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WO2013064667A1 - Procede de traitement d'eau comprenant une adsorption sur cap, une filtration mecanique non-membranaire et une recirculation de cap - Google Patents

Procede de traitement d'eau comprenant une adsorption sur cap, une filtration mecanique non-membranaire et une recirculation de cap Download PDF

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WO2013064667A1
WO2013064667A1 PCT/EP2012/071764 EP2012071764W WO2013064667A1 WO 2013064667 A1 WO2013064667 A1 WO 2013064667A1 EP 2012071764 W EP2012071764 W EP 2012071764W WO 2013064667 A1 WO2013064667 A1 WO 2013064667A1
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WO
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water
cap
activated carbon
filtration
concentration
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/071764
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English (en)
Inventor
Abdelkader Gaid
Philippe Sauvignet
Original Assignee
Veolia Water Solutions & Technologies Support
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/152—Water filtration

Definitions

  • the field of the invention is that of water treatment techniques for their potabilization or purification.
  • the invention relates to water treatment techniques to reduce their content including organic matter, micropollutants, endocrine disruptors, chlorinated solvents, pesticides, drug residues and pharmaceuticals.
  • Processes are commonly implemented on wastewater and natural waters in order to respectively ensure their purification or their potabilisation.
  • Such processes generally employ an adsorbent, such as Activated Carbon Powder (CAP), on which these pollutants are adsorbed.
  • adsorbent such as Activated Carbon Powder (CAP)
  • One of these methods consists in contacting a water to be treated with activated carbon powder. The resulting mixture is then filtered through filtration membranes. The powdered activated carbon separated from the water is at least partially recirculated upstream of the filtration membranes.
  • the quantity of activated carbon used in this type of process must be important to enable the pollutants whose elimination is targeted to be satisfactorily cut down. Nevertheless, the number of washings that must be implemented to separate the activated carbon powder from the filtration membranes is all the more important that the active carbon concentration of the filtered mixture is high. As a result, the concentration of activated charcoal powder of the mixture of water and activated charcoal is generally limited to between 0.8 and 1 g / l above the duration of the membrane washing periods, during which no treated water is produced, becomes too great in relation to the duration of the treatment phases during which treated water is produced. In addition, the membranes are cleaned with a portion of the treated water produced which tends to reduce the total amount of treated water collected.
  • Another method consists in contacting a water to be treated with flocculants, coagulants, powdered activated carbon and optionally a ballast such as microsand.
  • the mixture obtained is then introduced into a gravity separator whose overflows are successively filtered through a sand filter and filtration membranes.
  • this technique involves implementing a sand filter between the gravity separator and the filtration membranes to remove certain substances not separated from the water during the gravitational separation, including flocculant residues.
  • the facilities implemented to treat water according to such a process are therefore fairly compact and consuming chemical reagents.
  • Another method consists of passing the water to be treated in a gravity separator and then bringing the clarified water obtained at the outlet of the separator into contact with powdered activated carbon. The mixture obtained is then filtered through filtration membranes, the powdered activated carbon separated from the water being at least partly recirculated upstream of the gravity separator.
  • the invention particularly aims to overcome these disadvantages of the prior art.
  • an object of the invention is to provide a water treatment technique involving adsorption on powdered activated carbon, in particular to reduce the content of pesticides and / or endocrine disruptors and / or organic matter and / or chlorinated solvents and / or residues of drugs and pharmaceuticals and / or other adsorbable organic compounds which can be implemented, in at least one mode of realization, in a compact installation relative to the installations of the prior art.
  • Another objective of the invention is to implement such a technique which allows, in at least one embodiment, to optimize the exploitation of the adsorption capacity of the CAP.
  • the invention aims to provide, in at least one embodiment, such a technique that allows to limit the consumption of reagents, including CAP.
  • Another object of the invention is to provide, in at least one embodiment, such a technique, the implementation of which avoids the use of coagulant and flocculant.
  • the invention also aims to provide, in at least one embodiment, such a technique that does not require or few maintenance campaigns.
  • An object of the invention is also to provide, in at least one embodiment, such a technique that is simple and / or reliable and / or economical to implement.
  • a water treatment process having a suspended solids concentration of less than 20 mg / l in order to to reduce the content of dissolved organic pollutants, said process consisting of: a step of introducing said water into a stirred reactor in which it is brought into contact with powdered activated carbon in a concentration of between 150 and 500 mg / 1, said water flowing in said reactor stirred at a speed of between 5 and 50 m / h;
  • the invention is based on a completely original approach which consists of cutting down the content of certain pollutants dissolved in a weakly charged water, that is to say having a concentration of suspended solids (MES) of less than 20. mg / 1, bringing it into contact with CAP in a stirred tank or reactor at a relatively low concentration of between 150 and 500 mg / l and then filtering the mixture obtained directly through a filtration unit comprising filtering media mechanical non-membrane whose cutoff threshold is greater than or equal to 1 micrometer by providing to recirculate in the stirred tank at least partly the CAP separated from the treated water produced.
  • MES suspended solids
  • the water to be treated circulates in the stirred reactor at a speed of between 5 and 50 m / h. This makes it possible to create a stirring movement inside the reactor that is suitable for suspending the powdered activated carbon in such a way that the CAP concentration of the mixture contained in the reactor is essentially the same in all points of that -this. The contact between the CAP and the water to be treated is thus increased, which optimizes the use of the CAP adsorption capacities.
  • the concentration of CAP in a water to be treated in order to effectively reduce the content of adsorbable dissolved pollutants must be high, and at least 0.8 g / 1.
  • the inventors have found that a much lower CAP concentration of between 150 and 500 mg / l can satisfactorily kill most of the adsorbable pollutants dissolved in water. The CAP consumption is thus reduced.
  • the CAP losses are reduced because the technique according to the invention does not implement gravitational separation. This also contributes to reduce the size of the facilities implemented to ensure the treatment of water.
  • the filter media whose cut-off point is greater than or equal to 1 micrometer makes it possible to retain almost all the CAP contained in the water.
  • a concentration of CAP between 150 and 500 mg / l is a relatively low concentration and therefore low clogging.
  • the filter media used are also not subject to deep clogging since they are not membrane filtration. The frequency of washing operations and, more generally, filter media maintenance campaigns is thus reduced.
  • the weakly charged water to be treated may or may not be from a prior clarification step. It may for example be drilling water that does not require prior clarification.
  • the concentration of solids in suspension of the water to be treated is less than 10 mg / l.
  • said filtration is from the outside to the inside of said filter media.
  • the low-loaded waters have a low sealing capacity of the fibers of the filtration means through which they are filtered. Their filtration does not induce a strong reduction in the permeability of these filtration means. These waters are usually filtered from the inside to the outside of filtration means. Water intended to be treated by the implementation of a process according to the invention are water with little charge. These should therefore be filtered from the inside to the outside.
  • the inventors have, however, noticed that the fact of filtering them from the outside to the inside, which is contrary to the practice of the person skilled in the art, makes it possible to reduce or even prevent the penetration of the active powdered charcoal in depth. in the filter media. These then clog more weakly and essentially in a non-irreversible way. These filter media are thus easy to clean which limits the number of washing operations to be performed which are also easier to implement.
  • said filtration unit preferably comprises filter cassettes
  • said filter cassettes each consist of a winding of a wire around a frame defining an internal cavity for the flow of said filtrate.
