EP2582629A1 - Dispositif et procédé pour la dépollution de l'eau - Google Patents

Dispositif et procédé pour la dépollution de l'eau

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EP2582629A1
EP2582629A1 EP11735501.6A EP11735501A EP2582629A1 EP 2582629 A1 EP2582629 A1 EP 2582629A1 EP 11735501 A EP11735501 A EP 11735501A EP 2582629 A1 EP2582629 A1 EP 2582629A1
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EP
European Patent Office
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water
sorbent
reactor
column
inlet
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Withdrawn
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EP11735501.6A
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German (de)
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Jean-François FOURT
Dominique Michel
Charles Denivelle
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OSEAD SA
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Osead
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    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0202—Separation of non-miscible liquids by ab- or adsorption
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    • C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
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    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
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    • C02F2101/32—Hydrocarbons, e.g. oil
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    • C02F2209/003—Downstream control, i.e. outlet monitoring, e.g. to check the treating agents, such as halogens or ozone, leaving the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40—Liquid flow rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters

Definitions

  • the present invention relates to the field of the depollution of water, especially water polluted with hydrocarbons.
  • the object of the invention is to propose a device and a method which are simple to implement and which make it possible, in particular, a rapid and continuous cleaning of the water to be cleaned.
  • such a device for treating polluted water comprises a pollution control reactor comprising a container in the form of a column, an inlet for polluted water, placed near an upper end of the column, an evacuation for the treated water, disposed near a lower end of the column, an inlet for a sorbent agent, disposed near the lower end and an evacuation for the sorbent agent, disposed near the upper end.
  • a pollution control reactor comprising a container in the form of a column, an inlet for polluted water, placed near an upper end of the column, an evacuation for the treated water, disposed near a lower end of the column, an inlet for a sorbent agent, disposed near the lower end and an evacuation for the sorbent agent, disposed near the upper end.
  • the discharge of sorbent agent consists of a weir provided for the sorbent is driven by an overflow of water maintained in the column.
  • a maximum level of the water supply is less than a minimum level of evacuation for the sorbent.
  • a maximum level of the treated water discharge is less than a minimum level of the sorbent inlet.
  • the device comprises means for introducing gas bubbles into the treated water, preferably air bubbles, near the bottom of the column, preferably at a level below the arrival of the agent. sorbent, preferably through a bottom of the column.
  • the device according to the invention may further comprise several reactors connected in series, the discharge of water from a first reactor being connected to the water inlet of a second reactor.
  • a process for the depollution of water is characterized in that:
  • a sorbent agent (10), having a lower density than the water to be treated, is introduced into a lower part (7) of the water;
  • the sorbent is discharged into an upper part of the water, preferably for recycling and / or recovery.
  • the sorbent is an adsorbent polymer.
  • Figure 1 is a schematic view of a pollution control reactor according to the invention. invention and a neighboring reactor shown in phantom.
  • the figure illustrates a pollution control reactor 1 according to the invention.
  • the reactor 1 comprises a column 2 forming a substantially cylindrical container, vertically elongated, open at an upper end and closed by a bottom 3, at its lower end.
  • the reactor comprises an inlet 5 for polluted water to be treated and an outlet 6 for the treated water, totally or partially cleaned up.
  • the water inlet consists of a pipe opening through a wall of the column, near the upper end of the column 2.
  • the evacuation is consisting of a pipe opening through the wall of the column, near the lower end of the column 2.
  • the reactor further comprises an inlet 7 for a solid sorbent and an outlet 8 for the sorbent.
  • the arrival of sorbent agent comprises an orifice formed through the wall of the column 2, near the lower end of the column 2.
  • the evacuation consists of a weir, formed in the upper edge 9 of the column 2.
  • the arrival 5 and the evacuation 6 of the water are adjusted so that the water inlet 5 is maintained under the surface 13 of the water.
