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PROCEDE ET APPAREIL POUR LE TRAITEMENT DES EAUX DIFFICILEMENT COAGULABLES,
SPECIALEMENT LES EAUX POTABLES, EN VUE DE .LEUR FILTRATION.
Il est bien connu que les eaux contenant du fer en solution col- loidale sont coagulables par l'utilisation de floculants tels que les sels de fer et d'alumine. Après la coagulation, les eaux pevent être filtrées sur un filtre à sable ou analogue,de préférence après une'période de repos pour effectuer une décantation avant la filtration finale.
Cette coagulation connue exige d'amener l'eau, si elle ne s'y trouve déjà, dans une zone de pH favorable. Par ailleurs, les additions de floculants doivent être dosées exactement et une surveillance constante est exigée pour que le procédé soit efficace. Il en résulte qu'il est difficile de réaliser économiquement de petites installations basées sur ce principe et en tout cas, même pour les grosses installations, il est difficile de les rendre automatiques. De toute façon, la correction du pH exige l'emploi de produits chimiques auxiliaires et complique l'installation, rendant l'exploi- tation plus coûteuse.
La présente invention a pour but de réaliser une installation automatique permettant la floculation du fer colloïdal et des matières or- ganiques, même dans la zone de pH où habituellement ces colloïdales sont stables. Elle consiste essentiellement à effectuer une préfiltration sur un filtre électrochimique contenant un mélange de deux métaux à l'état divisé, capables de créer dès couples électrochimiques locaux. De cette façon, la flo- culation peut être effectuée automatiquement, sans l'addition d'aucun réactif.
Le premier métal est avantageusement constitué par de la fonte, bien qu'on puisse également utiliser du fer, de l'acier ou un autre alliage de fer.
Le second métal est avantageusement du cuivre ou un alliage de cuivre.
Les deux métaux sont utilisés sous la forme de copeaux ou autres fragments convenant à la constitution d'un filtre. Ils peuvent être employés
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en diverses proportions, mais il s'est avéré utile de les mélanger en volu- mes approximativement égauxo Ainsi, le préfiltre utilisé selon l'invention est avantageusement formé -d'un. mélange de parties approximativement égales de tournure de fonte grise et de tournure de cuivre pur' ou d'un alliage de cuivreo
Le préfiltre selon l'invention comportant deux métaux à l'état divisé-, des couples électrochimiques locaux existeront dans toute l'étendue de la masse du filtre, ce qui assure une action très efficace et très uni- forme sur toute la masse d'eau traitée.
Le mélange de deux métaux peut également être constitué par des copeaux ou fragments de fonte ou analogue, qui ont été cuivrés, notam- ment par immersion dans un bain acide de sulfate de cuivre. Les multiples défauts dans le cuivrage superficiel assurent la création de nombreux cou- ples locaux-fonte-cuivre.
La vitesse de filtration sur un préfiltre selon l'invention peut être relativement élevée, par exemple 5 m3 d'eau par heure et m2 de surface filtrante.
Après cette opération, et éventuellement après une période de repos et décantation, l'eau est filtrée sur un filtre à sable ou tout au- tre produit approprié.
Ce second filtre est constitué, soit d'une matière inerte (par exemple sable ou gravier fin), soit d'une matière changeant le pH de l'eau, de façon à parfaire l'élimination des matières colloïdales dont l'évolution s'est fait dans le préfiltre électrochimique.
A titre d'exemple, les résultats comparatifs suivants ont été obtenus avec des eaux contenant du fer colloïdal:et des matières organiques.
EMI2.1
<tb>
N <SEP> des <SEP> FER <SEP> en <SEP> Matières <SEP> or- <SEP> Turbidité <SEP> Coloration
<tb> essais <SEP> mg/1 <SEP> ganiques <SEP> en
<tb> mg/litre <SEP> de
<tb> K2-Mn2O8
<tb>
<tb> 1 <SEP> 5,95 <SEP> 15 <SEP> trouble <SEP> incolore
<tb>
EMI2.2
Eau d'une ¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯
EMI2.3
<tb> rivière <SEP> 2 <SEP> 0,2 <SEP> env.
<SEP> 6 <SEP> limpide <SEP> incolore
<tb>
EMI2.4
320 Fr ####################################
EMI2.5
<tb> 3 <SEP> 0,2 <SEP> env <SEP> 5,76 <SEP> limpide <SEP> claire
<tb>
<tb> B <SEP> 1 <SEP> 0,18 <SEP> 19 <SEP> trouble <SEP> colorée
<tb>
EMI2.6
Eau d'un Néant barrase de limpide incolore barrage de ¯¯¯¯¯traces 8 limpide incolore
EMI2.7
<tb> 3 <SEP> Néant <SEP> ou
<tb>
<tb>
<tb> traces <SEP> 7 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> limpide <SEP> incolore
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C <SEP> 1 <SEP> 15,6 <SEP> 55 <SEP> trouble <SEP> colorée
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Eau <SEP> superfi- <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> cielle <SEP> Dureté <SEP> 2 <SEP> Néant <SEP> ou
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1,8 <SEP> c <SEP> Fr <SEP> traces <SEP> 16,
7 <SEP> limpide <SEP> incolore
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> Néant <SEP> ou
<tb>
<tb>
<tb> traces <SEP> 13 <SEP> limpide <SEP> incolore
<tb>
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Les essais N 1 ont été effectués sur de l'eau brute sans trai- tement.