  • This type of filter cassette has the advantages of allowing to retain almost all the CAP contained in the water to be filtered, to clog slowly and non-irreversibly, and thus to be relatively easy to clean. They preferably have a cutoff threshold of less than 5 micrometers.
  • a method according to the invention further comprises washing steps of said filtration unit with a part of said filtrate.
  • non-membrane mechanical filtration unit comprising filter media whose cutoff threshold is greater than or equal to 1 micrometer has the advantage of not requiring the use of chemicals to ensure their cleaning which can be only with treated water produced or with service water, that is, water delivered by water utilities. It limits the amount of chemicals to be used during the treatment of water and the cost of it.
  • a method according to the invention further comprises steps of extracting used powdered activated carbon and steps of injecting new activated carbon powder into said water to compensate said extraction.
  • a process according to the invention also consists of at least one ozonation step of said water, said at least one ozonation stage comprising the injection of ozone upstream or into said stirred reactor.
  • Ozonation can oxidize some of the adsorbable molecules and endocrine disruptors present in the water to be treated. Molecules of large sizes are thus broken down into smaller and more easily adsorbable molecules. Ozonation also makes it possible to oxidize non-adsorbable molecules present in the water to be treated. It also makes it possible to eliminate odorous molecules, algal toxins ... Finally, the implementation of an ozonation before or during the contacting of the water to be treated with the CAP makes it possible to improve the abatement pollution especially by adsorption.
  • the activated carbon powder preferably has a particle size of between 15 and 500 micrometers.
  • a method according to the invention does not include injection of coagulant and / or flocculant in said stirred reactor or more generally in the water to be treated.
  • FIG. 1 illustrates a diagram of an example of an installation specially adapted to the implementation of a water treatment method according to the invention
  • Figure 2 illustrates a perspective view of a filter cassette implemented in the installation shown in Figure 1;
  • Figure 3 illustrates a perspective view of the filter cassette assembly shown in Figure 2 on a central collector portion. 6. Description of an embodiment of the invention
  • the general principle of the invention is based on bringing a water to be treated into contact with CAP in a stirred tank at a relatively low concentration of between 150 and 500 mg / l and a circulation rate of between 5 and 50 m. / h, then directly filtering the resulting mixture through a filtration unit comprising non-membrane filter media whose cut-off point is greater than or equal to 1 micrometer by providing for recirculating in the stirred tank at least in part the CAP separated from the treated water produced.
  • FIGS. 1, 2 and 3 an embodiment of a treatment plant specially adapted for the implementation of a water treatment method according to the invention is presented.
  • such an installation comprises a supply pipe 10 of water to be treated.
  • This supply line 10 opens into a stirred reactor 11.
  • the supply line 10 opens near the bottom 110 of the reactor 11.
  • the reactor 11 may comprise a double bottom bounded by a floor traversed by a plurality of diffusion screens substantially uniformly distributed over the entire surface.
  • the water to be treated can then be injected via the supply line under this floor and diffuse inside the reactor 11 through the strainers.
  • the diameter of the holes of the strainers will be smaller than that of the CAP particles to prevent them from leaking through the floor.
  • the reactor 11 houses an internal recirculation pipe 27 whose inlet is placed close to the bottom 110 of the reactor 11, and whose outlet opens preferably into the upper half of the reactor 11.
  • the inlet of this reactor 11 pipe 27 is connected to a pump 28.
  • the installation comprises new CAP injection means 12 which open into the supply pipe 10 and into the agitated reactor 11.
  • these injection means may open into the supply pipe 10 or into the inlet pipe 10. stirred reactor 11.
  • These injection means 12 comprise for example at least one injector which preferably allows to inject the new CAP near the bottom 110 of the reactor 10.
  • the installation comprises a pipe 13 for extracting the mixture of water and CAP contained in the stirred reactor 11.
  • the inlet of this pipe 13 is connected to a pump 29 placed near the bottom 110 of the reactor 11. It opens at the inlet of a filtration unit 14.
  • the pump 29 can also be connected to a second internal recirculation pipe 27 '.
  • the filtration unit 14 is a non-membrane mechanical filtration unit comprising filter media 141 whose cutoff threshold is greater than or equal to 1 micrometer. This filtration unit 14 therefore does not include a filtration membrane.
  • the filter media are filter cassettes 30, the implementation of which makes it possible to carry out a micro fiber mechanical filtration.
  • a filter cassette 30 comprises a rigid fluted support 31 whose side walls are perforated. This support 31 forms a frame defining an interior cavity. It comprises a wire 32 which is wound around the rigid support 31 according to a specific voltage. The tension of the wire and its nature, in particular its diameter, may vary according to the fineness of filtration expected.
  • One end of the cassette 30 is traversed by filtered water flow passages 33 which protrude outside the support 31 and open into the interior cavity.
  • These filter cassettes 30 are uniformly distributed around a tubular central manifold 142 with the interior of which each interior cavity communicates to form a filter.
  • this tubular manifold 142 is traversed by perforations 143 in which the passages 33 forming a projection can be introduced in a sealed manner so that the inside of the manifold 142 communicates with the internal cavity of the cassettes 30 via 33.
  • perforations 143 in which the passages 33 forming a projection can be introduced in a sealed manner so that the inside of the manifold 142 communicates with the internal cavity of the cassettes 30 via 33.
  • FIG. 3 only one row of filter cassettes 30 is shown around a portion of the collector 142. Of course, several rows of cassettes 30 can be juxtaposed along this collector 142.
  • the plant includes a filtrate extraction pipe 15 which communicates with the outlet of the central manifold 142.
  • a filtrate recirculation pipe 16 is connected to one of the outlets of the filtrate extraction pipe 15. It opens into a storage tank 17.
  • the storage tank 17 comprises an outlet which is connected to a washing water injection pipe 18 on which is mounted a recirculation pump 19.
  • the outlet of the injection pipe 18 is connected to injection means washing water, such as injectors, on the surface of the filter cassettes 30 of the filtration unit 14.
  • the installation comprises an extraction pipe 20 of CAP of the filtration unit 14.
  • this extraction pipe 20 opens into a concentration tank 21.
  • the bottom of the concentration tank 21 is connected by a pipe 22 on which a pump 23 is mounted to a CAP 24 recirculation pipe which opens into the stirred reactor 11.
  • the extraction pipe 20 is directly connected to the recirculation pipe 24 of CAP in the stirred reactor 11.
  • the installation comprises conventional CAP extraction means. These means comprise a CAP extraction pipe 25 on which is mounted a pump (not shown). This extraction pipe 25 is connected to the pipe 22.
  • the CAP extraction means used include a pipe 26 connected to an outlet of the reactor 11 and located near the bottom 110. This pipe 26 is then connected to a withdrawal pump not shown.
  • the installation further comprises means for controlling the CAP extraction means used and the new CAP injection means.
  • control means make it possible to control the injection and extraction means so as to maintain the average age of the CAP substantially constant inside the reactor 11 and to maintain therein the CAP concentration of between 150 and 500 mg / ml.
  • Injection and extraction may take place simultaneously or successively. They may also take place alternately. In this case, an injection can be implemented in a filtration cycle and an extraction in the next filtration cycle.
