CA2379928C

CA2379928C - Hybrid chemical and biological process for decontaminating sludge from municipal sewage

Info

Publication number: CA2379928C
Application number: CA2379928A
Authority: CA
Inventors: Jean-Francois Blais; Nathalie Meunier; Jean-Louis Sasseville; Rajeshwar D. Tyagi; Guy Mercier; Fatima Hammy
Original assignee: Institut National de La Recherche Scientifique INRS
Current assignee: Institut National de La Recherche Scientifique INRS
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2010-02-16
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: CA2379928A1

Abstract

The invention relates to a hybrid biological and chemical method for decontaminating sludge containing heavy metals and pathogenic microorganisms, consisting of the following steps: the sludge is mixed with an acidic leaching solution in order to acidify the sludge with a pH which is low enough to solubilize the majority of the heavy metals and to destroy most of the pathogenic microorganisms but which is also high enough to minimize the solubilization of fertilizing elements; oxidation-reduction of more than +400 mv is maintained, liquid-solid separation occurs in order to obtain a solid fraction comprising decontaminated acidic sludge and a liquid fraction comprising heavy metals which are dissolved in a leaching solution; the sludge is neutralized: and neturalized decontaminated sludge is recovered, whereby the fertilizing elements contained therein, i.e. carbon, nitrogen and phosphorus, remain substantially unchanged in relation to the initially contaminated sludge.

Description

TITRE
Procédé hybride chimique et biologique de décontamination de boues d'épuration municipales DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de décontamination des boues d'épuration telles que les boues d'épuration municipales. La technologie permet de réduire considérablement les teneurs en métaux toxiques dans les boues et, ce faisant, d'en conserver les propriétés fertilisantes, de détruire les germes pathogènes qu'elles renferment et de réduire significativement la production d'odeurs lors de leur manipulation durant ou après le traitement. Les boues provenant des eaux usées pouvant être traitées par le procédé de la présente invention incluent les boues de type primaire, secondaire, digérées aérobies ou anaérobies, les lagunes ou les fosses septiques.

i s ART ANTÉRIEUR
La production annuelle mondiale de boues d'épuration provenant du traitement des eaux usées domestiques peut être estimée sur une base sèche à près de 50 millions de tonnes. Les modes d'élimination les plus utilisés pour la disposition de ces boues sont l'incinération, l'enfouissement sanitaire et l'épandage agricole. Le coût de traitement et de disposition des boues par ces méthodes conventionnelles d'élimination varie entre 250 et 725 $ Can/tonne. Sur cette base, on peut estimer le marché mondial de la gestion des boues d'épuration à environ 15 milliards de dollars annuellement.

L'incinération et l'enfouissement sont des méthodes conventionnelles d'élimination des boues. Cependant, l'augmentation des volumes dp boues à
éliminer et la raréfaction des lieux de disposition, ainsi qu'une opposition sociale croissante à ces méthodes d'élimination, ont tendance à favoriser les méthodes de valorisation, notamment comme fertilisants agricoles ou sylvicoles. La valorisation agricole des boues, l'option privilégiée par les autorités gouvernementales, est de plus en plus pratiquée à travers le monde. Aux États-Unis, en 1976, cette pratique était utilisée pour la disposition de 26 %
des boues d'épuration produites par les municipalités. En 1990, elle est passée à 33 % du volume total des boues produites. En Europe en général, environ 37 % des boues sont utilisées en agriculture. Au Royaume-Uni, plus de 51 % des boues produites sont TITLE
Hybrid chemical and biological sludge decontamination process municipal purification FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sludge decontamination process such as municipal sewage sludge. Technology reduces considerably the toxic metals content in the sludge and, in doing so, to conserve the fertilizing properties, destroy pathogenic germs they contain and significantly reduce the production of odors during their manipulation during or after treatment. Sludge from wastewater up to be treated by the process of the present invention include sludge primary type, secondary, digested aerobic or anaerobic, lagoons or pits Septic.

is prior art Annual global production of sewage sludge from treatment domestic wastewater can be estimated on a dry basis at around 50 millions of tons. The most common disposal methods for the disposal of these sludge are incineration, landfill and agricultural land application. The cost of treatment and Disposal of sludge by these conventional methods of disposal varies between 250 and $ 725 Can / ton. On this basis, we can estimate the global market for Management sewage sludge to about $ 15 billion annually.

Incineration and landfilling are conventional methods sludge removal. However, the increase in sludge volumes at eliminate and scarcity of places of disposition, as well as social opposition growing at these methods of disposal, tend to favor valuation methods, especially as agricultural or silvicultural fertilizers. Agricultural valorization of sludge, the option privileged by government authorities, is increasingly practiced through the world. In the United States, in 1976, this practice was used for provision of 26%
sewage sludge produced by the municipalities. In 1990, she is increased to 33% of total volume of sludge produced. In Europe in general, about 37% of sludge are used in agriculture. In the UK, more than 51% of sludge produced are

-2-employées à cette fin, alors que près de 40 % sont disposées de la façon au Japon. Au Canada, 29 % du volume total estimé de boues municipales est déposé sur des terres agricoles.

La présence de micro-organismes pathogènes et de concentrations élevées en métaux toxiques dans les boues constitue toutefois un obstacle restreignant de manière importante cette pratique. Il est bien connu que les procédés conventionnels de traitement des boues conune la stabilisation aérobie ou anaérobie, sont inopérants pour l'enlèvement des métaux toxiques et peu efficaces pour la destruction des micro-organismes lo pathogènes. En Amérique du Nord et en Europe, plus de 50 % des boues produites par les usines d'épuration municipales selon un procédé de digestion conventionnel contiennent des concentrations en métaux lourds qui excèdent les normes recommandées pour l'épandage agricole, ce qui les rend donc potentiellement toxiques. Il est bien connu que le cuivre, le nickel et le zinc sont phytotoxiques et leurs concentrations élevées dans le sol peuvent affecter fortement le rendement des récoltes. L'accumulation des métaux dans les plantes à la suite de l'épandage de boues d'épuration a été démontrée pour l'antimoine, l'arsenic, le cadmium, le chrome, le cuivre, le fer, le mercure, le molybdène, le nickel, le plomb et le sélénium et le zinc. Les métaux peuvent également se retrouver dans la chaîne alimentaire par une adhésion à la surface des végétaux résultant de l'application de boues d'épuration sur les terres.

La présence des métaux lourds dans la partie comestible des végétaux peut donc s'avérer un risque pour la santé humaine et animale. Par exemple, le cadmium est un élément particulièrement redouté puisque les symptômes de sa phytotoxicité
apparaîssent à des concentrations près de 10 fois supérieures à celles où
apparaissent les symptômes de sa zootoxicité. Chez l'homme et les animaux, l'absorption excessive de cadmium cause son accumulation dans les reins et le foie, engendrant ainsi des dommages histologiques et fonctionnels. Les effets biologiques du cadmium incluent aussi des interférences avec des systèmes enzymatiques fondamentaux, tel la phosphorylase oxydative, par blocage des groupements thiols, ainsi que des interférences avec la synthèse des acides nucléiques. Le cadmium présenterait aussi certaines propriétés cardiotoxiques. Le plomb est aussi un élément qui présente un potentiel de zootoxicité
plus élevé que celui de phytotoxicité. Bien que le potentiel d'accumulation de cet élément -2-employed for this purpose, while almost 40% are disposed of Japan. At Canada, 29% of the estimated total volume of municipal sludge is deposited on land farm.

