Procède d'épuration des eaux résiduaires et installations érigées pour sa mise en application.
On coanaît différents procédés pour épurer les eaux résiduaires. Dans l'un de ceux-ci, les eaux sont amenées de manière essentiellement mécanique dans des bassins de clarification précédés de filtres à sable et à coke qui absorbent les matières colorantes dissoutes dans les eaux résiduaires ainsi que les différente sels organiques et non organiques dissouts dans ces eaux. Dans un autre mode d'épuration des eaux résiduaires, les colloïdes (produits de destruction des fibres, colorants, hydrates de carbone, graisses, savons) contenus dans l'eau sont éliminés par voie chimique.
Les procédés appliqués sont l'oxydation catalytique et l'échange d'ions, l'osmose forcée et notamment l'épuration biologique. Tous ces procédés ne répondent pas aux exigences de l'industrie. L'épuration biologique est suffisante pour les eaux résiduaires des communes, mais on ne peut l'employer pour la récupération de l'eau industrielle.
Tous les modes de traitement des eaux résiduaires ont en commun qu'ils n'assurent pas l'épuration complète de celles-ci et laissent parvenir encore des restes de produits chimiques dans les cours d'eau et dans l'eau souterraine, de sorte qu'ils ne satisfont plus aux exigences considérablement plus sévères imposées récemment en vue de la protection du milieu. Le procédé qui assure la meilleure séparation des matières étrangères dissoutes dans l'eau, c'est-à-dire l'évaporation, a à peine été pris en considération jusqu'ici du fait que les besoins de chaleur pour l'évaporation des quantités d'eau en question sont extrêmement élevés. La vapeur d'eau produite à la pression atmosphérique et à 100[deg.] C environ ne peut en tout cas trouver aucun emploi avec les grandes quantités obtenues, de sorte que l'énergie qu'elle contient est perdue et que le prix
de l'énergie obtenue par ce mode d'épuration des eaux résiduaires a été beaucoup trop élevé jusqu'ici.
C'est pour cette raison qu'on a conçu jusqu'à présent des installations d'évaporation dans les buts les plus divers en s'efforçant de diminuer les dépenses d'énergie avec des installations à plusieurs étages et de réaliser l'évaporation autant que possible sous vide, de sorte que l'abaissement général du niveau d'énergie de l'opération d'évaporation facilitait la destruction de l'énergie thermique contenue dans la vapeur, à l'état de buée, du dernier étage d'évaporation, au moyen d'eau de refroidissement ou dans des tours de réfrigération. Ceci correspond à l'état actuel de la technique.
Le procédé de l'invention suit une voie complètement nouvelle, en ce sens que, contrairement à l'état actuel de la technique, il réalise l'évaporation avec une élargie considérablement supérieure, de manière telle que l'énergie consommée qui, à part de petites pertes, passe dans la vapeur produite, peut à nouveau être utilisée par les consommateurs de chaleur.
L'objet de l'invention est donc un procédé d'épuration des eaux résiduaires industrielles dans lequel, dans une partie de l'installation, est produite une eau fortement polluée et existe au moins un consommateur de chaleur travaillant à des températures considérablement supérieures
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l'eau avant son entrée dans un évaporateur tubulaire, très près de son point d'ébullition, sous une pression qui garantit une vapeur correspondant aux exigences du consommateur de chaleur, en ce que l'évaporation dans l'évaporateur tubulaire se fait sous un accroissement de volume de 1 : 1000, en ce qu'on dirige la vapeur sous pression avec les mousses apparaissant au cours de l'opération d'évaporation, à grande vitesse, dans un séparateur, en ce qu'on emploie l'énergie de la vapeur épurée dans l'exploitation, en ce qu'on réemploie le condensat pur de la vapeur comme eau industrielle et en ce qu'on brûle le concentrât, éventuellement en récupérant la chaleur.
Il faut voir ici un progrès suivant deux directions : d'une part, on exclut la nécessité de devoir détruire l'énergie et d'autre part, l'eau résiduaire épurée peut trouver à nouveau un emploi comme eau industrielle dans l'exploitation. Dans l'ensemble, le progrès technique de
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résiduaires, avec un effet d'épuration supérieur à celui de l'autre procédé, peut être appliqué de cette façon pour la première fois avec une grande rentabilité. Le moindre avantage de l'invention n'est pas dans la conception de l'appareil qui permet l'application de ce procédé malgré les préjugés existant à l'encontre de l'évaporation sous de hautes pressions.