  • the injection and extraction means may be implemented according to a predetermined frequency which may for example be defined in number of filtration cycle or time. A filtration cycle corresponds to the period during which water is filtered between two washes of the filtration unit.
  • Example of a Water Treatment Process According to the Invention A method of treating water according to the invention with a view to reducing the content of pesticides and / or endocrine disruptors and / or organic materials and / or chlorinated solvents and / or drug residues and other products pharmaceutical and / or other adsorbable organic compounds will now be described. Such a method can be implemented to ensure the treatment of a water having a suspended solids concentration of less than 20 mg / l and advantageously less than 10 mg / l.
  • Such a method comprises a step of introducing a water to be treated via the supply line 10 into the reactor 11. Powdered activated carbon is injected via the injection means 12 into the water to be treated at the level of the supply line 10 and / or the reactor 11.
  • the CAP is injected in such a way that the CAP concentration inside the reactor 11 is between 150 and 500 mg / l.
  • the CAP concentration will be chosen according to the dissolved pollutants to be eliminated and their concentration.
  • the CAP has a particle size of between 15 and 500 micrometers.
  • the active surface of the particles of CAP will be all the more important that the particle size of CAP will be small.
  • the size of the CAP particles will be chosen according to the dissolved pollutants to be eliminated and their concentration.
  • the pump 28 is implemented so as to create a recirculation movement of water inside the reactor via the pipe 27 so that the water to be treated circulates at a speed of between 5 and 50 m / h.
  • the water to be treated can be introduced into the reactor at such a speed by means of a pump provided for this purpose.
  • Recirculation in the reactor 11 can also be obtained by means of the pump 29 and the recirculation pipe 27 '.
  • a stirring movement is thus generated inside the reactor, which makes it possible to maximize the contact between the CAP and the water to be treated.
  • the speed of circulation of the water to be treated will be determined empirically, in particular according to characteristics of the CAP, such as its particle size and its concentration in water.
  • the CAP is kept in contact with the water in the reactor 11 in a contact time preferably between 3 and 25 minutes.
  • the mixture of water to be treated and CAP is extracted from the reactor 11 via the pipe 13 and pumped by means of the pump 29 to the inlet of the unit of filtration 14.
  • the mixture of water to be treated and CAP is pushed into the filtration unit 14. It is filtered during a filtration step from the outside to the inside of the filter cassettes of the filtration unit according to a filtration flow preferably between 800 and 2000 Lmh. Specifically, the raw water in the filtration unit 14 outside the cassettes 30 passes through the multiple layers of wire.
  • the water thus filtered flows through their perforations in their internal cavity to the grooves which channel it towards the passages 33 and then into the central collector 142, thus allowing external-internal filtration.
  • the water is filtered through the coil that envelops each cassette, the latter retaining all the particles in suspension.
  • the CAP is thus separated from a filtrate within the filtration unit 14 inside which it undergoes a non-membrane mechanical filtration step at a cut-off point greater than or equal to 1 micrometer.
  • the cutoff threshold of the filtering media will be chosen according to the particle size of CAP.
  • the filtrate is extracted from the filtration unit 14 via the extraction pipe 15 connected to the central collector 142. It is partly conveyed into the storage tank 17 via the recirculation pipe 16.
  • Stages of washing the filter cassettes 30 of the filtration unit 14 are regularly implemented. They may, for example, be triggered after a given number of filter cycles, or at a fixed time interval, or as soon as the pressure drop across the filtration unit 14 reaches a predetermined threshold. These consist in injecting filtrate contained in the storage tank 17 on the surface of the filter cassettes 30 by means of the pump 19, the pipe 18 and the injectors provided for this purpose. Washing (only hydraulic) is therefore carried out by external rinsing of the cassettes after the body of the filter has previously been drained.
  • the mixture of washing water and CAP is extracted from the filtration unit 14 via the extraction pipe 20 and conveyed into the concentration tank 21.
  • This concentration tank 21 constitutes the recovery tank of the washing eluates filtration cassettes.
  • the concentration of CAP is therefore high, the latter then being at least partly recirculated in the contact tank or reactor 11.
  • the CAP extracted from the filtration unit 14 is recirculated in the reactor 11 via the pipe 22, the pump 23 and the pipe 24. In a variant, it can be recirculated directly from the outlet of the filtration unit 14 in the reactor 11 via the recirculation pipe 24 without being conveyed into a concentration tank.
  • the recirculation flow rate of the CAP may be determined according to the concentration of CAP in the basin, the CAP extraction modes of the basin, the fluxes acceptable by the mechanical filtration and unclogging times of the mechanical filter.
  • the CAP can be recirculated continuously or at a frequency that is determined according to the washing of the cassettes. The washing frequency of the cassettes depends itself on the concentration of CAP in the contact tank. This frequency can vary between 10 minutes and 60 minutes. When the washing frequency of the cassettes is high, recirculation will be continuous.
  • Usual CAP is regularly extracted from the installation by means of the pipe 25 and a pump provided for this purpose during CAP extraction steps used. Alternatively, it can be extracted from the bottom 10 of the reactor 11 via the pipe 26 and a pump provided for this purpose.
  • New CAP is regularly injected into the reactor 11 and / or into the supply line 10 via the injection means 12 during new CAP injection steps.
  • the used CAP and the new CAP will respectively be extracted and injected at selected flow rates so as to maintain the average age of CAP in the reactor 11 between 1 day and 10 days.
  • the frequency of extraction of CAP used and new CAP injection as well as the quantities extracted and injected will be determined according to the quality of the water to be treated, that is to say, its concentration of dissolved pollutants. eliminate.
  • the quantities of coal injected into and extracted from the reactor 11 will be identical in order to maintain an equilibrium within the reactor 11. They will be determined so as to maintain within the reactor 11 a CAP concentration of between 150 and 500 mg / L.
  • an installation according to the invention comprises ozone injection means 40 in the supply pipe 10 or directly in the reactor 11.
  • a process according to the invention comprises a step of ozonation of the water to be treated circulating in the supply pipe 10 or the water circulating in the reactor 11.
  • the amount of ozone injected is such that the ozone concentration of the water is between 0.5 and 4 mg / L.
  • the concentration of CAP in the water to be treated is between 150 and 500 mg / l, which corresponds to a low concentration. This has the advantage of being very little clogging, which reduces the frequency of washing filter cassettes.
  • non-membrane mechanical filter media filtration having a cut-off threshold greater than or equal to 1 micrometer allows to retain almost all the CAP injected into the water to be treated. This type of filtration is not subject to clogging, at least irreversible. The filtration means implemented can therefore be easily washed.
  • the CAP collected during the cleaning stages of the filter cassettes is recirculated in the reactor in which the water is brought into contact with the CAP.
  • the CAP is then maintained during a significant contact time.
  • the implementation of the invention therefore makes it possible to obtain a Ct parameter, which is equal to the product of the CAP concentration and the contact time of the water to be treated with the CAP, which is important even though the CAP concentration is low.
  • the technique according to the invention makes it possible to satisfactorily reduce the organic pollution dissolved in water in a simple manner, in compact plants and by using relatively small quantities of activated carbon, and in particular of CAP, and no chemical reagent such as coagulant and flocculant.