The presence of pathogenic microorganisms and high concentrations of toxic metals in sludge is, however, a way important this practice. It is well known that conventional processes treatment sludge, such as aerobic or anaerobic stabilization, are ineffective for pick up toxic and inefficient metals for the destruction of micro-organisms pathogens. In North America and Europe, more than 50% of sludge produced by municipal wastewater treatment plants using a conventional digestion process contain concentrations of heavy metals that exceed the standards recommended for agricultural spreading, which makes them potentially toxic. he is well known that copper, nickel and zinc are phytotoxic and their concentrations raised in soil can strongly affect crop yield. accumulation metals in plants following the application of sewage sludge has been demonstrated for antimony, arsenic, cadmium, chromium, copper, iron, mercury, molybdenum, nickel, lead and selenium and zinc. Metals can also be find in the food chain by adhering to the surface of the plants resulting from the application of sewage sludge on the land.

The presence of heavy metals in the edible part of plants can therefore be a risk to human and animal health. For example, the cadmium is a particularly feared element since the symptoms of its phytotoxicity appear at concentrations nearly 10 times higher than those where appear them symptoms of his zootoxicity. In humans and animals, absorption excessive cadmium causes its accumulation in the kidneys and liver, damage histological and functional. The biological effects of cadmium include also interferences with fundamental enzyme systems, such as phosphorylase oxidation, blocking thiol groups, as well as interferences with the nucleic acid synthesis. Cadmium would also present some properties cardiotoxic. Lead is also an element that has the potential to zootoxicité
higher than that of phytotoxicity. Although the potential for accumulation of this element

-3-dans la chaîne alimentaire soit faible, des effets toxiques ont été rapportés chez des bovins ayant mangé de la terre amendée avec des boues fortement polluées par le plomb.
L'exposition environnementale à de faibles teneurs en plomb est associée à
divers désordres métaboliques et déficiences neuropsychologiques chez l'humain, tels que des effets nuisibles au niveau du métabolisme des cellules rouges du sang; des perturbations de l'homéostase du calcium dans les hépatocytes, les cellules osseuses et les cellules du cerveau; et des dommages neurologiques. Diverses études ont également mis en évidence l'effet nuisible du plomb dans l'hypertension artérielle humaine.

lo De manière générale, les métaux toxiques tels que Al, As, Sb, Be, Bi, Cd, Hg, Cr, Co, Mn, Ni, Pb, Ti, V, Se et Zn pourraient nuire à la reproduction humaine ou être initiateur ou promoteur de certains cancers, en agissant comme inhibiteur dans la biosynthèse de l'ADN ou de l'ARN, ou encore comme agent mutagène. Les résultats de nombreux travaux sur les risques associés à l'application de boues chargées en métaux lourds sur les terres agricoles ont été publiés ces dernières années.

L'intérêt de réduire les concentrations en métaux toxiques des boues d'épuration est aujourd'hui un fait bien reconnu. Pour ce faire, deux types d'intervention sont envisagés, soit l'enlèvement des métaux lors de l'épuration des eaux usées et/ou le contrôle à la source des rejets industriels. Depuis plusieurs années, diverses techniques d'extraction des métaux ont été examinées, mais jusqu'à maintenant, aucun procédé n'a été
jugé compétitif au plan économique avec les techniques conventionnelles de disposition des boues d'épuration. Quant à la réduction à la source, bien que souhaitable, cette approche est non seulement coûteuse, mais porteuse de résultats incertains, car elle peut difficilement circonscrire les sources diffuses de pollution qui contribuent à
l'enrichissement des boues en métaux toxiques. Plusieurs études démontrent en effet qu'une grande partie des métaux retrouvés dans les boues provient des résidences et du ruissellement urbain.

Depuis 1975, plusieurs techniques d'enlèvement des métaux lourds des boues d'épuration ont été examinées, mais jusqu'à présent, aucun procédé économique et efficace ne semble avoir été implanté sur une base commerciale. De nombreuses tentatives de solubilisation chimique des métaux ont été étudiées, telles que la chloration, -3-in the food chain is low, toxic effects have been reported in cattle having eaten amended soil with sludge heavily polluted by the lead.
Environmental exposure to low levels of lead is associated with various metabolic disorders and neuropsychological deficiencies in humans, such as only harmful effects on the metabolism of red blood cells; of the disruptions of calcium homeostasis in hepatocytes, bone cells and cells of brain; and neurological damage. Various studies have also evidence the harmful effect of lead in human arterial hypertension.

lo Generally, toxic metals such as Al, As, Sb, Be, Bi, Cd, Hg, Cr, Co, Mn, Ni, Pb, Ti, V, Se and Zn could interfere with human reproduction or be initiator or promoter of certain cancers, acting as an inhibitor in the biosynthesis of DNA or RNA, or as a mutagenic agent. The results of numerous studies on the risks associated with the application of sludge loaded with metals Heavy agricultural land has been published in recent years.

The interest of reducing toxic metal concentrations of sludge is now a well-known fact. To do this, two types intervention are considered, ie the removal of metals during water treatment waste and / or control at the source of industrial discharges. For several years, various techniques metal mining have been examined, but so far no process has been considered economically competitive with conventional techniques of disposition sewage sludge. As for the reduction at source, although desirable, this approach is not only expensive but has uncertain results, because she can difficult to circumscribe the diffuse sources of pollution that contribute to the enrichment of sludge with toxic metals. Several studies demonstrate effect that a large part of the metals found in sludge come from residences and urban runoff.

Since 1975, several techniques for the removal of heavy metals from sludge have been examined, but so far no economic process has been and effective does not appear to have been implemented on a commercial basis. Many attempts at chemical solubilization of metals have been studied, such as chlorination,

-4-l'échange d'ion, l'utilisation d'agents chélateurs tels l'acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA) et l'acide nitrilotri acétique (NTA), et la digestion aérobie thermophile autochauffée (AATD) couplée à une acidification par l'acide chlorhydrique. Les coûts élevés d'opération, certaines difficultés opératoires, et quelques fois des rendements insatisfaisants de lixiviation des métaux ont compromis l'émergence de ces techniques.
L'ajout de différents acides organiques (CH3COOH) et inorganiques (H2SO4, HC1, HNO3) aux boues est la technique qui a été la plus considérée par différents chercheurs. L'utilisation d'acides organiques ne permet toutefois que de faibles rendements de solubilisation des métaux, tout en engendrant des coûts prohibitifs.

L'emploi d'acides inorganiques seuls ne permet pas une solubilisation efficace du cuivre et du plomb, malgré une acidification considérable des boues, i.e., à un pH de l'ordre de pH 1,5. La solubilité des métaux dans les boues est affectée principalement par le pH, mais aussi par d'autres facteurs tout aussi importants qui doivent être pris en considération, tels que le potentiel d'oxydoréduction du milieu, la concentration des métaux et des ligands, e.g. les anions et les molécules non-chargées, et l'équilibre chimique entre les constituants. La solubilisation du cuivre et du plomb dans les boues requiert une augmentation importante du potentiel d'oxydoréduction, ce qui ne peut être obtenue rapidement par oxydation chimique lors de l'aération des boues. Les quantités importantes d'acide nécessaires pour solubiliser les métaux rendent ces techniques peu attrayantes économiquement.