  • the water inlet 5 is disposed below the level of the weir and the water outlet 6 is disposed at a level lower than that of the arrival 7 of sorbent agent. That is, the maximum level N5 of the water supply 5 is below the minimum level n8 of the outlet 8 for the sorbent and the maximum level N6 of the outlet 6 for the treated water is below the minimum level n7 of inlet 7 for sorbent 10.
  • the sorbent agent 10 is chosen to have a density significantly lower than that of the water to be treated, whether it is new or after it has adsorbed or absorbed a pollutant from water.
  • the sorbent agent 10 is represented by black dots in the figure.
  • the reactor 1 also comprises an air inlet 11.
  • the air inlet is arranged so that the air comes to form bubbles 12 on the bottom 3, and that the bubbles thus formed rise to the surface 13 of the water.
  • the bubbles are represented by circles in the figure.
  • the pollution control reactor allows a flow of water from top to bottom and a flow from bottom to top of the sorbent agent.
  • the particles of sorbent agent are charged with pollutant. Since the sorbent agent has a lower density than the water it passes through, it naturally rises to the surface 13 of the water. The bubbles make it possible to intensify the rise of the sorbent agent, at the same time as they cause stirring which favors the contact of the sorbent agent with the pollutant to be extracted.
  • the reactor advantageously comprises means for adjusting the level 13 of the water, in particular by regulating the flow rate of the outlet 6 as a function of the flow rate of the water inlet 5 and the necessary flow rate of the weir 8, for the evacuation the sorbent agent loaded.
  • the sorbent agent is advantageously recycled.
  • the recycling of the sorbent is not shown in the figure.
  • the sorbent agent can be processed in a centrifuge to be separated from the pollutant. Then, the portion of this sorbent agent that is still usable is preferably reinjected into the reactor 1 and the part that is not reusable can be recovered, for example by incineration.
  • a hydrophobic polymer is preferably used in the form of particles or flakes with a high specific surface area.
  • a sorbent is described in particular in patent application FR 2 860 732.
  • the evacuation 6 of the reactor 1 can be connected to a water inlet 5A of a neighboring reactor 1A.
  • the water previously treated by the reactor 1 can be treated again by the reactor 1A.
  • This arrangement is particularly advantageous when the treated water is so polluted that the only treatment in the reactor 1 is not sufficient to obtain water of desired quality. It can be expected to mount in series as many reactors as necessary for a complete treatment of water. In the case of a water polluted by multiple pollutants, it can be expected that several successive treatment reactors are each provided to treat a particular pollutant.
  • a sensor at each evacuation 6 of a reactor, which examines the quality of the discharged water, and, depending on the quality obtained, directs the evacuated water to a new reactor, for treatment complementary, or not.
  • the column can be closed at its upper end, so that a gaseous dome is formed in this upper end and above the liquid surface.
  • the upper end then comprises an aspiration for the gases, in order to treat them before discharge into the atmosphere.
  • the reactor may further comprise a partition, for example a vertical wall, extending from the bottom of the column to the top of the sorbent inlet, in order to avoid pumping the sorbent through the water discharge. .
  • a partition for example a vertical wall, extending from the bottom of the column to the top of the sorbent inlet, in order to avoid pumping the sorbent through the water discharge.
  • the vertical column-shaped arrangement also makes it possible to reduce the footprint of the reactor.
  • a reactor can be more easily installed on a petroleum platform in order to treat polluted waters with hydrocarbon traces, before discharge to sea.
  • a device according to the invention is particularly suitable for the continuous depollution treatment of polluted water, especially water polluted with hydrocarbons.