  • the use of the technique according to the invention can make it possible to treat a water whose concentration of suspended solids (MES) is less than 20 mg / L and to obtain a treated water whose concentration in MES is less than 1 mg / L without requiring the implementation of coagulation / flocculation / decantation downstream of the non-membrane mechanical filtration, in particular when the filtering means used comprise filter cassettes whose cutoff threshold is less than 5 micrometers.
  • MES suspended solids

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Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement d'eau ayant une concentration en matières solides en suspension inférieure à 20 mg/1 en vue d'en abattre la teneur en polluants organiques dissous, ledit procédé consistant en : une étape d'introduction de ladite eau dans un réacteur agité (11) dans lequel elle est mis en contact avec du charbon actif en poudre selon une concentration comprise entre 150 et 500 mg/1, ladite eau circulant dans ledit réacteur agité (11) selon une vitesse comprise entre 5 et 50 m/h; une étape de filtration directe de l'eau provenant dudit réacteur agité (11) permettant de séparer un filtrat du charbon actif en poudre dans une unité de filtration mécanique non membranaire (14) comprenant des médias filtrants dont le seuil de coupure est supérieur ou égal à 1 micromètre; une étape de recirculation dans ledit réacteur agité (11) d'au moins une partie du charbon actif en poudre séparé de l'eau dans ladite étape de filtration.

Description

Procédé de traitement d'eau comprenant une adsorption sur CAP, une filtration mécanique non-membranaire et une recirculation de CAP
1. Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui des techniques de traitement d'eaux en vue de leur potabilisation ou de leur épuration.
Plus précisément, l'invention concerne les techniques de traitement d'eaux visant à abattre leur teneur notamment en matières organiques, en micropolluants, en perturbateurs endocriniens, en solvants chlorés, en pesticides, en résidus de médicaments et produits pharmaceutiques.
2. Art antérieur et ses inconvénients
Des procédés sont couramment mis en œuvre sur les eaux usées et les eaux naturelles dans le but d'assurer respectivement leur épuration ou leur potabilisation.
Ces procédés de traitement visent en particulier à éliminer de ces eaux, à tout le moins en partie, la matière organique, les micro-polluants, les perturbateurs endocriniens, les solvants chlorés, les pesticides, les résidus de médicaments, les produits pharmaceutiques et autres matières adsorbables qui s'y trouvent.
De tels procédés mettent généralement en œuvre un adsorbant, comme du Charbon Actif en Poudre (CAP), sur lequel ces polluants sont adsorbés.
Un de ces procédés consiste à mettre en contact une eau à traiter avec du charbon actif en poudre. Le mélange obtenu est ensuite filtré à travers des membranes de filtration. Le charbon actif en poudre séparé de l'eau est au moins en partie recirculé en amont des membranes de filtration.
La quantité de charbon actif mise en œuvre dans ce type de procédé doit être importante pour permettre d'abattre de manière satisfaisante les polluants dont l'élimination est visée. Néanmoins, le nombre de lavage qui doit être mis en œuvre pour séparer le charbon actif en poudre des membranes de filtration est d'autant plus important que la concentration en charbon actif du mélange filtré est élevée. Il en résulte que la concentration en charbon actif en poudre du mélange d'eau et de charbon actif est généralement limitée entre 0,8 et lg/1 au-delà de quoi, la durée des périodes de lavage des membranes, pendant lesquelles aucune eau traitée n'est produite, devient trop importante par rapport à la durée des phases de traitement pendant lesquelles de l'eau traitée est produite. Par ailleurs, les membranes sont nettoyées avec une partie de l'eau traitée produite ce qui tend à réduire la quantité totale d'eau traitée recueillie.
L'Homme du métier estime qu'une telle dose de CAP à la fois est trop faible pour assurer un traitement efficace de l'eau, et suffisamment élevée pour occasionner, outre le colmatage des membranes, une usure mécanique de celles-ci qui se manifeste le plus souvent par une attrition de leur surface et une perte de perméabilité pouvant aller jusqu'à une rupture. Une telle technique est donc finalement assez peu mise en œuvre.
Un autre procédé consiste à mettre en contact une eau à traiter avec des floculants, des coagulants, du charbon actif en poudre et éventuellement un lest tel que du microsable. Le mélange obtenu est ensuite introduit dans un séparateur gravitaire dont les surverses sont successivement filtrées à travers un filtre à sable puis des membranes de filtration.
La mise en œuvre d'un tel procédé permet d'abattre de manière satisfaisante et rapide la pollution ciblée en limitant l'endommagement des membranes de filtration par la mise en œuvre en amont de celles-ci d'un filtre à sable agissant comme une sorte de fusible, c'est-à-dire comme un élément de sécurité. Toutefois, les coagulants et les floculants ont tendance à venir s'agglomérer à la surface du charbon actif en poudre. Les capacités d'adsorption de celui-ci en sont d'autant plus réduites. En outre, la mise en œuvre d'un tel procédé s'accompagne de pertes de charbon actif en poudre en sousverse du séparateur. Il est par conséquent nécessaire d'injecter du charbon actif en poudre neuf afin de compenser ces pertes, ce qui représente un poste de coût non négligeable. Par ailleurs, cette technique suppose de mettre en œuvre un filtre à sable entre le séparateur gravitaire et les membranes de filtration pour éliminer certaines substances non séparées de l'eau lors de la séparation gravitaire, notamment des résidus de floculants. Les installations mises en œuvre pour traiter des eaux selon un tel procédé sont donc assez peu compactes et consommatrices de réactifs chimiques.
Un autre procédé consiste à faire transiter l'eau à traiter dans un séparateur gravitaire, puis à mettre en contact l'eau clarifiée obtenue en sortie du séparateur avec du charbon actif en poudre. Le mélange obtenu est ensuite filtré à travers des membranes de filtration, le charbon actif en poudre séparé de l'eau étant au moins en partie recirculé en amont du séparateur gravitaire.
Cette technique est sujette aux inconvénients inhérents à la mise en œuvre des membranes de filtration : colmatage et perte de perméabilité impliquant la mise en œuvre régulière de lavages, usure voire rupture mécanique. Elle s'accompagne également de la perte de charbon actif en poudre en sous verse du séparateur gravitaire. Enfin, les installations nécessaires à sa mise en œuvre sont également assez peu compactes.
Au final, il n'existe à ce jour pas de technique de traitement impliquant une adsorption sur du CAP pour l'élimination des pesticides, des perturbateurs endocriniens, des matières organiques, des solvants chlorés, des résidus de médicaments et de produits pharmaceutiques et autres composés organiques adsorbables présents dans les eaux en particuliers à potabiliser, qui puisse être mise en œuvre de manière économique au sein d'installations relativement compactes n'incluant pas de membrane, et ne nécessitant aucune injection de coagulant et de floculant.
3. Objectifs de l'invention
L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur.
Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une technique de traitement d'eau impliquant une adsorption sur du charbon actif en poudre notamment en vue d'en abattre la teneur en pesticides et/ou perturbateurs endocriniens et/ou en matières organiques et/ou en solvants chlorés et/ou en résidus de médicaments et de produits pharmaceutiques et/ou en autres composés organiques adsorbables qui puisse être mise en œuvre, dans au moins un mode de réalisation, au sein d'une installation compacte relativement aux installations de l'art antérieur.
Un autre objectif de l'invention est de mettre en œuvre une telle technique qui permette, dans au moins un mode de réalisation, d'optimiser l'exploitation des capacités d'adsorption du CAP.