L'utilisation combinée d'un acide et d'un agent oxydant fort a également été
examinée. Plusieurs chercheurs ont suggéré l'utilisation d'acide chlorhydrique et de peroxyde d'hydrogène à un pH variant entre 1,0 et 1,5, ce qui permet l'obtention de meilleurs rendements de solubilisation des métaux que l'ajout de seulement un acide.
Toutefois, les coûts d'opération de cette technique sont élevés puisque la quantité d'acide requise pour abaisser le pH à une telle valeur est très grande, sans compter que les éléments fertilisants et nutritifs des boues sont alors dégradés ou solubilisés.

Le procédé décrit dans US 5,051,191 comprend une acidification très importante des boues (pH 1,0 à 2,0) par un ajout d'acide sulfurique ou chlorhydrique, WO 01/0904-4-ion exchange, the use of chelating agents such as acid ethylenediaminetetraacetic (EDTA) and nitrilotriacetic acid (NTA), and aerobic digestion thermophilic self-heated (AATD) coupled with acidification by hydrochloric acid. The costs operations, certain operational difficulties, and sometimes returns unsatisfactory metal leaching compromised the emergence of these techniques.
The addition of various organic (CH3COOH) and inorganic acids (H2SO4, HC1, HNO3) to sludge is the technique that has been most different researchers. The use of organic acids, however, allows only low solubilization yields of metals, while generating costs prohibitive.

The use of inorganic acids alone does not allow effective solubilization copper and lead, despite considerable acidification of the sludge, ie, at a pH of the order of pH 1.5. The solubility of metals in sludge is affected mainly by the pH but also by other equally important factors that need to be taken in such as the oxidation-reduction potential of the medium, the concentration of metals and ligands, eg anions and uncharged molecules, and the balance between the constituents. The solubilization of copper and lead in sludge requires a significant increase in oxidation-reduction potential, which does not may be obtained rapidly by chemical oxidation during sludge aeration. The quantities The important acids needed to solubilize metals make these little techniques attractive economically.

The combined use of an acid and a strong oxidizing agent has also been examined. Several researchers have suggested the use of hydrochloric acid and of hydrogen peroxide at a pH of between 1.0 and 1.5, which allows obtaining better solubilization yields of metals than adding just one acid.
However, the operating costs of this technique are high since the amount of acid required to lower the pH to such a value is very large, not to mention that fertilizing and nutritive elements of the sludge are then degraded or solubilized.

The process described in US 5,051,191 comprises a very acidification sludge (pH 1.0 to 2.0) by adding sulfuric acid or hydrochloric, WO 01/0904

5 CA 02379928 2002-01-18 PCT/CAOO/00884 couplée à un apport d'agent oxydant sous forme de sels ferriques (sulfate ou chlorure) à
une concentration variant entre 0,5 et 3,0 g Fe3+/L (sulfate ou chlorure) et l'addition d'un régénérant de l'agent oxydant tel que le peroxyde d'hydrogène, l'hypochlorite de sodium ou de calcium, l'air compressé, l'oxygène, l'ozone, le dioxyde de soufre, le chlore ou des composés chlorés. Une période de traitement de 10 à 30 minutes est suffisante avec cette technologie pour une solubilisation adéquate des métaux lourds. La chaîne de décontamination comprend également une étape de conditionnement des boues par floculation avec un polymère cationique ou anionique, suivie de la déshydratation des boues sur un filtre à tambour sous vide avec lavage des boues décontaminées.

La nécessité d'ajouter des quantités considérables d'acide et d'agent oxydant, de même que l'utilisation d'un régénérant résulte en des coûts opératoires restreignant fortement la mise en marché de cette technologie, même si elle offre par ailleurs de bons rendements de décontamination des boues. A titre d'exemple, l'acidification des boues à
un pH de 1,5 requiert environ 90 % plus d'acide sulfurique que l'acidification des boues à
un pH de 2,5. Une telle hausse de la consommation d'acide double presque le coût requis pour l'acide et diminue d'autant l'attrait du procédé. Le lavage des boues lors de l'étape de déshydratation sur un filtre à tambour sous vide est également un besoin supplémentaire entraînant une hausse des coûts de traitement des boues.
Il faut également considérer que l'acidification prononcée des boues entraîne une solubilisation excessive des éléments nutritifs présents dans ces dernières (azote et phosphore), lesquels se retrouvent inévitablement dans l'effluent final après déshydratation des boues lixiviées. Ce phénomène contribue également à réduire significativement la valeur agronomique des boues ainsi décontaminées. Par exemple, des essais comparatifs sur des boues physico-chimiques d'épuration des eaux usées ont montré que l'acidification des boues à un pH 1,5 a résulté en une perte du phosphore total de 44 %, alors que dans les mêmes conditions expérimentales mais avec un pH de 2,5, pour les mêmes boues, la perte de cet élément est seulement de 6%.

Un autre désavantage du procédé de US 5,051,191 est la difficulté importante de floculer adéquatement les boues lixiviées à un pH inférieur à 2,0. Dans de telles conditions d'acidité, les flocs obtenus par conditionnement avec des polymères 5 CA 02379928 2002-01-18 PCT / CAOO / 00884 coupled with a supply of oxidizing agent in the form of ferric salts (sulfate or chloride) a concentration varying between 0.5 and 3.0 g Fe3 + / L (sulphate or chloride) and the addition of a regenerating oxidizing agent such as hydrogen peroxide, hypochlorite Sodium or calcium, compressed air, oxygen, ozone, sulfur dioxide, chlorine or chlorinated compounds. A treatment period of 10 to 30 minutes is sufficient with this technology for adequate solubilization of heavy metals. The chain of decontamination also includes a sludge conditioning step by flocculation with a cationic or anionic polymer, followed by dehydration of sludge on a vacuum drum filter with washing of decontaminated sludge.

The need to add considerable quantities of acid and oxidizing agent, of same as the use of a regenerant results in operating costs restricting the marketing of this technology, even if it offers elsewhere good sludge decontamination efficiencies. For example, acidification sludge to a pH of 1.5 requires about 90% more sulfuric acid than acidification sludge to a pH of 2.5. Such an increase in acid consumption almost doubles the cost required for the acid and decreases the attractiveness of the process. Sludge washing during the stage of dehydration on a vacuum drum filter is also a need additional leading to higher sludge treatment costs.
It must also be considered that the pronounced acidification of the sludge excessive solubilization of the nutrients present in these (nitrogen and phosphorus), which are inevitably found in the final effluent after dewatering leached sludge. This phenomenon also helps to reduce significantly the agronomic value of the sludge thus decontaminated. By example, comparative tests on physico-chemical sludge for water treatment have acidification of the sludge to a pH of 1.5 resulted in a loss of total phosphorus 44%, whereas under the same experimental conditions but with a pH of 2.5 for the same sludge, the loss of this element is only 6%.