Pour les essais N 2, l'eau a été floculée avec 30 mg/litre de sulfate d'alumine; elle est restée au repos pendant 2 heures dans le bac à floculer; ensuite on a effectué la filtration sur sable à une vitesse de 2,5 m3/heure et par m2 de surface de-filtre..' @
Dans les cas B et C, il fallait corriger le.pH avant flocula- tion, par addition d'un alcalinisant, d'où nécessité de dosage, mélange, etc.
Par contre, dans les essais N 3, l'eau brute a été amenée di- rectement sur un préfiltre électrochimique, filtrée à raison de 5 m3/heure et par m2 de surface de filtre et directement amenée sur le filtre à sable ; vitesse de filtration 2,5 m3/heure et par m2 de surface de filtre.
Aucune correction du pH n'est nécessaire pour le traitement avec préfiltre électrochimique.
L'utilisation d'un tel préfiltre permet de réaliser les faci- lités suivantes a) Dimensions réduites et simplification de l'ensemble d'une installation, car on supprime le bac de décantation, le doseur de la ma- tière floculante et en général toute la tuyauterie et les vannes qui en résultent, le tout remplacé par le dispositif du préfiltrage.
Ce dispositif peut être ramené à un rehaussement du filtre à sable avec séparation, la partie supérieure contenant la masse filtrante du préfiltre électrochimique et la partie inférieure le sable ou une au- tre masse assurant le filtrage définitif. b) Suppression du floculant, d'où grande économie de main d'oeuvre, suppression d'une surveillance journalière, possibilité de ren- dre le filtre automatiqueo
En effet, une fois le filtre mis en route, il fonctionne sans surveillance et sans entretien, sauf les lavages périodiques et espacés du filtre et, à de grands intervalles, l'addition de copeaux de fonte dans le filtre électrochimique pour remplacer la quantité consommée.
D'une manière générale, aucune correction du pH n'est néces- saire dans le cas du filtre électro-chimique, le fonctionnement du filtre étant pratiquement indépendant du pH. Si dans certains cas particuliers on devait néanmoins juger utile de modifier le pH pour réaliser une cor- rection plus parfaite de l'eau, cela pourrait se faire sans nuire à l'au- tomaticité de l'installation, par exemple, en remplaçant le sable du fil- tre final par une masse active, telle que le Magno.
Dans le cas d'une eau particulièrement réfractaire à toute cor- rection, une opération de décantation pourrait s'imposer, mais dans ces cas compliqués le filtre électrochimique peut se révéler être la seule solution technique et économique du problème posé.
Finalement il convient de noter qu'un grand avantage du pro- cédé selon l'invention consiste dans son application aux eaux potables : l'élément électropositif, à savoir le cuivre, reste inattaquable, tandis que les copeaux de fonte, ou de fer ou d'un autre composé ferrugineux quelconque, qui entrent en solution, sont retenus sur le filtre et coucou--- rent à améliorer les conditions dans lesquelles les éléments indésirables sont éliminés.
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METHOD AND APPARATUS FOR TREATMENT OF DIFFICULT COAGULABLE WATER,
ESPECIALLY DRINKING WATER, IN VIEW OF THEIR FILTRATION.
It is well known that waters containing iron in colloidal solution are coagulable by the use of flocculants such as iron and alumina salts. After coagulation, the waters can be filtered through a sand filter or the like, preferably after a period of standing to effect settling before the final filtration.
This known coagulation requires bringing the water, if it is not already there, in a zone of favorable pH. Furthermore, flocculant additions must be metered accurately and constant monitoring is required for the process to be effective. As a result, it is difficult to economically achieve small installations based on this principle and in any case, even for large installations, it is difficult to make them automatic. Either way, correcting the pH requires the use of auxiliary chemicals and complicates installation, making operation more expensive.
The object of the present invention is to provide an automatic installation allowing the flocculation of colloidal iron and organic materials, even in the pH region where these colloidals are usually stable. It essentially consists in carrying out a prefiltration on an electrochemical filter containing a mixture of two metals in the divided state, capable of creating local electrochemical couples. In this way, the flocculation can be carried out automatically, without the addition of any reagents.
The first metal is advantageously constituted by cast iron, although iron, steel or another iron alloy can also be used.
The second metal is advantageously copper or a copper alloy.
The two metals are used in the form of chips or other fragments suitable for the constitution of a filter. They can be used
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in various proportions, but it has been found useful to mix them in approximately equal volumes. Thus, the prefilter used according to the invention is advantageously formed of one. mixture of approximately equal parts of turning of gray iron and turning of pure copper 'or a copper alloy
As the prefilter according to the invention comprises two metals in the divided state, local electrochemical couples will exist throughout the entire mass of the filter, which ensures a very efficient and very uniform action on the entire mass of the filter. treated water.