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Abstract

Dispositif de traitement d'une eau polluée, caractérisé en ce qu'il comprend un réacteur (1) de dépollution, ledit réacteur (1) comprenant un récipient en forme de colonne (2), une arrivée (5) pour l'eau polluée, disposée à proximité d'une extrémité supérieure de ladite colonne, une évacuation (6) pour l'eau traitée, disposée à proximité d'une extrémité inférieure de ladite colonne, une arrivée (7) pour un agent sorbant (10), disposée à proximité de l'extrémité inférieure et une évacuation pour l'agent sorbant, disposée à proximité de l'extrémité supérieure. Un tel dispositif est particulièrement adapté à la dépollution d'une eau polluée aux hydrocarbures.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE POUR LA DEPOLLUTION DE L'EAU.
La présente invention se rapporte au domaine de la dépollution de l'eau, notamment de l'eau polluée aux hydrocarbures.
La dépollution des eaux polluées aux hydrocarbures se fait généralement dans un (ou des) bassin(s) de décantation. Cependant, ces dispositifs sont généralement encombrants et peuvent difficilement être installés sur des plateformes de forage ou des navires.
L'invention a pour but de proposer un dispositif et un procédé simples à mettre en œuvre et qui permettent notamment un nettoyage rapide et en continu de l'eau à dépolluer.
Selon un premier objet de l'invention, un tel dispositif de traitement d'une eau polluée est caractérisé en ce qu'il comprend un réacteur de dépollution comprenant un récipient en forme de colonne, une arrivée pour l'eau polluée, disposée à proximité d'une extrémité supérieure de la colonne, une évacuation pour l'eau traitée, disposée à proximité d'une extrémité inférieure de la colonne, une arrivée pour un agent sorbant, disposée à proximité de l'extrémité inférieure et une évacuation pour l'agent sorbant, disposée à proximité de l'extrémité supérieure.
Avantageusement, l'évacuation d'agent sorbant consiste en un déversoir prévu pour que l'agent sorbant soit entraîné par un trop plein d'eau entretenu dans la colonne. De préférence, un niveau maximal de l'arrivée d'eau est inférieur à un niveau minimal de l'évacuation pour l'agent sorbant. De préférence aussi, un niveau maximal de l'évacuation d'eau traitée est inférieur à un niveau minimal de l'arrivée de sorbant.
Avantageusement, le dispositif comprend des moyens pour introduire des bulles de gaz dans l'eau traitée, de préférence des bulles d'air, à proximité de la partie basse de la colonne, de préférence à un niveau inférieur à l'arrivée d'agent sorbant, de préférence au travers d'un fond de la colonne.
Le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre plusieurs réacteurs montés en série, l'évacuation d'eau d'un premier réacteur étant branchée sur l'arrivée d'eau d'un deuxième réacteur.
Selon un deuxième objet de l'invention, un procédé de dépollution d'une eau est caractérisé en ce que:
- on fait circuler en de haut (5) en bas (6) l'eau à dépolluer;
- on introduit un agent sorbant (10), ayant une densité plus faible que l'eau à dépolluer, en une partie basse (7) de l'eau;
De préférence, on évacue le sorbant en une partie haute de l'eau, de préférence en vue de son recyclage et/ou de sa valorisation.
De préférence, l'agent sorbant est un polymère adsorbant.
Plusieurs modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1, et unique figure, est une vue schématique d'un réacteur de dépollution selon l'invention et d'un réacteur voisin représenté en trait mixte.
La figure illustre un réacteur de dépollution 1 selon l'invention. Le réacteur 1 comprend une colonne 2 formant un récipient sensiblement cylindrique, allongé verticalement, ouvert à une extrémité supérieure et fermé par un fond 3, à son extrémité inférieure.
Le réacteur comprend une arrivée 5 pour de l'eau polluée à traiter et une évacuation 6 pour l'eau traitée, totalement ou partiellement dépolluée. L'arrivée d'eau est constituée d'un tuyau débouchant à travers une paroi de la colonne, à proximité de l'extrémité supérieure de la colonne 2. L'évacuation est constituée d'un tuyau débouchant à travers la paroi de la colonne, à proximité de l'extrémité inférieure de la colonne 2.