Another disadvantage of the US 5,051,191 process is the significant difficulty to flocculate the leached sludge adequately at a pH below 2.0. In such conditions of acidity, the flocs obtained by conditioning with polymers

-6-organiques sont de faibles dimensions et sont fragiles. La déshydratation de ces boues ainsi floculées est très difficile avec les équipements standards employés pour la déshydratation des boues (filtres à bandes presseuses, filtres-presses à
plateaux, centrifugeuses). De fait, le brevet suggère l'emploi d'un filtre à tambour sous vide pour la déshydratation des boues traitées par leur procédé. Or, ce type d'équipements n'est pas employé pour la déshydratation de boues d'épuration d'eaux usées municipales.
Le lavage des boues lors de l'étape de déshydratation sur un filtre à tambour sous vide, technique qui semble mal adaptée à la déshydratation des boues d'épuration, constitue également un besoin supplémentaire qui entraîne une hausse additionnelle des coûts de traitement des boues.

Des essais de séparation des métaux par centrifugation ont également été
effectués. Deux étapes successives de centrifugation permettent de concentrer les métaux dans un culot. Les concentrations de métaux retrouvées dans le culot se situent entre 60 et 73 % pour le cadmium, le nickel, le chrome, le cuivre et le zinc, alors que ce procédé ne permet pas d'extraire le plomb. Cette technique présente des problèmes au niveau de la récupération et de la valorisation des solides, puisque les boues réduites en métaux ne constituent que 23 % du volume des boues totales.

L'extraction des métaux au moyen d'un procédé magnétique et de résine échangeuse d'ions a aussi été étudiée. Les métaux dans les boues sont captés par la résine échangeuse d'ions qui est régénérée par la suite en milieu acide. Les rendements d'enlèvement des métaux par cette approche technologique dans des boues artificiellement contaminées, sont de 57 % pour le cuivre, de 66 % pour le zinc et de 86 % pour le cadmium.
La faisabilité économique de cette approche ne semble toutefois pas avoir été
démontrée pour une application à l'échelle industrielle.

Un nouveau procédé chimique incluant une solubilisation des métaux suivie d'une chélation sur un support solide a été mis au point pour la décontamination des sols (voir Mourato D. et D.D. Lan(Y (1994) The Toronto harbour commissioners soil recycling demonstration project, sumnzary of operations and test results. Final report.
The Toronto harbour commissioners et Zenon Environmental inc., 46 pages.) Les auteurs de ce rapport de développement de ce procédé prétendent être capables de décontaminer les boues WO 01/09045 CA 02379928 2002-01-18 pCT/CA00/00884 -6-organic are small and fragile. Dehydration of these sludge so flocculated is very difficult with standard equipment used for the sludge dewatering (press belt filters, filter presses) trays centrifuges). In fact, the patent suggests the use of a drum filter under vacuum for the dewatering the sludge treated by their process. However, this type of equipment is not used for the dewatering of municipal sewage sludge.
Washing sludge during the dehydration step on a vacuum drum filter, technique that appears to be poorly adapted to the dewatering of sewage sludge, also a additional need which results in an additional increase in the costs of treatment of sludge.

Centrifugal metal separation tests were also carried out performed. Two successive stages of centrifugation make it possible to concentrate metals in a pellet. The concentrations of metals found in the base are between 60 and 73% for cadmium, nickel, chromium, copper and zinc, while process not allow to extract the lead. This technique presents problems in level of recovery and recovery of solids, since sludge reduced metals do constitute only 23% of the volume of total sludge.

Extraction of metals by a magnetic process and resin ion exchange has also been studied. The metals in the sludge are captured by the resin ion exchange which is regenerated thereafter in an acidic medium. The returns removal of metals by this technological approach in sludge artificially 57% for copper, 66% for zinc and 86% for copper.
cadmium.
The economic feasibility of this approach, however, does not appear to have been demonstrated for an application on an industrial scale.

A new chemical process including solubilization of metals followed chelation on a solid support was developed for the soil decontamination (see Mourato D. and DD Lan (Y (1994) The Toronto harbor commissioners soil recycling demonstration project, sumnzary of operations and test results. Final report.
The Toronto Harbor Commissioners and Zenon Environmental Inc., 46 pages.) The authors of this report development of this process claim to be able to decontaminate sludge WO 01/09045 CA 02379928 2002-01-18 pCT / CA00 / 00884

-7-d'épuration préalablement digérées. Les détails donnés dans le rapport ne permettent pas de juger de la faisabilité technico-économique de l'application de cette technologie pour la décontamination des boues d'épuration. D'autre part, l'obligation de traiter des boues digérées en diminue l'applicabilité et augmente certainement le coût du traitement global des boues, rendant le procédé économiquement moins intéressant.

L'utilisation dans les procédés de traitement acide des boues d'acides organiques ou de fortes quantités d'acides inorganiques nécessaires pour abaisser le pH
fait en sorte de hausser de manière importante les coûts opératoires associés aux produits chimiques. Ainsi, les coûts élevés de ces procédés, l'inadéquation des équipements requis à la réalité des stations d'épuration, les rendements insuffisants d'enlèvement des métaux toxiques et les pertes de valeurs fertilisantes sont les principaux obstacles à la mise en marché des technologies de décontamination des boues qui ont été proposées jusqu'à
présent.

Suite aux différentes contraintes techniques et économiques rencontrées avec les procédés chimiques d'enlèvement des métaux associés aux boues municipales, l'intérêt de mettre au point un procédé biologique d'extraction est apparu. Au cours des dernières années, quelques études de biolixiviation ont été réalisées.

Une technologie développée par l'INRS consiste en un procédé de biolixiviation des métaux lourds utilisant le sulfate ferreux. Le procédé est utilisé pour la décontamination des boues d'épuration ayant subi préalablement une étape de stabilisation microbiologique par digestion aérobie ou anaérobie. Le temps de réaction dans le bioréacteur varie entre 1 et 2 jours selon le mode de fonctionnement et la boue spécifique à traiter. Un ajout de sulfate ferreux est nécessaire comme source de substrat énergétique.
Les conditions d'acidité ainsi créées et la hausse des conditions oxydantes du milieu lors de l'oxydation de l'ion ferreux en ion ferrique, permettent une solubilisation importante des métaux toxiques retrouvés dans les boues.

Les procédés biologiques susmentionnés permettent de contourner en bonne partie les problèmes inhérents aux procédés chimiques, en réduisant appréciablement les coûts attribuables aux produits chimiques. Toutefois, les temps de traitement demeurent longs (1,5 à 12 jours) par rapport aux procédés chimiques (0,02 à 0,25 jour) et font en -7-previously digested purification The details given in the report do not do not allow to judge the technical and economic feasibility of applying this technology for the decontamination of sewage sludge. On the other hand, the obligation to sludge digests decreases their applicability and certainly increases the cost of global treatment of sludge, making the process economically less attractive.

Use in acidic acid sludge treatment processes organic or large amounts of inorganic acids needed to lower the pH
makes sure significantly increase the operating costs associated with the products chemical. So, the high costs of these processes, the inadequacy of the equipment required for reality of treatment plants, insufficient metal removal efficiencies toxic and loss of fertilizer values are the main obstacles to the implementation of market sludge decontamination technologies that have been proposed up to present.

Following the various technical and economic constraints encountered with the chemical processes for metal removal associated with municipal sludge, interest to develop a biological process of extraction appeared. During latest years, some bioleaching studies have been conducted.

A technology developed by the INRS consists of a process of bioleaching of heavy metals using ferrous sulphate. The process is used for the decontamination of sludge that has previously undergone a step of stabilization microbiological by aerobic or anaerobic digestion. The reaction time in the bioreactor varies between 1 and 2 days depending on the mode of operation and the specific mud treat. An addition of ferrous sulphate is necessary as a substrate source Energy.
The acidity conditions thus created and the increase in the oxidizing conditions of the middle when from oxidation of ferrous ion to ferric ion, allow solubilization important toxic metals found in sludge.