Notamment, l'invention vise à procurer, dans au moins un mode de réalisation, une telle technique qui permette de limiter la consommation en réactifs, notamment en CAP.
Un autre objectif de l'invention est de procurer, dans au moins un mode de réalisation, une telle technique dont la mise en œuvre permet d'éviter l'utilisation de coagulant et de floculant.
L'invention a encore pour objectif de fournir, dans au moins un mode de réalisation, une telle technique qui ne nécessite pas ou peu de campagnes de maintenance.
Un objectif de l'invention est aussi de fournir, dans au moins un mode de réalisation, une telle technique qui soit simple et/ou fiable et/ou économique à mettre en œuvre.
4. Exposé de l'invention
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'un procédé de traitement d'eau ayant une concentration en matières solides en suspension inférieure à 20 mg/1 en vue d'en abattre la teneur en polluants organiques dissous, ledit procédé consistant en : une étape d'introduction de ladite eau dans un réacteur agité dans lequel elle est mise en contact avec du charbon actif en poudre selon une concentration comprise entre 150 et 500 mg/1, ladite eau circulant dans ledit réacteur agité selon une vitesse comprise entre 5 et 50 m/h ;
une étape de filtration directe de l'eau provenant dudit réacteur agité permettant de séparer un filtrat du charbon actif en poudre dans une unité de filtration mécanique non membranaire comprenant des médias filtrants dont le seuil de coupure est supérieur ou égal à 1 micromètre ; une étape de recirculation dans ledit réacteur agité d'au moins une partie du charbon actif en poudre séparé de l'eau dans ladite étape de filtration.
Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait originale qui consiste à abattre la teneur en certains polluants dissous dans une eau faiblement chargée, c'est-à-dire ayant une concentration en Matières solides En Suspension (MES) inférieure à 20 mg/1, en mettant celle-ci en contact avec du CAP dans une cuve ou réacteur agité selon une concentration relativement faible comprise entre 150 et 500 mg/1 puis à filtrer le mélange obtenu directement à travers une unité de filtration comprenant des médias filtrants mécaniques non membranaires dont le seuil de coupure est supérieur ou égal à 1 micromètre en prévoyant de recirculer dans la cuve agitée au moins en partie le CAP séparé de l'eau traitée produite.
Une telle mise en œuvre permet d'abattre de manière satisfaisante la pollution dissoute dans une eau de manière rapide, en employant relativement peu de CAP, dans des installations compactes nécessitant peu de campagnes de maintenance.
L'eau à traiter circule dans le réacteur agité à une vitesse comprise entre 5 et 50 m/h. Ceci permet de créer un mouvement d'agitation à l'intérieur du réacteur propice à la mise en suspension du charbon actif en poudre de manière telle que la concentration en CAP du mélange contenu dans le réacteur y soit essentiellement la même en tout point de celui-ci. Le contact entre le CAP et les eaux à traiter est ainsi augmenté ce qui optimise l'utilisation des capacités d'adsorption du CAP.
Comme cela a été expliqué auparavant, l'Homme du métier estime que la concentration en CAP dans une eau à traiter en vue d'en abattre efficacement la teneur en polluants dissous adsorbables doit être importante, et au moins égale à 0,8 g/1. Toutefois, les inventeurs se sont aperçus qu'une concentration de CAP beaucoup plus faible comprise entre 150 et 500 mg/1 permet d'abattre de manière satisfaisante la majeure partie des polluants adsorbables dissous dans une eau. La consommation en CAP est ainsi réduite.
En outre, les pertes en CAP sont réduites du fait que la technique selon l'invention ne met pas en œuvre de séparation gravitaire. Ceci participe également à réduire la taille des installations mises en œuvre pour assurer le traitement de l'eau.
Les médias filtrants dont le seuil de coupure est supérieur ou égal à 1 micromètre permettent de retenir la quasi totalité du CAP contenue dans l'eau.
La mise en œuvre d'une recirculation dans le réacteur agité d'au moins une partie du CAP séparé de l'eau traitée permet alors d'augmenter le temps moyen de séjour d'une particule de CAP dans ce réacteur, et ainsi d'optimiser l'utilisation de ses capacités d'adsorption.
Tout ceci participe à réduire la consommation en CAP.
En outre, une concentration de CAP comprise entre 150 et 500 mg/1 est une concentration relativement faible et par conséquent peu colmatante. Les médias filtrants mis en œuvre sont par ailleurs peu soumis au colmatage en profondeur dans la mesure où il ne s'agit pas de membranes de filtration. La fréquence des opérations de lavage et plus généralement des campagnes de maintenance des médias filtrants est ainsi réduite.
Les eaux faiblement chargées à traiter peuvent être ou non issues d'une étape préalable de clarification. Il pourra par exemple s'agir d'eau de forage ne nécessitant pas de clarification préalable.
Bien qu'un procédé selon l'invention pour le traitement d'eau dont la concentration en matières solides en suspension est inférieure à 20 mg/1 est efficace, il est plus particulièrement avantageux pour des eaux présentant une concentration en MES inférieure à 10 mg/L. Ainsi, dans une variante avantageuse, la concentration en matières solides en suspension de l'eau à traiter est inférieure à 10 mg/1.
Dans un mode de réalisation préféré, ladite filtration se fait depuis l'extérieur vers l'intérieur desdits médias filtrants.
Les eaux peu chargées ont un faible pouvoir d'obturation des fibres des moyens de filtration à travers lesquels elles sont filtrées. Leur filtration n'induit donc pas une forte réduction de la perméabilité de ces moyens de filtration. Ces eaux sont donc habituellement filtrées depuis l'intérieur vers l'extérieur des moyens de filtration. Les eaux destinées à être traitées par la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention sont des eaux peu chargées. Celles-ci devraient donc être filtrées depuis l'intérieur vers l'extérieur. Les inventeurs ont toutefois remarqué que le fait de les filtrer de l'extérieur vers l'intérieur, ce qui est contraire à la pratique de l'homme du métier, permet de réduire voir d'éviter la pénétration du charbon actif en poudre en profondeur dans les médias filtrants. Ceux-ci se colmatent alors plus faiblement et essentiellement de manière non irréversible. Ces médias filtrants sont ainsi faciles à nettoyer ce qui limite le nombre d'opération de lavage à effectuer lesquelles sont en outre plus faciles à mettre en œuvre.
Dans ce cas, ladite unité de filtration comprend préférentiellement des cassettes filtrantes
Préférentiellement lesdites cassettes filtrantes sont constituées chacune d'un enroulement d'un fil autour d'un châssis définissant une cavité intérieure pour 1 ' écoulement dudit filtrat .
Ce type de cassettes filtrantes présente les avantages de permettre de retenir la quasi- totalité du CAP contenu dans l'eau à filtrer, de se colmater lentement et de manière non irréversible, et donc d'être relativement facile à nettoyer. Elles présentent préférentiellement un seuil de coupure inférieur à 5 micromètres.
Avantageusement, un procédé selon l'invention consiste en outre en des étapes de lavage de ladite unité de filtration avec une partie dudit filtrat.