On pensait jusqu'ici que l'évaporation sous de hautes pressions peut conduire à un encrassement rapide, voire à une incrustation des parois de l'évaporateur,
Selon l'invention, l'évaporation de l'eau résiduaire est réalisée dans des évaporateurs tabulaires où l'eau est amenée et chauffée jusqu'à une température très proche de son point d'ébullition, de sorte que l'évaporation se produit dans les tubes, spontanément, avec une augmentation de volume de 1 : 1000, et que la vapeur avec la mousse produite par l'évaporation traverse les tubes à une vitesse tellement élevée qu'un encrassement ou une incrustation ne peut se produire et qu'au contraire, les tubes de l'évaporateur sont protégés de cette manière contre l'incrustation.
Par suite de l'entrée tangentielle, à grande vitesse, du mélange de vapeur et de mousse dans le séparateur, la mousse est complètement détruite; le liquide contenu dans celle-ci descend sur les parois du séparateur sous l'action de la gravité et se dépare. la vapeur sort par un tube plongeur dans lequel sont disposés de la manière connue en soi des sécheurs de vapeur fonctionnant également sous l'action de la force centrifuge et éliminant le liquide.
Il est avantageux d'éliminer par des filtres à absorption et/ou neutralisation les matières volatiles contenues dans la vapeur.
Les eaux résiduaires industrielles contiennent fréquemment des porteurs d'oxygène, tels que des peroxydes, etc..., qui, en présence des pressions et des températures adoptées, peuvent, avec les matières oxydables, conduire à des explosions. Selon l'invention, dans le séparateur et dans l'évaporateur, les quantités absolues de matières oxy- dables sont maintenues à un niveau tellement bas par un ré- glage de la hauteur d'eau qu'en cas d'inflammation, l'ac- croissement possible de la pression dans les appareils ne met pas le dispositif en danger.
La nouveauté de l'invention, son progrès techni- que et ses avantages sont visibles du fait que son objet n'est pas mentionné dans les publications.
Une forme de l'invention très importante pour la pratique est que, lors de l'évaporation, la chaleur est transmise à l'eau au moyen d'un porteur de chaleur fluide qui peut aussi à volonté être dirigé directement dans le consommateur de chaleur.
En même temps que le chauffage indirect du con- sommateur de chaleur par l'intermédiaire d'un porteur de chaleur, s'offre une possibilité de contrôle qui facilite l'adaptation à l'exploitation, par exemple une installation de l'industrie textile. Le chauffage du consommateur de chaleur n'est plus lié à la marche continue de la partie de l'installation produisant l'eau résiduaire, par exemple, dans une installation de l'industrie textile, à la marche continue du dispositif de lavage. Ceci est obtenu du fait qu'il existe des circuits de conduites avec porteurs de chaleur, séparés de la partie de vapeur à haute pression
et naturellement, le porteur de chaleur pour la chauffage de l'évaporateur et celui pour le chauffage du consomma- teur de chaleur sont judicieusement les mêmes. Une partie du porteur de chaleur peut donc être conduite au-delà de l'évaporateur, dans le consommateur de chaleur. Ceci est donc important car une installation industrielle du type en question ne travaille la plupart du temps pas avec une puissance constante dans toutes les parties de celle-ci. Il peut donc arriver que, par exemple, dans une installation de teinture, une partie soit teinté et lavée, de sorte qu'à ce moment il n'est plus produit d'eau résiduaire de lavage. En même temps toutefois, les sécheurs, les installations de revêtement, etc... doivent poursuivre leur travail. Sans eau résiduaire à évaporer, on ne produirait pas de vapeur surchauffée pour chauffer ces installations.
Sans mesure spéciale, celles-ci ne pourraient donc plus poursuivre leur travail. En raison de l'existence de circuits de chauffage avec porteurs de chaleur, séparés du circuit de vapeur surchauffée, il est maintenant possible de diriger le porteur de chaleur nécessité par le chauffage de l'évaporateur directement dans les consommateurs de chaleur, de sorte que ceux-ci peuvent continuer à fonctionner, même en l'absence de l'eau résiduaire. En outre, tout le courant de porteur de chaleur peut être dirigé vers les consommateurs. Tel est le cas quand il n'existe absolument pas d'eau résiduaire. L'évaporateur est alors pratiquement à l'arrêt.