Le réacteur comprend en outre une arrivée 7 pour un agent sorbant solide et une évacuation 8 pour l'agent sorbant. L'arrivée d'agent sorbant comprend un orifice formé à travers la paroi de la colonne 2, à proximité de l'extrémité inférieur de la colonne 2. L'évacuation est constituée d'un déversoir, formé dans le bord supérieur 9 de la colonne 2.
Dans l'exemple illustré, l'arrivée 5 et l'évacuation 6 de l'eau sont réglées de sorte que l'arrivée d'eau 5 soit maintenue sous la surface 13 de l'eau. En outre, l'arrivée d'eau 5 est disposée sous le niveau du déversoir et l'évacuation d'eau 6 est disposée à un niveau inférieur à celui de l'arrivée 7 d'agent sorbant. C'est-à-dire que le niveau maximal N5 de l'arrivée d'eau 5 est inférieur au niveau minimal n8 de l'évacuation 8 pour l'agent sorbant et que le niveau maximal N6 de l'évacuation 6 pour l'eau traitée est inférieur au niveau minimal n7 de l'arrivée 7 pour le sorbant 10.
L'agent sorbant 10 est choisi pour avoir une densité nettement inférieure à celle de l'eau à dépolluer, qu'il soit neuf ou après qu'il ait adsorbé ou absorbé un polluant de l'eau. L'agent sorbant 10 est représenté par des points noirs sur la figure.
Le réacteur 1 comprend aussi une arrivée d'air 11. L'arrivée d'air est disposée de sorte que l'air vienne former des bulles 12 sur le fond 3, puis que les bulles ainsi formées s'élèvent jusqu'à la surface 13 de l'eau. Les bulles sont représentées par des cercles sur la figure.
Ainsi disposé, le réacteur de dépollution permet une circulation de l'eau de haut en bas et une circulation de bas en haut de l'agent sorbant. En traversant le flux de l'eau, les particules d'agent sorbant se chargent de polluant. L'agent sorbant ayant une densité plus faible que l'eau traversée, il monte naturellement à la surface 13 de l'eau. Les bulles permettent d'intensifier la remontée de l'agent sorbant, en même temps qu'elles provoquent une agitation qui favorise le contact de l'agent sorbant avec le polluant à extraire.
Une partie de l'eau introduite dans le réacteur 1 est évacuée par le déversoir 8 afin d'entraîner avec elle l'agent sorbant qui flotte à sa surface 13. L'eau ainsi déversée est avantageusement filtrée, pour d'une part récupérer l'agent sorbant chargé de polluant, et d'autre part récupérer l'eau qui reste polluée, avant de la réinjecter dans le réacteur pour y être traitée. Le réacteur comprend avantageusement des moyens pour ajuster le niveau 13 de l'eau, notamment en réglant le débit de l'évacuation 6 en fonction du débit de l'arrivée d'eau 5 et du débit nécessaire du déversoir 8, pour l'évacuation de l'agent sorbant chargé.
L'agent sorbant est avantageusement recyclé. Le recyclage de l'agent sorbant n'est pas illustré à la figure. Par exemple, l'agent sorbant peut être traité dans une centrifugeuse afin d'être séparé du polluant. Ensuite, la part de cet agent sorbant qui est encore utilisable est de préférence réinjectée dans le réacteur 1 et la part qui n'est pas réutilisable peut être valorisée, par exemple par incinération.
En tant qu'agent sorbant, on utilise de préférence un polymère hydrophobe, sous forme de particules ou flocons à grande surface spécifique. Un tel sorbant est notamment décrit dans la demande de brevet FR 2 860 732.