La mise en œuvre d'une unité de filtration mécanique non membranaire comprenant des médias filtrants dont le seuil de coupure est supérieur ou égal à 1 micromètre présente l'avantage de ne pas nécessiter l'emploi de produits chimiques pour assurer leur nettoyage qui peut être effectué seulement avec de l'eau traitée produite ou bien de l'eau de service, c'est-à-dire de l'eau délivrée par les services d'eau. On limite alors la quantité de produits chimiques à mettre en œuvre au cours du traitement des eaux ainsi que le coût de celui-ci.
Dans un mode de réalisation avantageux, un procédé selon l'invention consiste en outre en des étapes d'extraction de charbon actif en poudre usagé et des étapes d'injection de charbon actif en poudre neuf dans ladite eau pour compenser ladite extraction.
Il est ainsi possible de maintenir sensiblement constant l'âge moyen du CAP dans le réacteur tout en exploitant au maximum ses capacités d'adsorption.
Selon une variante avantageuse, un procédé selon l'invention consiste en outre en au moins une étape d'ozonation de ladite eau, ladite au moins une étape d'ozonation comprenant l'injection d'ozone en amont ou dans ledit réacteur agité.
L'ozonation permet d'oxyder une partie des molécules adsorbables ainsi que des perturbateurs endocriniens présents dans l'eau à traiter. Les molécules de tailles importantes sont ainsi rompues en molécules plus petites et plus facilement adsorbables. L'ozonation permet également d'oxyder des molécules non adsorbables présentes dans l'eau à traiter. Elle permet encore d'éliminer les molécules odorantes, les toxines algales... Au final, la mise en œuvre d'une ozonation avant ou pendant la mise en contact de l'eau à traiter avec le CAP permet d'améliorer l'abattement de la pollution notamment par adsorption.
Le charbon actif en poudre présente préférentiellement une granulométrie comprise entre 15 et 500 micromètres.
Selon une caractéristique avantageuse, un procédé selon l'invention ne comprend pas d'injection de coagulant et/ou de floculant dans ledit réacteur agité ou plus généralement dans l'eau à traiter.
On évite ainsi l'agglomération de coagulant et/ou de floculant autour des particules de charbon actif en poudre. Ceci conduit à optimiser les capacités d'adsorption du CAP, à réduire la consommation en CAP et en autre réactif du fait qu'aucune injection de coagulant et/ou de floculant n'est mise en œuvre, et de réduire en conséquence le coût de mise en œuvre du traitement de l'eau tout en assurant un traitement efficace de l'eau.
5. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels :
la figure 1 illustre un schéma d'un exemple d'installation spécialement adaptée à la mise en œuvre d'un procédé de traitement d'eau selon l'invention ;
la figure 2 illustre une vue en perspective d'une cassette filtrante mise en œuvre dans l'installation représentée à la figure 1 ;
la figure 3 illustre une vue en perspective de l'assemblage de cassettes filtrantes représentées à la figure 2 sur une portion de collecteur central. 6. Description d'un mode de réalisation de l'invention
6.1. Rappel du principe général de l'invention
Le principe général de l'invention repose sur le fait de mettre en contact une eau à traiter avec du CAP dans une cuve agitée selon une concentration relativement faible comprise entre 150 et 500 mg/1 et une vitesse de circulation comprise entre 5 et 50 m/h, puis à filtrer directement le mélange obtenu à travers une unité de filtration comprenant des médias filtrants non membranaire dont le seuil de coupure est supérieur ou égal à 1 micromètre en prévoyant de recirculer dans la cuve agitée au moins en partie le CAP séparé de l'eau traitée produite.
Il est ainsi possible d'abattre de manière satisfaisante et rapide la pollution organique dissoute dans une eau, en employant relativement peu de CAP, dans des installations compactes nécessitant peu de campagnes de maintenance.
6.2. Exemple d'une installation de traitement d'eau selon l'invention
On présente, en relation avec les figures 1 , 2 et 3, un mode de réalisation d'une installation de traitement spécialement adaptée à la mise en œuvre d'un procédé de traitement d'eau selon l'invention.
Ainsi que cela est représenté sur ces figures, une telle installation comprend une canalisation d'amenée 10 d'eau à traiter. Cette canalisation d'amenée 10 débouche dans un réacteur agité 11. Dans ce mode de réalisation, la canalisation d'amenée 10 débouche à proximité du fond 110 du réacteur 11. Dans une variante, le réacteur 11 pourra comprendre un double-fond délimité par un plancher traversé par une pluralité de crépines de diffusion sensiblement réparties uniformément sur toute la surface. L'eau à traiter pourra alors être injectée via la canalisation d'amenée sous ce plancher et diffuser à l'intérieur du réacteur 11 à travers les crépines. Dans ce cas, le diamètre des orifices des crépines sera inférieur à celui des particules de CAP pour éviter que celles-ci ne fuient à travers le plancher.
Dans ce mode de réalisation, le réacteur 11 loge une conduite de recirculation interne 27 dont l'entrée est placée à proximité du fond 110 du réacteur 11 , et dont la sortie débouche préférentiellement dans la moitié supérieure du réacteur 11. L'entrée de cette conduite 27 est reliée à une pompe 28.
L'installation comprend des moyens d'injection 12 de CAP neuf qui débouchent dans la canalisation d'amenée 10 et dans le réacteur agité 11. Dans une variante, ces moyens d'injection pourront déboucher dans la canalisation d'amenée 10 ou dans le réacteur agité 11. Ces moyens d'injection 12 comprennent par exemple au moins un injecteur qui permet préférentiellement d'injecter le CAP neuf à proximité du fond 110 du réacteur 10.
L'installation comprend une canalisation d'extraction 13 du mélange d'eau et de CAP contenu dans le réacteur agité 11. L'entrée de cette canalisation 13 est reliée à une pompe 29 placée à proximité du fond 110 du réacteur 11. Elle débouche à l'entrée d'une unité de filtration 14. La pompe 29 peut également être reliée à une deuxième canalisation de recirculation interne 27' .
L'unité de filtration 14 est une unité de filtration mécanique non membranaire comprenant des médias filtrants 141 dont le seuil de coupure est supérieur ou égal à 1 micromètre. Cette unité de filtration 14 ne comprend donc pas de membrane de filtration.
Dans ce mode de réalisation, les médias filtrants sont des cassettes filtrantes 30 dont la mise en œuvre permet de réaliser une filtration mécanique à micro fibres.
L'élément de base du filtre de l'unité 14 sont les cassettes filtrantes 30 qui sont des cassettes bobinées. Une cassette filtrante 30 comprend un support rigide 31 cannelé dont les parois latérales sont perforées. Ce support 31 forme un châssis définissant une cavité intérieure. Elle comprend un fil 32 qui est bobiné autour du support rigide 31 selon une tension spécifique. La tension du fil et sa nature, notamment son diamètre, pourront varier selon la finesse de filtration attendue. Une extrémité de la cassette 30 est traversée par des passages d'écoulement d'eau filtrées 33 qui forment saillie à l'extérieur du support 31 et débouchent dans de la cavité intérieure. Ces cassettes filtrantes 30 sont réparties de manière uniforme autour d'un collecteur central tubulaire 142 avec l'intérieur duquel chaque cavité intérieure communique pour former un filtre. Pour cela, la paroi périphérique de ce collecteur tubulaire 142 est traversée par des perforations 143 dans lesquelles les passages 33 formant saillie peuvent être introduits de manière étanche de façon à ce que l'intérieur du collecteur 142 communique avec la cavité intérieur des cassette 30 via les passages 33. Sur la figure 3, seule une rangée de cassettes filtrantes 30 est représentée autour d'une portion du collecteur 142. Bien entendu, plusieurs rangées de cassettes 30 pourront être juxtaposées le long de ce collecteur 142.