Il est aussi possible d'envisager tous les cas intermédiaire dans lesquels une partie du porteur de chaleur est conduite directement aux consommateurs de chaleur, une partie est employée au fonctionnement de l'évaporateur et la chaleur de la vapeur d'eau est également conduite aux consommateurs par l'intermédiaire de l'autre porteur de chaleur. L'autre cas limite se présente lors de la pleine marche de la partie de l'installation produisant l'eau résiduaire, c'est-à-dire la machine à laver, par exemple. Il est alors produit une grande quantité de vapeur surchauffée qui peut, par l'intermédiaire du porteur de chaleur, <EMI ID=3.1>
transporter une quantité de chaleur telle que les consommateurs peuvent tous être chauffés de cette façon et du pre- mier porteur de chaleur, rien ne va directement aux consom- mateurs, mais tout va à l'évaporateur.
Afin d'augmenter la rentabilité du bilan énergétique, une partie de la chaleur du condensat de l'eau résiduaire évaporée peut être transmise à l'eau résiduaire fraîche avant son évaporation.
De cette manière et selon la quantité, la nou-
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évaporation, jusqu'à une température proche de la température d'ébullition sans qu'on doive à cet effet apporter de l'énergie de l'extérieur.
Les résidus de l'évaporation contiennent souvent, en particulier dans l'industrie textile, de fortes proportions de matières organiques pouvant se consumer dans des conditions appropriées. La combustion de résidus de ce genre peut à nouveau ajouter utilement de l'énergie au bilan énergétique.
Le procédé de l'invention permet avantageusement de récupérer une eau exempte aussi bien de sels que de germes
Un autre objet de l'invention est un;) installation pour la mise en pratique du procédé ci-dessus, qui se caractérise en ce qu'un réfrigérant est mis en communication au moyen d'une conduite passant par un échangeur de chaleur avec un évaporateur qui d'une part, est raccordé,
du coté évaporation, à l'intervention d'une conduite, d'un cyclone et d'une seconde conduite, à l'échangeur de chaleur et, derrière celui-ci, à un condenseur, tandis que la partie du condenseur contenant l'huile porteuse de chaleur est reliée au moyen d'une pompe, d'une conduite de départ et
une conduite de retour à des consommateurs de chaleur dans un premier circuit de chaleur et que, d'autre part, l'évaporateur est raccordé à un deuxième circuit avec une installation de chauffage.
Un régulateur de la hauteur d'eau est avantageusement disposé dans l'installation, entre le cyclone
et une soupape de réglage.
Le dessin annexé représente un exemple d'exécution sous la forme d'une installation de teinture dans l'industrie textile.
Dans la machine à laver 1, est produit une grande quantité d'eau résiduaire, fortement polluée, dirigée par l'intermédiaire d'une décharge vers un récipient collecteur 3 auquel, si on le désire, on peut encore ajouter de l'eau fraîche par une ouverture d'entrée 4. Du collecteur 3, l'eau résiduaire parvient par un clapet de non retour 5 à une pompe 6 qui la porte à une pression pouvant atteindre 30 atmosphères absolues. L'eau résiduaire, qui est encore froide, traverse alors un réfrigérant 7 dont le but sera exposé plus loin. Par la conduite 8, l'eau résiduaire arrive dans un échangeur de chaleur 9 dans lequel elle absorbe la chaleur d'une conduite 10 jusqu'à une température très proche de sa température d'ébullition.
L'eau résiduaire, désormais déjà préchauffée, entre dans l'évaporateur 11 où elle s'évapore spontanément sous la pression augmentée jusqu'à 30 atmosphères absolues avec une augmentation de volume atteignant 1 : 1000. Par la conduite 12, arrive alors un mélange de vapeur d'eau et de mousse qui doit être attribuée aux impuretés contenues dans l'eau résiduaire. Ce mélange entre dans le cyclone 13 où il est entraîné dans une rotation rapide, tandis que les parties les plus lourdes s'appliquent aux parois sous l'action de la force centrifuge et descendent pour se rassembler dans la oonduite 14; la quantité est déterminée par un régulateur
44 de la hauteur d'eau. Le concentrat séparé parvient à
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lecteur 16 d'où il est aspiré par la pompe 17 du brûleur
à huile 18 et brûlé. La chaleur produite peut être à nouveau renvoyée dans le circuit.
