, dans les limites des valeurs fixées (comme il est dit plus haut) du diamètre moyen des grains compris entre 1 et environ 0,5 mm, déterminer la grosseur moyenne de grains à utiliser en fonction de la vitesse de passage désirée ou en fonction d'une hauteur de couche désirée. De cette façon, on peut aboutir à des filtrations notablement plus favora- bles et à des économies correspondantes.
'EXEMPLE 1
Une eau brute ayant une dureté K =10 d, une teneur de 41 mgr d'acide carbonique agressif par litre et une température de 7,5 C doit être filtrée à une vitesse de passage V = 15 m/h à travers un filtre dont la matière filtrante granulée est consti... tuée par 50 % molaires de MgO et 50 % molaires de CaCO3 et pré- sente une épaisseur de couche de 2 m,
Les valeurs à introduire dans la formule sont donc : f(K) = 150 ; n=-5, S = 2 ; Ac =15, V = 15.'
EMI4.2
On obtient d,, = 150 (l-O.l . 2,07 = 0 624 nnn . 15 . 15 . 1,27 34
Si on tient compte des tolérances de + 5 % de la valeur C et de + 10 % de la valeur de dm, .on -obtient comme valeurs limites 0,5 à 0,77 mm.
On obtient ainsi,des courbes de fréquence du genre de celles représentées sur la fig,l pour les limites de répartition des diamètres de grains de la matière filtrante-à choisir,
Si on désire, toutes autres conditions demeurant les mêmes, une modification de la vitesse de pessage V à 20 m/heure, on obtient : d0,47 mm et les valeurs limites de 0,38 et 0,59 mm.
Si on élimine par tamisage les grains inférieurs à 0,45 mm, il
<Desc/Clms Page number 5>
en résulte seulement un intervalle très étroit des grains entre 0,45 et 0,6 mm. Une augmentation plus grande de la vitesse de passage ne pourrait s'obtenir qu'en augmentant l'épaisseur de la couche filtrante S - entraînant des prix correspondant.de la matière filtrante - et en appliquant par conséquent, des pressions plus élevées de l'eau.
EXEMPLE 2
Une eau brute d'une dureté K == 2 d, contient 41 mg/1 d'acide carbonique agressif, sous une température de 152 C. La vitesse de filtration V est de 15 m/heure, l'épaisseur de la couche S, de 2 m et la composition chimique de la matière filtran- te sont les mêmes que dans l'exemple 1. Dans ce cas, suivant la formule donnée plus haut, on aurait :
EMI5.1
d = 132 "5 l + ' 8.5.- 2 =.11 mm. 15 . 15 . 1,,27
L'emploi d'une matière de ce genre serait en contradiction avec la règle découverte. Si on augmente la vitesse de passage à 20 m/h, on obtient dm = 0,09 mm et pour V = 25 m/h dm= 0,7 mm.
Dans le premier cas, on peut, conformément aux limites de tolé- rances, choisir dm entre 0,72 et 1 mm, dans le second cas, entre
0,56 et 0,9 mm.
La figure 2 représente deux diagrammes de diamètres de grains pour dm = 0,9 mm.
En règle générale, on pourra satisfaire à tous les cas qui se présentent avec 4 ou 5 catégories de grains, par exemple avec des grosseurs de grains ayant des diamètres moyens de grains; dm = 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 mm
Il résulte de la formule citée plus haut que si l'on part d'une grosseur moyenne de grains déterminée, s'élevant au maximum à 1 mm, on aboutit encore à d'autres conséquences. Si par exemple, on élève la température, il en résulte une augmentation notable de la vitesse V de désacidification. C'est ainsi, par exemple, que la vitesse V augmente au septuple, quand la température monte
<Desc/Clms Page number 6>
de 7,5 à 50 .
Cette conséquence de la formule peut, par exemple, être mise à profit pour le traitement d'eaux possédant déjà des températures élevées, par exemple lors du traitement d'eau sous les tropiques, ou bien en chauffant le filtre ou encore en chauf- fant une partie de l'eau, en appliquant une vitesse de passage plus grande et en l'ajoutant de nouveau à l'eau plus froide traitée à une vitesse de passage moindre, REVENDICATIONS l.- Procédé d'élimination de l'acide carbonique libre agressif des eaux par filtration sur une couche de grains consti- tués essentiellement par de l'axyde de magnésium et du carbonate de calcium, caractérisé en ce que la diamètre moyen des grains atteint au maximum 1 mm.