L'installation comprend une canalisation d'extraction de filtrat 15 qui communique avec la sortie du collecteur central 142.
Une canalisation de recirculation de filtrat 16 est reliée à une des sorties de la canalisation d'extraction de filtrat 15. Elle débouche dans une bâche de stockage 17.
La bâche de stockage 17 comprend une sortie qui est reliée à une canalisation d'injection d'eau de lavage 18 sur laquelle est montée une pompe de recirculation 19. La sortie de la canalisation d'injection 18 est reliée à des moyens d'injection d'eau de lavage, comme des injecteurs, à la surface des cassettes filtrantes 30 de l'unité de filtration 14.
L'installation comprend une canalisation d'extraction 20 de CAP de l'unité de filtration 14. Dans ce mode de réalisation, cette canalisation d'extraction 20 débouche dans une cuve de concentration 21. Le fond de la cuve de concentration 21 est relié par une canalisation 22 sur laquelle est montée une pompe 23 à une canalisation de recirculation de CAP 24 qui débouche dans le réacteur agité 11.
Dans une variante, illustrée en pointillés, la canalisation d'extraction 20 est directement reliée à la canalisation de recirculation 24 de CAP dans le réacteur agité 11.
L'installation comprend des moyens d'extraction de CAP usité. Ces moyens comprennent une canalisation d'extraction de CAP usité 25 sur laquelle est montée une pompe (non représentée). Cette canalisation d'extraction 25 est reliée à la canalisation 22. Dans une variante, les moyens d'extraction de CAP usité comprennent une canalisation 26 reliée à une sortie du réacteur 11 et située à proximité du fond 110. Cette canalisation 26 est alors reliée à une pompe de soutirage non représentée.
L'installation comprend en outre des moyens de commande des moyens d'extraction de CAP usité et des moyens d'injection de CAP neuf. Ces moyens de commande permettent de commander les moyens d'injection et d'extraction de manière à maintenir l'âge moyen du CAP sensiblement constant à l'intérieur du réacteur 11 et à y maintenir la concentration en CAP comprise entre 150 et 500 mg/L. L'injection et l'extraction pourront avoir lieu simultanément ou successivement. Elles pourront également avoir lieu de manière alternative. Dans ce cas, une injection pourra être mise en œuvre dans un cycle de filtration puis une extraction dans le cycle de filtration suivant. Les moyens d'injection et d'extraction pourront être mis en œuvre selon une fréquence prédéterminée qui pourra par exemple être définie en nombre de cycle de filtration ou en temps. Un cycle de filtration correspond à la période pendant laquelle de l'eau est filtrée entre deux lavages de l'unité de filtration.
6.3. Exemple d'un procédé de traitement d'eau selon l'invention Un procédé de traitement d'eau selon l'invention en vue d'en abattre la teneur en pesticides et/ou perturbateurs endocriniens et/ou en matières organiques et/ou en solvants chlorés et/ou en résidus de médicaments et autre produits pharmaceutiques et/ou en autres composés organiques adsorbables va à présent être décrit. Un tel procédé peut être mis en œuvre pour assurer le traitement d'une eau ayant une concentration en matières solides en suspension inférieure à 20 mg/1 et avantageusement inférieure à 10 mg/1.
Un tel procédé comprend une étape d'introduction d'une eau à traiter via la canalisation d'amenée 10 dans le réacteur 11. Du charbon actif en poudre est injecté via les moyens d'injection 12 dans l'eau à traiter au niveau de la canalisation d'amenée 10 et/ou du réacteur 11. Le CAP est injecté de manière telle que la concentration de CAP à l'intérieur du réacteur 11 soit comprise entre 150 et 500 mg/1. La concentration en CAP sera choisie en fonction des polluants dissous à éliminer et de leur concentration.
Le CAP à une granulométrie comprise entre 15 et 500 micromètres. La surface active des particules de CAP sera d'autant plus importante que la taille des particules de CAP sera petite. La taille des particules de CAP sera choisie en fonction des polluants dissous à éliminer et de leur concentration.
La pompe 28 est mise en œuvre de manière à créer un mouvement de recirculation d'eau à l'intérieur du réacteur via la canalisation 27 en sorte que l'eau à traiter y circule à une vitesse comprise entre 5 et 50 m/h. Dans une variante ne mettant pas en œuvre la pompe 28 et la canalisation 27, l'eau à traiter pourra être introduite dans le réacteur à une telle vitesse au moyen d'une pompe prévue à cet effet. Une recirculation dans le réacteur 11 peut également être obtenue au moyen de la pompe 29 et de la canalisation de recirculation 27' . Un mouvement d'agitation est ainsi généré à l'intérieur du réacteur, ce qui permet de maximiser le contact entre le CAP et l'eau à traiter. La vitesse de circulation de l'eau à traiter sera déterminée de manière empirique notamment en fonction de caractéristiques du CAP comme sa granulométrie et sa concentration dans l'eau.
Le CAP est maintenu au contact de l'eau dans le réacteur 11 selon un temps de contact préférentiellement compris entre 3 et 25 minutes.
Le mélange d'eau à traiter et de CAP est extrait du réacteur 11 via la canalisation 13 et pompé au moyen de la pompe 29 vers l'entrée de l'unité de filtration 14. Le mélange d'eau à traiter et de CAP est donc poussé dans l'unité de filtration 14. Il y est filtré au cours d'une étape de filtration depuis l'extérieur vers l'intérieur des cassettes filtrantes de l'unité de filtration selon un flux de filtration préférentiellement compris entre 800 et 2000 Lmh. Plus précisément, l'eau brute située dans l'unité de filtration 14 à l'extérieur des cassettes 30 passe à travers les multiples couches de fil. L'eau ainsi filtrée s'écoule à travers leurs perforations dans leur cavité intérieure vers les cannelures qui la canalisent en direction des passages 33 puis dans le collecteur central 142, permettant ainsi une filtration externe - interne. L'eau est filtrée en passant à travers la bobine qui enveloppe chaque cassette, cette dernière retenant toutes les particules en suspension.
Le CAP est ainsi séparé d'un filtrat au sein de l'unité de filtration 14 à l'intérieur de laquelle il subit une étape de filtration mécanique non-membranaire à un seuil de coupure supérieur ou égal à 1 micromètre. Le seuil de coupure des médias filtrant sera choisi en fonction de la taille des particules de CAP.
Le filtrat est extrait de l'unité de filtration 14 via la canalisation d'extraction 15 reliée au collecteur central 142. Il est en partie acheminé dans la bâche de stockage 17 via la canalisation de recirculation 16.
Des étapes de lavage des cassettes filtrantes 30 de l'unité de filtration 14 sont régulièrement mises en œuvre. Elles pourront par exemple être déclenchées après un nombre donné de cycle de filtration, ou selon un intervalle de temps fixe, ou dès que la perte de charge à travers l'unité de filtration 14 atteindra un seuil prédéterminé. Celles-ci consistent à injecter du filtrat contenu dans la bâche de stockage 17 à la surface des cassettes filtrantes 30 au moyen de la pompe 19, de la canalisation 18 et des injecteurs prévus à cet effet. Le lavage (uniquement hydraulique) s'effectue donc par rinçage externe des cassettes après que le corps du filtre a préalablement été vidangé.