La vapeur débarrassée ainsi des impuretés arrive par la conduite 10 dans le haut du cyclone auquel sont incorporés des sécheurs. Elle passe dans l'échangeur 9 dans lequel elle transmet une partie de son énergie calorifique à l'eau résiduaire à évaporer pour préchauffer celle-ci.
La vapeur passe ensuite dans le condenseur 19 où elle cède la plus grande partie de sa chaleur à une huile porteuse
de chaleur et se condense. La condensation s'achève dans un pot de condensation 20. L'eau chaude obtenue parvient par la conduite 21 dans le réfrigérant 7 où elle est davantage refroidie par l'eau résiduaire froide entrant dans celui-ci. L'eau peut être renvoyée dans la machine à laver 1 et donc dans le circuit par la vanne 22 et la conduite 23.
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transmet une importante partie de sa chaleur à une huile porteuse de chaleur servant au chauffage d'un sécheur 24
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de chaleur est mise en circulation par la pompe 26 et parvient, par une conduite de départ 27 et des branchements 28 et 29, dans le sécheur 24 où l'installation de revêtement
25. A chacun de ces groupes, est associée une vanne de com-
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d'une sonde thermique 31. Selon la température désirée dans le sécheur 24 où l'installation de revêtement 25, la quantité totale de porteur de chaleur amenée par les branche-ments 28 et 29 passe dans le sécheur ou dans l'installation
de revêtement ou bien encore une quantité partielle est renvoyée dans une conduite de retour 35 par une dérivation
33 équipée d'un organe d'étranglement 34. Cet organe garantit que la pompe 26 travaille toujours à peu près contre
la même résistance, même pour des réglages différents de
la vanne de commande 30.
Le chauffage de l'évaporateur 11 n'est pas direct, mais est assuré par l'intermédiaire d'une huile porteuse de chaleur qui est réchauffée dans l'installation de chauffage 36 et mise en circulation par la pompe 37. Cette huile transmet la chaleur dégagée par le brûleur 38 à l'évaporateur 1<1>, tandis que la vanne 39 offre une possibilité de réglage pour la quantité d'huile porteuse de chaleur passant dans l'évaporateur 11 et par conséquent pour la quantité de chaleur transmise à celui-ci.
La vanne 40 a une fonction importante : elle permet un soutirage de la. conduite 4 d'huile porteuse de chaleur conduisant à l'évaporateur 11 et l'envoi direct dans
le sécheur 24 où l'installation de revêtement 25, par la
pompe de circulation 43 et la conduite 42, d'une partie ou
de la totalité de l'huile porteuse de chaleur préchauffée dans l'installation de chauffage 36. Les quantités d'huile
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l'installation de revêtement 25 ont donc été réchauffées directement par l'installation de chauffage 36 et non dans
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l'évaporateur 11. En cas de besoin, de la vapeur peut être prélevée de la manière habituelle dans la conduite 10, avant le condenseur 19, dans des buts industriels.
La zone de haute pression, c'est-à-dire de la pression produite par la pompe 6 qui est de 20 à 30 atmosphères absolues, est limitée à la partie de l'installation dont les conduites appartiennent à de petits circuits. Toutes les autres conduites transportent de l'huile porteuse de chaleur, de la vapeur ou de l'eau à la pression atmosphérique ou dans tous les cas pour la mise en circulation d'une pression légèrement plus élevée.
REVENDICATIONS
1. Procédé d'épuration des eaux résiduaires industrielles dans lequel, dans une partie de l'installation, il est produit une eau résiduaire fortement polluée, et existe au moins un consommateur de chaleur fonctionnant à des températures considérablement supérieures à 1000 C, caractérisé en ce qu'on chauffe l'eau résiduaire avant son entrée dans un évaporateur tubulaire, très près de son point d'ébullition, sous la pression qui garantit une vapeur correspondant aux exigences du consommateur de chaleur, en ce qu'on l'évapore dans l'évaporateur tubulaire sous une
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vapeur sous pression avec les mousses apparaissant pendant l'opération d'évaporation, à grande vitesse, dans un séparateur, en ce qu'on emploie l'énergie de la vapeur épurée
dans l'exploitation, en ce qu'on utilise à nouveau le condensat de la vapeur épurée pour les besoins en eaux indus- : trielles et en ce qu'on brûle le concentrat en récupérant éventuellement la chaleur.
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