The mixture of two metals can also be constituted by shavings or fragments of cast iron or the like, which have been coppered, in particular by immersion in an acid bath of copper sulphate. The multiple defects in the surface coppering ensure the creation of numerous local-cast-copper pairs.
The filtration rate on a prefilter according to the invention can be relatively high, for example 5 m 3 of water per hour and m 2 of filtering surface.
After this operation, and possibly after a period of standing and settling, the water is filtered through a sand filter or any other suitable product.
This second filter is made up either of an inert material (for example sand or fine gravel), or of a material which changes the pH of the water, so as to complete the elimination of colloidal materials whose evolution takes place. is done in the electrochemical pre-filter.
By way of example, the following comparative results were obtained with waters containing colloidal iron: and organic materials.
EMI2.1
<tb>
N <SEP> of <SEP> IRON <SEP> in <SEP> Materials <SEP> or- <SEP> Turbidity <SEP> Coloration
<tb> <SEP> mg / 1 <SEP> ganic <SEP> tests in
<tb> mg / liter <SEP> of
<tb> K2-Mn2O8
<tb>
<tb> 1 <SEP> 5.95 <SEP> 15 <SEP> cloudy <SEP> colorless
<tb>
EMI2.2
Water of ¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯
EMI2.3
<tb> river <SEP> 2 <SEP> 0.2 <SEP> approx.
<SEP> 6 <SEP> clear <SEP> colorless
<tb>
EMI2.4
320 Fr ####################################
EMI2.5
<tb> 3 <SEP> 0.2 <SEP> env <SEP> 5.76 <SEP> limpid <SEP> clear
<tb>
<tb> B <SEP> 1 <SEP> 0.18 <SEP> 19 <SEP> cloudy <SEP> colored
<tb>
EMI2.6
Water of a Nether barrase of limpid colorless barrage of ¯¯¯¯¯ traces 8 limpid colorless
EMI2.7
<tb> 3 <SEP> None <SEP> or
<tb>
<tb>
<tb> traces <SEP> 7 <SEP> to <SEP> 8 <SEP> clear <SEP> colorless
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C <SEP> 1 <SEP> 15.6 <SEP> 55 <SEP> cloudy <SEP> colored
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Superficial <SEP> water <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> cielle <SEP> Hardness <SEP> 2 <SEP> None <SEP> or
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1.8 <SEP> c <SEP> Fr <SEP> traces <SEP> 16,
7 <SEP> clear <SEP> colorless
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> None <SEP> or
<tb>
<tb>
<tb> traces <SEP> 13 <SEP> limpid <SEP> colorless
<tb>
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Tests N 1 were carried out on raw water without treatment.
For tests N 2, the water was flocculated with 30 mg / liter of alumina sulfate; it remained at rest for 2 hours in the flocculation tank; then the sand filtration was carried out at a rate of 2.5 m 3 / hour and per m 2 of filter surface.
In cases B and C, it was necessary to correct the pH before flocculation, by adding an alkalinizer, hence the need for dosage, mixing, etc.
On the other hand, in tests N 3, the raw water was fed directly to an electrochemical pre-filter, filtered at a rate of 5 m 3 / hour and per m 2 of filter surface and directly fed to the sand filter; filtration rate 2.5 m3 / hour and per m2 of filter surface.
No pH correction is necessary for treatment with an electrochemical pre-filter.
The use of such a pre-filter makes it possible to achieve the following facilities a) Reduced dimensions and simplification of the entire installation, since the settling tank, the flocculating material metering unit and in general are eliminated. all the resulting piping and valves, all replaced by the pre-filtering device.
This device can be reduced to an enhancement of the sand filter with separation, the upper part containing the filtering mass of the electrochemical pre-filter and the lower part the sand or another mass ensuring the final filtering. b) Elimination of the flocculant, resulting in great labor savings, elimination of daily monitoring, possibility of making the filter automatic.
In fact, once the filter is started up, it operates without monitoring and without maintenance, except for the periodic and spaced washing of the filter and, at long intervals, the addition of cast iron chips in the electrochemical filter to replace the quantity consumed. .
In general, no correction of the pH is necessary in the case of the electrochemical filter, the operation of the filter being practically independent of the pH. If in certain particular cases it should nevertheless be deemed useful to modify the pH in order to achieve a more perfect correction of the water, this could be done without compromising the automaticity of the installation, for example, by replacing the sand from the final filter by an active mass, such as Magno.
In the case of water which is particularly resistant to any correction, a decantation operation could be necessary, but in these complicated cases the electrochemical filter may turn out to be the only technical and economic solution to the problem posed.
Finally, it should be noted that a great advantage of the process according to the invention consists in its application to drinking water: the electropositive element, namely copper, remains unassailable, while the shavings of cast iron, or iron or any other ferruginous compound, which go into solution, are retained on the filter and help improve the conditions under which unwanted elements are removed.