The biological processes mentioned above make it possible to circumvent in good part of the problems inherent in chemical processes, by reducing appreciably costs attributable to chemicals. However, the treatment times remain long (1.5 to 12 days) compared to chemical processes (0.02 to 0.25 days) and do in

-8-sorte d'augmenter les investissements initiaux, comme le coût d'achat des bioréacteurs, et les frais d'opération, particulièrement au niveau de l'électricité.

Il serait donc avantageux de développer un procédé regroupant les avantages des procédés de lixiviation chimique et biologique, ce qui permettrait d'obtenir un procédé peu coûteux comprenant un temps de traitement relativement court et ne nécessitant pas l'achat d'équipement dispendieux afin de le mettre en oeuvre.

SOMMAIRE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé hybride chimique et biologique de décontamination des boues d'épuration contenant des métaux lourds et des micro-organismes pathogènes, comprenant les étapes suivantes :
- mélange des boues avec une solution lixiviante acide pour acidifier les boues à un pH
suffisamment bas pour solubiliser la majorité des métaux lourds et détruire la majorité des micro-organismes pathogènes, mais suffisamment haut pour minimiser la solubilisation des éléments fertilisants;
- maintien d'un potentiel d'oxydoréduction supérieur à +400 mV;
- séparation liquide-solide pour donner une fraction solide comprenant des boues acides décontaminées, et une fraction liquide comprenant les métaux lourds dissous dans la solution lixiviante;
- neutralisation des boues; et - récupération des boues décontaminées neutralisées dont le contenu en éléments fertilisants, tels que le carbone, l'azote et le phosphore, est demeuré
substantiellement inchangé par rapport aux boues initialement contaminées.

Préférablement, les boues sont acidifiées à un pH variant 2 et 3 et maintenues à
un potentiel d'oxydoréduction supérieur à +400 mV. Le procédé peut être mis en oeuvre en mode cuvée, semi-continu et continu.

Dans une mise en oeuvre particulièrement préférentielle, la solution lixiviante comprend un acide inorganique tels que l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et leurs mélanges, et un agent oxydant. La solution lixiviante peut également comprendre un précurseur d'un agent oxydant, de sorte que l'agent oxydant puisse être généré
in situ. Par -8-to increase initial investments, such as the cost of purchasing bioreactors, and operating costs, especially at the level of electricity.

It would therefore be advantageous to develop a process that combines the advantages chemical and biological leaching processes, which would allow to get a inexpensive method including a relatively short processing time and not requiring the purchase of expensive equipment in order to implement it.

SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid chemical and biological process of decontamination of sewage sludge containing heavy metals and micro-organisms pathogenic organisms, comprising the following steps:
- mixing the sludge with an acidic lixiviant solution to acidify the sludge at a pH
low enough to solubilize the majority of heavy metals and destroy the majority of pathogenic microorganisms, but high enough to minimize the solubilization nutrients;
maintaining a redox potential greater than +400 mV;
liquid-solid separation to give a solid fraction comprising sludge decontaminated acids, and a liquid fraction comprising heavy metals dissolved in the leaching solution;
- sludge neutralization; and - recovery of deactivated decontaminated sludge, the content of which items fertilizers, such as carbon, nitrogen and phosphorus, remained substantially unchanged from the initially contaminated sludge.

Preferably, the sludge is acidified to a pH varying between 2 and 3 and maintained at a redox potential greater than +400 mV. The process can be implemented artwork in cuvée, semi-continuous and continuous mode.

In a particularly preferred implementation, the solution leaching comprises an inorganic acid such as sulfuric acid, acid hydrochloric acid and their mixtures, and an oxidizing agent. The leaching solution can also understand a precursor of an oxidizing agent, so that the oxidizing agent can be generated in situ. By

-9-exemple, le sulfate ferreux, en présence de flore bactérienne indigène des boues est convertie en sulfate ferrique, qui agit comme agent oxydant. Cette oxydation biologique est réalisée par une culture de Thiobacillus ferrooxidans présente dans la biomasse indigène des boues ou par l'ajout dans le mélange de souches de collection.

DANS LES DESSINS
La Figure 1 illustre une chaîne de décontamination selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel la solution lixiviante est ajoutée directement dans les boues;
La Figure 2 illustre une chaîne de décontamination selon un second mode de lo réalisation de l'invention dans lequel la solution lixiviante de sulfate ferrique est produite de façon externe, suivi de l'ajout d'acide sulfurique et d'un agent oxydant;
et La Figure 3 illustre une chaîne de décontamination selon un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel la production de sulfate ferrique se fait directement dans les boues, suivi de l'ajout de l'agent oxydant.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Le procédé de la présente invention représente une évolution importante par rapport aux procédés actuels, puisqu'il permet de tirer profit des avantages des procédés biologiques comme le faible coût en produits chimiques, et des procédés chimiques comme l'investissement moindre attribuable à un court temps de traitement, la stabilité
des réactions, un meilleur contrôle des intrants, une résistance aux variations des conditions d'exploitation du procédé comme la température, la présence de réactifs chimiques agressants, la force ionique etc. De plus, le présent procédé peut compétitionner avantageusement les chaînes actuelles de traitement des boues, qui ne permettent qu'une stabilisation microbiologique relative des boues, et ce, sans permettre l'extraction des métaux toxiques. Encore plus important et avantageux est le fait que le procédé permet de conserver les propriétés fertilisantes des boues de façon presque intactes grâce à la présence de carbone, d'azote et de phosphore, tout en détruisant les germes pathogènes et en réduisant substantiellement les odeurs gênantes générées lors du traitement et de la manutention des boues. Finalement, en égard à la méthode de production de flocs à l'étape de la séparation solide/liquide, permettant l'utilisation des équipements conventionnels de déshydratation et du faible temps de résidence dans un réacteur, le procédé peut être mis en oeuvre avec des modifications légères et peu '001 3:21PM SWABEY OGILVY MI'L 514 288 833y N0, 4'l32 P 'c"c' intactes grâce ~ la présence de carbone, d'azote et de phosphore, tout en détruisant les germes pathogènes et en réduisant substantieilement les odeurs gênantes générées lors du traitement et de la manutention des bouea. Finalement, en égard à la méthode de production de flocs à l'étape de la séparation solide/liquide, permettant l'ntilisadon des s équipements conventionnels de déshydratation et du faible temps de résidence dans un réacteur, le procédé peut être mis en oeuvre avec des modifications Iégénes et peu FEUILLE MODIFIÉE
EmpfansùLcit ~i=~uii ci=i~ -9 ferrous sulphate, for example, in the presence of native bacterial flora sludge is converted to ferric sulphate, which acts as an oxidizing agent. This oxidation organic is carried out by a culture of Thiobacillus ferrooxidans present in the biomass native sludge or by adding in the mixture of collection strains.