Comme suggéré à la figure par les traits mixtes, il est possible de prévoir plusieurs réacteurs montés en série. Ainsi, l'évacuation 6 du réacteur 1 peut être raccordée à une arrivée d'eau 5A d'un réacteur 1 A voisin. De la sorte, l'eau préalablement traitée par le réacteur 1 peut être à nouveau traitée par le réacteur 1A. Cette disposition est particulièrement avantageuse lorsque l'eau à traitée est tellement polluée que le seul traitement dans le réacteur 1 n'est pas suffisant pour obtenir une eau de qualité souhaitée. Il peut être prévu de monter en série autant de réacteurs que nécessaire à un traitement complet de l'eau. Dans le cas d'une eau polluée par des polluants multiples, il peut être prévu que plusieurs réacteurs de traitement successifs soient chacun prévu pour traiter un polluant particulier.
Il peut aussi être prévu un capteur, à chaque évacuation 6 d'un réacteur, qui examine la qualité de l'eau évacuée, et, selon la qualité obtenue, oriente l'eau évacuée vers un nouveau réacteur, en vue d'un traitement complémentaire, ou pas.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.
Ainsi, la colonne peut être fermée à son extrémité supérieure, de sorte qu'un dôme gazeux se forme dans cette extrémité supérieure et au-dessus de la surface liquide. Avantageusement, l'extrémité supérieure comprend alors une aspiration pour les gaz, afin de les traiter avant rejet dans l'atmosphère.
Le réacteur peut en outre comprendre une séparation, par exemple une paroi verticale, s'étendant depuis le fond de la colonne jusqu'au dessus de l'arrivée de sorbant, afin d'éviter un pompage du sorbant par l'évacuation d'eau.
La disposition en forme de colonne, verticale, permet en outre de réduire l'emprise au sol du réacteur. Ainsi, un tel réacteur peut être plus aisément implanté sur une plateforme pétrolière afin d'en traiter les eaux polluées par des traces d'hydrocarbure, avant rejet en mer.
Un dispositif selon l'invention est particulièrement adapté au traitement de dépollution en continu d'une eau polluée, notamment d'une eau polluée aux hydrocarbures.

Claims

Revendications
1. Dispositif de traitement d'une eau polluée, caractérisé en ce qu'il comprend un réacteur (1) de dépollution, ledit réacteur (1) comprenant un récipient en forme de colonne (2), une arrivée (5) pour l'eau polluée, disposée à proximité d'une extrémité supérieure de ladite colonne, une évacuation (6) pour l'eau traitée, disposée à proximité d'une extrémité inférieure de ladite colonne, une arrivée (7) pour un agent sorbant (10), disposée à proximité de l'extrémité inférieure et une évacuation (8) pour l'agent sorbant, disposée à proximité de l'extrémité supérieure.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évacuation (8) pour l'agent sorbant consiste en un déversoir prévu pour que l'agent sorbant soit entraîné par un trop plein d'eau entretenu dans la colonne (2).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un niveau maximal (N5) de l'arrivée d'eau (5) est inférieur à un niveau minimal (n8) de l'évacuation (8) pour l'agent sorbant.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un niveau maximal (N6) de l'évacuation (6) pour l'eau traitée est inférieur à un niveau minimal (n7) de l'arrivée (7) pour le sorbant (10).
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (11) pour introduire des bulles (12) de gaz dans l'eau traitée, de préférence des bulles d'air, à proximité de la partie basse de la colonne, de préférence à un niveau inférieur à l'arrivée (7) d'agent sorbant, de préférence au travers d'un fond (3) de la colonne (2).
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs réacteurs (1) montés en série, l'évacuation d'eau (6) d'un premier réacteur (1) étant branchée sur l'arrivée d'eau (5 A) d'un deuxième réacteur (1A).
7. Procédé de dépollution d'une eau, caractérisé en ce que:
- on fait circuler en de haut (5) en bas (6) l'eau à dépolluer;
- on introduit un agent sorbant (10), ayant une densité plus faible que l'eau à dépolluer, en une partie basse (7) de l'eau;
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on évacue le sorbant en une partie haute (8, 13) de l'eau.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'agent sorbant est un polymère adsorbant.
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