Electrocoagulation (EC) pour le traitement des eaux (usées)
1. Théorie derrière le processus
Lorsque du courant électrique est appliqué aux plaques de Fe (il en va de même pour Al), des sels d'hydroxyde de Fe (précipitation de Fe) se forment in situ en raison de la dissolution des anodes sacrificielles Fe (0). Fe (0) s'oxyde en Fe (II) dissous qui s'oxyde ensuite en Fe (III). L'eau est réduite en hydrogène gazeux (H2) et en ions hydroxyle (OH-) à la cathode, et ces ions hydroxyle peuvent se combiner avec les ions métalliques pour former des hydroxydes métalliques. Le taux de formation de ces espèces est directement lié à l'intensité du courant appliqué, car leur formation est limitée par le transfert d'électrons. Après leur formation, les ions métalliques et les hydroxydes métalliques agissent alors comme coagulants dans le processus de coagulation. Le pH est un facteur important dans le traitement EC, car il détermine la spéciation des complexes d'ions métalliques formés (Fe(OH)2+, Fe(OH)4- , Fe(OH)3 , Fe2(OH)2 4+), comme le montre la figure 1.2, et en raison de leur polarité, ils attirent les polluants. La plupart de ces complexes se dissolvent mal dans l'eau et vont donc précipiter et retirer les polluants de l'eau.
Un aperçu des réactions qui ont lieu dans le traitement EC est donné dans la figure 1.1.
Figure 1‑2 Complexes métalliques créé pendant l'électrocoagulation Al et Fe
2. Avantages CE
La force de la technologie réside dans l'élimination d'une grande variété de polluants :
- COD/BOD
- Ions de métaux et métaux lourds
- Matières en suspension
- Phosphates
- Solides colloïdaux
- Composés colorés
- Solides dissous
- Surfactants
- Gras, huile et graisse
- Silice
- Dureté
- Diesel
- Composés organiques complexes
- Bactéries et virus
Les avantages de l'électrocoagulation, en plus de la large gamme de polluants qui peuvent être éliminés, sont :
- Aucun ajout supplémentaire de produits chimiques
- Moins de production de boues
- Les boues sont faciles à déshydrater (jusqu'à 60 % de MS), sans ajout de produits chimiques
- Capex et OPEX inférieurs par rapport au prétraitement physico-chimique classique
- Équipement simple sans éléments mobiles
- Traitement incolore et inodore
- Bons flocs de décantation
- Même les plus petits colloïdes éliminés
- Faible consommation d'énergie
- Séparation des boues par simple décantation
- Construction compacte dans un conteneur, prise et amp ; jouer
- Faible encombrement
Selon le type d'eaux usées, la technologie peut être mise en œuvre dans un système ZLD en tant que :
- Prétraitement de polissage
- Post-traitement
Figure 2-1 Suppression des couleurs avec EC
Point d'attention
Les performances et l'efficacité énergétique, tout en dépendant de la configuration de la cellule d'électrocoagulation et de la connexion des anodes, sont également liées aux réactions se produisant à l'interface électrode–solution.
En particulier, la formation de films passifs ou d'oxydes inhibe la dissolution et limite la réaction de transfert de charge à l'interface anode-solution, ce qui entraîne une consommation excessive d'électricité et réduit l'efficacité énergétique du processus. La consommation d'énergie excessive, l'uniformité de la dissolution et l'encrassement des anodes sont les principaux problèmes qui peuvent survenir.
Avec le savoir-faire EColoRO, QStone Capital et Lenntech ont réussi à surmonter ces problèmes en optimisant la conception en termes de solutions hydrauliques et électriques.
3. Le système CE
Le réacteur d'électrocoagulation est le réacteur qui traite électrochimiquement les eaux usées. Le traitement éliminera les particules DCO/BOD, la silice, le TSS, la turbidité, les métaux lourds, la dureté, en partie les composants azotés, le phosphate et la couleur. Tous ces composants seront capturés dans les flocs de coagulation et seront retirés de l'eau par sédimentation ou flottation.
Généralement, l'unité d'électrocoagulation se compose de :
- Dépistage et neutralisation
- Réacteur CE
- Cuve de coagulation
- Unité de flottation ou de sédimentation
- Récipient de stockage de sel/produit chimique + pompes doseuses
- Onduleurs qui fournissent le courant requis
- Filtre-presse/système de déshydratation externe
4. Candidature
Compte tenu de la variété d'élimination des polluants, la technologie EC peut être appliquée aux types d'industries suivants :
- Textile
- Pâtes et papiers
- Automobile
- Chimie et pharmaceutique
- Cosmétiques et détergents
- Aéroports
- Peinture
- Déchets solides
- Plastique
- Brasseries et caves
- Abattoirs
- Domestique et Hôtel
- Fruits et légumes
- Traitement des eaux de ballast
- Tours de refroidissement
5. Exemples de systèmes complets
Les systèmes décentralisés standardisés sont basés sur le flux à traiter :
- 25-50 m3/jour &ndash ; Conteneur de 20 pieds
- 100-300 m3/jour &ndash ; Conteneur de 20 pieds
- 300-500 m3/jour &ndash ; Conteneur de 40 pieds
- Supérieur à 500 m3/jour &ndash ; Plusieurs conteneurs de 40 pieds
Exemple 1. Installation pilote de 1 m3/h
Figure 5‑1 EColoRO pilot
Exemple 2. Entreprise de brasserie en Ouganda
- Alimentation : effluent anaérobie
- Capacité : 25 m3/h
- Objectif : Élimination des phosphates
Figure 5‑2 Système EC installé dans une brasserie en Ouganda
Figure 5‑3 Vue intérieure du système EC livré à une brasserie en Ouganda
Exemple 3. Gestionnaire de déchets solides industriels aux Pays-Bas
- Alimentation : décharge de percolation (cendres de fond et déblais de dragage)
- Capacité : 25 m3/h
- Objectif : élimination des métaux lourds
Figure 5‑4 Installation de traitement des eaux d'enfouissement
Exemple 4. Gestionnaire de déchets solides industriels aux Pays-Bas
- Alimentation : décharge de percolation (cendres de fond et déblais de dragage)
- Capacité : 25 m3/h
- Objectif : élimination des métaux lourds
Figure 5‑5 Cendres provenant de l'incinération de déchets solides
Exemple 5. Usine de teinture textile au Tamil Nadu, Inde
- Alimentation : Teinture textile & ; processus de lavage
- Capacité : 25 m3/h
- Objectif : élimination de la DCO, de la couleur, de la dureté
Figure 5‑6 Système EC mis en service en Inde
Figure 5‑7 Élimination de la couleur dans les eaux usées textiles
6. Historique
QStone et EColoRO travaillent ensemble sur l'application de l'EC en Asie depuis 2019. Lorsque EColoRO a malheureusement dû déposer son bilan en 2020, QStone a créé une filiale QStone EC Water Treatment Solutions avec la participation des fondateurs d'EColoRO et a pris l'ancien ingénieur principal des procédés d'EColoRO sur sa liste de paie.
En 2021, QStone EC et Lenntech ont commencé à coopérer pour améliorer le déploiement de la technologie de traitement de l'eau EC en Europe et au-delà.