IN THE DRAWINGS
Figure 1 illustrates a chain of decontamination according to a mode of production of the invention in which the leaching solution is added directly into sludge;
Figure 2 illustrates a decontamination chain according to a second mode of The embodiment of the invention in which the leaching solution of sulphate ferric is produced externally, followed by the addition of sulfuric acid and an oxidizing agent;
and Figure 3 illustrates a decontamination chain according to a third mode of embodiment of the invention in which the production of ferric sulphate directly in the sludge, followed by the addition of the oxidizing agent.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The process of the present invention represents an important evolution by compared to current processes, since it allows the benefits to be processes such as low cost chemicals, and processes chemical as the lower investment due to a short processing time, the stability reactions, better control of inputs, resistance to variations of operating conditions of the process such as temperature, the presence of reagents aggressive chemicals, ionic strength etc. In addition, the present method can compete advantageously with the current sludge treatment chains, who does not allow for relative microbiological stabilization of the sludge, without allowing the extraction of toxic metals. Even more important and advantageous is the does that process allows the fertilizing properties of the sludge almost undisturbed by the presence of carbon, nitrogen and phosphorus, while destroying pathogens and substantially reducing nuisance odors generated during the sludge treatment and handling. Finally, with regard to the method of floc production at the solid / liquid separation stage, allowing the use of conventional dehydration equipment and low residence time in one reactor, the process can be carried out with slight modifications and little '001 3:21 PM SWABEY OGILVY MI'L 514 288 833y N0, 4'l32 P' c "c ' thanks to the presence of carbon, nitrogen and phosphorus, while destroying pathogenic germs and substan- tially reducing unpleasant odors generated during the treatment and handling of bouea. Finally, with regard to the method of floc production at the solid / liquid separation stage, allowing the use of s conventional dehydration equipment and low residence time in one reactor, the process can be carried out with irregular modifications and little MODIFIED SHEET
EmpfansùLcit ~ i = ~ uii ci = i ~

- 10-coûteuses sur pratiquement toute chaîne de traitement de boues actuellement en opération dans les stations d'épuration, rendant donc son implantation et son exploitation simple, peu coûteuse et rapide. Le procédé est également applicable à tout type de boues d'origine urbaine ou industrielle.

Décontamination et stabilisation des boues La lixiviation des métaux peut être accomplie selon 3 variantes distinctes l'une de l'autre.

lo Dans une première variante telle qu'illustrée à la Figure 1, la lixiviation est accomplie par l'ajout direct dans les boues d'une solution lixiviante composée d'un acide inorganique, préférablement l'acide sulfurique ou l'acide chlorhydrique, avec au moins un agent oxydant, préférablement le chlorure ferrique, le sulfate ferrique, le peroxyde d'hydrogène, l'ozone, le permanganate de potassium etc. Les boues doivent être maintenues à un pH compris préférentiellement entre 2,0 et 3,0 par l'ajout de l'acide, mais ne doit pas descendre sous une valeur de 2, puisque cela entraînerait une dissolution ou une dégradation indésirable des éléments fertilisants contenus dans les boues.
L'agent oxydant est ajouté au besoin de manière à conserver les boues à un potentiel d'oxydo-réduction (POR) supérieur à 400 mV. L'agent oxydant permet d'une part d'accélérer la solubilisation des métaux par une hausse des conditions oxydantes et, d'autre part, de diminuer de façon significative la mise en solution des éléments nutritifs ou fertilisant comme le phosphore et l'azote. L'ajout simultané de l'acide et de l'agent oxydant permet également de diminuer substantiellement les odeurs émanant des boues d'épuration, tout en causant la destruction des germes pathogènes (indicateurs bactériens). Un temps de rétention hydraulique compris entre 0,5 et 6 heures est préférable pour la mise en solution des métaux et la stabilisation de la biomasse.

Dans une seconde variante telle qu'illustrée à la Figure 2, lorsque l'agent oxydant est le sulfate ferrique, la mise en solution des métaux présents dans les boues est réalisée par l'ajout d'une solution lixiviante contenant l'agent oxydant et l'acide, la solution lixiviante étant produite en bioréacteur par l'oxydation biologique du fer ferreux en fer ferrique. Cette solution lixiviante permet ainsi d'abaisser le pH et d'augmenter le potentiel d'oxydoréduction des boues dans des conditions propices à la mise en solution des métaux - 10-expensive on virtually any sludge treatment chain currently in surgery in the treatment plants, thus making its implantation and simple operation, inexpensive and fast. The method is equally applicable to any type of sludge of urban or industrial origin.

Sludge decontamination and stabilization The leaching of metals can be accomplished according to 3 distinct variants Moon the other.

In a first variant as illustrated in Figure 1, the lixiviation is accomplished by the direct addition in the sludge of a composite lixiviant solution an acid inorganic material, preferably sulfuric acid or hydrochloric acid, with at least one oxidizing agent, preferably ferric chloride, ferric sulphate, peroxide hydrogen, ozone, potassium permanganate etc. Sludge must be maintained at a pH preferably comprised between 2.0 and 3.0 by the addition of the acid but should not go below a value of 2, since this would result in a dissolution or an undesirable degradation of the nutrients contained in the sludge.
The agent oxidant is added as needed to retain sludge at a potential oxidation-reduction (POR) greater than 400 mV. The oxidizing agent allows on the one hand to speed up the solubilization of metals by an increase in oxidizing conditions and, on the other hand, part of significantly reduce the dissolution of nutrients or fertilizer like phosphorus and nitrogen. The simultaneous addition of the acid and the agent oxidant allows also to substantially reduce the odors emanating from sludge purification, everything causing the destruction of pathogenic germs (bacterial indicators). A
time to hydraulic retention between 0.5 and 6 hours is preferable for the dissolution metals and stabilization of biomass.

In a second variant as illustrated in Figure 2, when the agent oxidant is ferric sulphate, the solution of the metals present in the sludge is made by adding a leaching solution containing the oxidizing agent and acid, the solution lixiviante being produced in a bioreactor by the biological oxidation of iron ferrous iron ferric. This leaching solution thus makes it possible to lower the pH and to increase the potential oxidation-reduction of sludge under conditions conducive to solution metals

-11-toxiques. De l'acide sulfurique et un autre agent oxydant comme le peroxyde d'hydrogène peuvent être ajoutés directement dans les boues avec la solution lixiviante produite par le bioréacteur pour ajuster les conditions de solubilisation des métaux et aider à réduire les dégagements d'odeurs. A nouveau, le pH des boues est préférentiellement maintenu entre 2,0 et 3,0 mais ne doit en aucun temps descendre sous une valeur de 2,0, alors que le potentiel d'oxydoréduction demeure préférentiellement supérieur à 400 mV. Un temps de rétention hydraulique compris entre 0,5 et 6 heures est préférable pour l'opération de cette étape.

Finalenlent, dans une troisième variante telle qu'illustrée à la Figure 3, l'étape de mise en solution des métaux peut aussi être effectuée produisant l'agent oxydant, en l'occurrence le sulfate ferrique, directement dans les boues. Dans ce cas, l'oxydation du fer (FeSO4, 7H,0) ajouté dans les boues s'effectue par la flore bactérienne indigène qui comprend par exemple Thiobacillus ferrooxidans, capable d'oxyder l'ion ferreux en ion ferrique. Les mêmes conditions de pH que dans les deux autres alternatives susmentionnés doivent prévaloir. Le temps de réaction dans le bioréacteur se situe entre 1 et 2 jours selon le mode de fonctionnement et la boue spécifique à traiter.
L'oxydation du fer peut également être accélérée par l'ajout d'une culture de Thiobacillusferrooxidans, ou d'autres microorganismes oxydant l'ion ferreux, ajoutée directement aux boues afin de réduire le temps de résidence des boues dans le bioréacteur et de favoriser la stabilité du système. Le temps de rétention hydraulique des boues doit être ajusté de manière à
maintenir dans les boues un POR supérieur à 400 mV. Pour une opération en mode semi-continu ou continu, un agent oxydant comme le peroxyde d'hydrogène, ou encore un sel de nitrate peut être ajouté à une étape subséquente à une concentration suffisante pour réduire les odeurs résiduelles dans un réacteur adjacent. En mode cuvée, l'ajout de peroxyde peut être effectué au terme de la période de traitement dans le bioréacteur.