Le mélange d'eau de lavage et de CAP est extrait de l'unité de filtration 14 via la canalisation d'extraction 20 et acheminé dans la cuve de concentration 21. Cette cuve de concentration 21 constitue la cuve de récupération des éluats de lavage des cassettes de filtration. La concentration du CAP y est de ce fait élevée, celui-ci étant ensuite au moins en partie recirculé dans la cuve de contact ou réacteur 11.
Lors d'une étape de recirculation, le CAP extrait de l'unité de filtration 14 est recirculé dans le réacteur 11 via la canalisation 22, la pompe 23 et la canalisation 24. Dans une variante, il pourra être recirculé directement depuis la sortie de l'unité de filtration 14 dans le réacteur 11 via la canalisation de recirculation 24 sans être acheminé dans une cuve de concentration. Le débit de recirculation du CAP pourra être déterminé en fonction de la concentration en CAP dans le bassin, des modes d'extraction du CAP du bassin, des flux acceptables par la filtration mécanique et des temps de décolmatages du filtre mécanique. Le CAP peut être recirculé en continu ou selon une fréquence qui est déterminée en fonction du lavage des cassettes. La fréquence de lavage des cassettes dépend elle-même de la concentration en CAP dans la cuve de contact. Cette fréquence peut varier entre 10 min et 60 minutes. Lorsque la fréquence de lavage des cassettes est élevée, la recirculation se fera en continu.
Du CAP usité est régulièrement extrait de l'installation au moyen de la canalisation 25 et d'une pompe prévue à cet effet lors d'étapes d'extraction de CAP usité. Dans une variante, il pourra être extrait depuis le fond 10 du réacteur 11 via la canalisation 26 et une pompe prévue à cet effet.
Du CAP neuf est régulièrement injecté dans le réacteur 11 et/ou dans la canalisation d'amenée 10 via les moyens d'injection 12 lors d'étapes d'injection de CAP neuf.
Le CAP usité et le CAP neuf seront respectivement extrait et injecté selon des débits choisis de manière à maintenir l'âge moyen de CAP dans le réacteur 11 compris entre 1 jour et 10 jours. La fréquence d'extraction de CAP usité et d'injection de CAP neuf ainsi que les quantités extraites et injectées seront déterminées en fonction de la qualité de l'eau à traiter, c'est-à-dire de sa concentration en polluants dissous à éliminer. Les quantités de charbon injectées dans et extraites du réacteur 11 seront identiques afin de maintenir un équilibre au sein du réacteur 11. Elles seront déterminées de façon à maintenir au sein du réacteur 11 une concentration de CAP comprise entre 150 et 500 mg/L.
6.4. Variante : ozonation
Dans une variante, une installation selon l'invention comprend des moyens d'injection d'ozone 40 dans la canalisation d'amenée 10 ou directement dans le réacteur 11.
Dans ce cas, un procédé selon l'invention comprend une étape d'ozonation de l'eau à traiter circulant dans la canalisation d'amenée 10 ou de l'eau circulant dans le réacteur 11.
Au cours de ces étapes d'ozonation, la quantité d'ozone injectée est telle que la concentration en ozone de l'eau soit comprise entre 0,5 et 4 mg/L.
6.5. Avantages
La concentration en CAP dans l'eau à traiter est comprise entre 150 et 500 mg/1, ce qui correspond à une faible concentration. Ceci présente l'avantage d'être très peu colmatant, ce qui permet de réduire la fréquence de lavage des cassettes filtrantes.
La mise en œuvre d'une filtration mécanique non membranaire sur médias filtrant ayant un seuil de coupure supérieur ou égal à 1 micromètre permet de retenir la quasi totalité du CAP injecté dans l'eau à traiter. Ce type de filtration est peu sujette au colmatage, à tout le moins irréversible. Les moyens de filtration mise en œuvre peuvent donc être facilement lavées.
Le CAP recueilli lors des phases de nettoyage des cassettes filtrantes est recirculé dans le réacteur dans lequel l'eau est mise en contact avec le CAP. Le CAP y est alors maintenu pendant un temps de contact important.
La mise en œuvre de l'invention permet donc d'obtenir un paramètre Ct, qui est égal au produit de la concentration en CAP et du temps de contact de l'eau à traiter avec le CAP, important bien que la concentration en CAP soit faible.
Ainsi, la technique selon l'invention permet d'abattre de manière satisfaisante la pollution organique dissoute dans une eau de manière simple, au sein d'installations compactes et en employant des quantités relativement faibles de charbon actif, et en particulier de CAP, et aucun réactif chimique tel que du coagulant et du floculant.
La mise en œuvre de la technique selon l'invention peut permettre de traiter une eau dont la concentration en matières solides en suspensions (MES) est inférieure à 20 mg/L et d'obtenir une eau traitée dont la concentration en MES est inférieure à 1 mg/L sans nécessiter la mise en œuvre d'une coagulation/floculation/décantation en aval de la filtration mécanique non membranaire, en particulier lorsque les moyens de filtration mis en œuvre comprennent des cassettes filtrantes dont le seuil de coupure est inférieur à 5 micromètres.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement d'eau ayant une concentration en matières solides en suspension inférieure à 20 mg/1 en vue d'en abattre la teneur en polluants organiques dissous, ledit procédé consistant en :
une étape d'introduction de ladite eau dans un réacteur agité (11) dans lequel elle est mis en contact avec du charbon actif en poudre selon une concentration comprise entre 150 et 500 mg/1, ladite eau circulant dans ledit réacteur agité (11) selon une vitesse comprise entre 5 et 50 m/h ; une étape de filtration directe de l'eau provenant dudit réacteur agité (11) permettant de séparer un filtrat du charbon actif en poudre dans une unité de filtration mécanique non membranaire (14) comprenant des médias filtrants dont le seuil de coupure est supérieur ou égal à 1 micromètre ; une étape de recirculation dans ledit réacteur agité (11) d'au moins une partie du charbon actif en poudre séparé de l'eau dans ladite étape de filtration.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la concentration en matières solides en suspension de ladite eau est inférieure à 10 mg/1.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite filtration se fait depuis l'extérieur vers l'intérieur desdits médias filtrants.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite unité de filtration (14) comprend des cassettes filtrantes constituées chacune d'un enroulement d'un fil autour d'un châssis définissant une cavité intérieure pour l'écoulement dudit filtrat.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste en outre en des étapes de lavage de ladite unité de filtration (14) avec une partie dudit filtrat.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste en outre en des étapes d'extraction de charbon actif usagé et des étapes d'injection de charbon actif en poudre neuf dans ladite eau pour compenser ladite extraction.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste en outre en au moins une étape d'ozonation de ladite eau, ladite au moins une étape d'ozonation comprenant l'injection d'ozone en amont ou dans ledit réacteur agité (11).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit charbon actif en poudre présente une granulométrie comprise entre 15 et 500 micromètres.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il ne comprend pas d'injection de coagulant et/ou de floculant dans ledit réacteur agité ( 11 ) .
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