Les diverses variantes de l'étape de mise en solution des métaux décrites précédemment peuvent être exécutées en mode d'opération cuvée, semi-continu ou continu. Le type préférentiel de réacteur utilisé pour cette étape est une cuve agitée mécaniquement ou aérée, bien que d'autres configurations de réacteur puissent tout aussi bien être employées. Un contenu en solides des boues se situant entre 30 et 40 g/L
représente la gamme optimale d'opération pour cette technologie. Toutefois, toute -11-toxic. Sulfuric acid and another oxidizing agent such as peroxide hydrogen can be added directly to the sludge with the leaching solution produced by the bioreactor to adjust the solubilization conditions of metals and help to reduce odor releases. Again, the pH of the sludge is preferentially maintained between 2.0 and 3.0 but must never fall below a value of 2.0, then that the oxidation-reduction potential remains preferably higher than 400 mV. A
time to hydraulic retention between 0.5 and 6 hours is preferable for the operation of this step.

Finalenlent, in a third variant as illustrated in Figure 3, step solution of the metals can also be carried out producing the agent oxidant, in ferric sulfate, directly in the sludge. In that case, oxidation of iron (FeSO4, 7H, O) added to the sludge is carried out by the bacterial flora native who includes for example Thiobacillus ferrooxidans, capable of oxidizing ferrous ion in ion ferric. The same pH conditions as in the other two alternatives mentioned above must prevail. The reaction time in the bioreactor is between 1 and 2 days depending on the mode of operation and the specific sludge to be treated.
Oxidation of iron can also be accelerated by adding a culture of Thiobacillusferrooxidans, or other microorganisms oxidizing ferrous ion, added directly to sludge in order to reduce the residence time of the sludge in the bioreactor and promote stability of system. The hydraulic retention time of the sludge must be adjusted way to maintain in the sludge a POR greater than 400 mV. For a mode operation semi-continuous or continuous, an oxidizing agent such as hydrogen peroxide, or a salt nitrate can be added at a subsequent stage to a concentration sufficient for reduce residual odors in an adjacent reactor. In vintage mode, the addition of peroxide can be carried out at the end of the treatment period in the bioreactor.

The various variants of the solution phase of the metals described previously can be performed in Cuvée, Semi-continuous or continued. The preferred type of reactor used for this step is a stirred tank mechanically or ventilated, although other reactor configurations may just as to be well employed. Solid content of sludge between 30 and 40 g / L
represents the optimal range of operation for this technology. However, all

- 12-personne du métier sera en mesure d'adapter ledit contenu selon la capacité de traitement des équipements de la station.

Production d'une solution lixiviante La solution lixiviante mentionnée précédemment consiste préférablement en une solution très concentrée de sulfate ferrique en milieu fortement acide, i.e., pH préférablement entre 1,0 et 2,5. Cette solution est générée par l'oxydation biologique de sulfate ferreux, et peut être réalisée en mode cuvée, semi-continu et continu, dans un réacteur de type cuve agitée et aérée. D'autres types de réacteurs pourraient être employés afin d'accroître la cinétique d'oxydation du sulfate ferreux, notamment l'emploi de bioréacteurs à cellules immobilisées, tels que des disques biologiques rotatifs avec support de PVC, ou encore des colonnes de percolation avec support en mousse de polyuréthane, résines échangeuses d'ions, billes de verre ou particules de charbon activé.

Le pH de réaction doit être ajusté de manière à permettre une cinétique adéquate de l'oxydation du fer ferreux et éviter la précipitation du fer ferrique produit.
Bien qu'un pH compris entre 1,0 et 2,5 permette la production de fer ferrique, il est préférable de maintenir le pH sous une valeur de 1,8 afin de réduire au minimum, voir éliminer la précipitation importante de fer dans le bioréacteur. Le pH
maintenu dans le réacteur peut également être ajusté pour que la solution lixiviante produite soit suffisante à elle seule pour réduire le pH des boues au niveau souhaitable, i.e., supérieur à 2,0, et préférablement entre 2,0 et 3,0, sans avoir à y ajouter de l'acide sulfurique additionnel ou tout autre acide susmentionné.

La concentration de substrat, i.e. le sulfate ferreux, doit être la plus élevée possible afin de réduire au minimum la quantité de solution lixiviante à
ajouter aux boues et ainsi, de réduire au minimum la dimension du bioréacteur requis pour l'oxydation du fer. Des teneurs en substrat comprises entre 10 et 30 g Fez+/L sont préférables pour l'étape de production de la solution lixiviante.

Il est également suggéré d'opérer le bioréacteur d'oxydation du fer avec un temps de rétention hydraulique préférablement compris entre 12 et 36 heures.
En utilisant un bioréacteur à cellules immobilisées, un temps de rétention plus court, soit de l'ordre de - 12-person skilled in the art will be able to adapt said content according to the capacity of treatment equipment of the station.

Production of a leaching solution The leaching solution mentioned above is preferably a very concentrated solution of ferric sulphate in strongly acidic medium, ie, pH preferably between 1.0 and 2.5. This solution is generated by oxidation organic ferrous sulphate, and can be carried out in cuvée, semi-continuous and continuous, in a reactor stirred and aerated tank type. Other types of reactors could to be employed to increase the oxidation kinetics of ferrous sulphate, in particular the job of immobilized cell bioreactors, such as biological disks rotary with PVC support, or percolation columns with foam support of polyurethane, ion exchange resins, glass beads or particles of activated charcoal.

The reaction pH must be adjusted to allow kinetics adequate oxidation of ferrous iron and avoid the precipitation of iron ferric product.
Although a pH between 1.0 and 2.5 allows the production of ferric iron, he is better to keep the pH under a value of 1.8 in order to reduce minimum, see eliminate significant iron precipitation in the bioreactor. PH
maintained in the reactor can also be adjusted so that the leaching solution produced enough on its own to reduce the pH of the sludge to the desirable level, ie, greater than 2.0, and preferably between 2.0 and 3.0, without having to add sulfuric acid additional or any other acid mentioned above.

The concentration of substrate, ie the ferrous sulphate, must be the most high possible to minimize the amount of leachate add to the sludge and thus, to minimize the size of the bioreactor required for oxidation of iron. Substrate levels between 10 and 30 g Fez + / L are preferable for the stage of the leaching solution.

It is also suggested to operate the iron oxidation bioreactor with a hydraulic retention time preferably between 12 and 36 hours.
Using an immobilized cell bioreactor, a shorter retention time, or of the order of

-13-6 à 18 heures, est généralement suffisant. Le temps de rétention hydraulique (TRH) et la concentration de substrat employée sont les deux paramètres importants pour le dimensionnement du bioréacteur. Par exemple, en considérant un bassin de lixiviation des métaux des boues de 25 m3 pouvant traiter 10 tbs/jr (teneur en solides de 30 Kg/m3, s TRH de 1,5 heures et un facteur de sécurité de 20 %), le bioréacteur d'oxydation du fer serait de dimension égale à 24 m3 pour un temps de rétention hydraulique de 24 heures (rendement d'oxydation du fer de 90 %, concentration de substrat de 15 g Fe'+/L, teneurs finales de fer fernque de 0,8 g/L dans le bassin de traitement des boues, facteur de sécurité de 20 %).

Le bioréacteur d'oxydation du fer peut être maintenu à la température ambiante. Le taux d'aération du bioréacteur est préférablement ajusté de façon à
maintenir une concentration en oxygène dissous supérieure à 1 mg/L. Les cultures de bactéries oxydant l'ion ferreux peuvent être préparées à partir de la biomasse indigène des boues ou à partir de souches de collection qui sont préalablement ajoutées au mélange.
Aucun apport d'éléments nutritifs pour la prolifération de Thiobacilllus ferrooxidans n'est requis, puisque les boues contiennent tous les éléments nutritifs nécessaires à cette fin. La proportion du filtrat final de déshydratation employée pour l'opération du bioréacteur d'oxydation du fer devrait être de l'ordre de 5 à
10 %.

Conditionnement et déshydratation des boues Après traitement des boues en réacteur, ces dernières sont conditionnées par ajout d'un floculant commercial tel qu'un polymère organique cationique ou anionique.
Ces floculants sont bien connus de la personne du métier. Toutefois, l'ajout d'un aide-coagulant permet dans certains cas d'améliorer grandement la qualité de floculation des boues. Des exemples de coagulants préférentiels qui ont été testés avec succès dans ces conditions sont les argiles, tel que la bentonite, ou encore les sels de ferrocyanure tels que le ferrocyanure de potassium ou de sodium.

Les boues sont par la suite déshydratées sur une unité de filtres-presses à
plateaux. D'autres méthodes de déshydratation mécanique, tels que les filtres à bandes presseuses, les centrifugeuses ou les pressoirs rotatifs, peuvent aussi être employés. -13-6 to 18 hours, is usually enough. The hydraulic retention time (TRH) and the substrate concentration employed are the two important parameters for the sizing of the bioreactor. For example, considering a pool of leaching sludge metals of 25 m3 capable of processing 10 tbs / day (solids content 30 Kg / m3, 1.5 hour TRH and a 20% safety factor), the bioreactor iron oxidation would be equal to 24 m3 for a hydraulic retention time of 24 hours (90% iron oxidation yield, 15 g substrate concentration Fe '+ / L, contents final feral iron of 0.8 g / L in the sludge treatment pond, factor of 20% security).

The iron oxidation bioreactor can be kept at room temperature room. The aeration rate of the bioreactor is preferably adjusted so at maintain a dissolved oxygen concentration greater than 1 mg / L. The cultures of Ferrous ion oxidizing bacteria can be prepared from biomass native of sludge or from collection strains that have been previously added to the mixed.
No nutrient intake for Thiobacilllus proliferation ferrooxidans is not required, since sludge contains all the elements nutritious necessary for this purpose. The proportion of final dewatering filtrate used for the operation of the iron oxidation bioreactor should be in the range of 5 to 10%.

Sludge conditioning and dewatering After sludge treatment in the reactor, these are conditioned by addition of a commercial flocculant such as a cationic organic polymer or anionic.
These flocculants are well known to those skilled in the art. However, the addition help coagulant allows in some cases to greatly improve the quality of flocculation sludge. Examples of preferred coagulants that have been successfully tested in these conditions are clays, such as bentonite, or salts of ferrocyanide such as potassium ferrocyanide or sodium.

The sludge is subsequently dewatered on a filter press unit.
trays. Other methods of mechanical dewatering, such as filters with bands pressing machines, centrifuges or rotary presses, can also be employees.

-14-Les boues déshydratées sont finalement neutralisées près du point de neutralité
(pH = 7) ou, pour certaines applications particulières, à un pH plus élevé, par ajout d'une base, telles que la chaux vive (CaO), la chaux inerte (Ca(OH)2), la chaux agricole (CaCO3) ou la chaux dolomitique (mélange CaO - MgO), et acheminées par camion au lieu d'épandage. Des procédés complémentaires de séchage et de granulation des boues, de compostage ou de formulation et d'agglomération comprenant l'ajout de produits chimiques ou d'engrais organiques aux boues avec agglomération pour des applications de fertilisation spécifiques peuvent aussi être appliqués sur les boues décontaminées avant leur valorisation soit en agriculture, sylviculture, horticulture, cultures en serres ou hors serres de légumes ou de fruits, la réhabilitation des sols, ou la constitution et l'entretien des pelouses. Les boues décontaminées peuvent aussi être mélangées à d'autres matériaux d'origine organique comme la tourbe, le compost, les fumiers, etc., avant d'être valorisées.

Neutralisation du lixiviat et récupération des métaux Le lixiviat acide contenant les métaux est neutralisé à un pH basique, préférentiellement compris entre 7 et 10, par ajout d'une solution d'un composé basique tel que la chaux saturée, l'hydroxyde de sodium, le carbonate de calcium, le bicarbonate de sodium, l'hydroxyde d'ammonium et l'hydroxyde de magnésium. Des mélanges de bases peuvent aussi être employés, de même que certains agents précipitants, comme le trimercapto-s-triazine. Le lixiviat est subséquemment laissé décanté jusqu'à
obtention d'une boue métallique. Un ajout facultatif de polyélectrolyte permet, dans certains cas, de hausser les rendements de précipitation des métaux. Ce dernier résidu est initialement déshydraté sur une unité de filtres-presses, puis séché à l'air ou dans un séchoir avant d'être acheminé à un site de disposition de déchets dangereux. D'autres méthodes de déshydratation mécanique peuvent aussi être utilisées dont les filtres à
bandes presseuses, les centrifugeuses et les pressoirs rotatifs.

Il est également possible de réaliser la précipitation des métaux en plusieurs étapes de inanière à produire un ou des résidus caractérisés de non-dangereux et un ou des résidus classés comn7e déchets dangereux. Cette précipitation sélective s'effectue par une neutralisation du lixiviat en plusieurs étapes selon des procédés bien connus de la -14-The dewatered sludge is finally neutralized near the point of neutrality (pH = 7) or, for some particular applications, at a higher pH, by adding a such as quicklime (CaO), inert lime (Ca (OH) 2), lime agricultural (CaCO3) or dolomitic lime (mixture CaO - MgO), and transported by truck at place of spreading. Complementary drying and granulation processes sludge, of composting or formulation and agglomeration including the addition of products chemicals or organic fertilizers to sludge with agglomeration for applications specific fertilization can also be applied to sludge decontaminated before their valorization is in agriculture, forestry, horticulture, cultures in greenhouses or out greenhouses of vegetables or fruits, soil rehabilitation, or the constitution and the interview lawns. Decontaminated sludge can also be mixed with other materials of organic origin such as peat, compost, manure, etc., before being valued.

Neutralization of leachate and recovery of metals The acid leachate containing the metals is neutralized at a basic pH, preferably between 7 and 10, by adding a solution of a basic compound such as saturated lime, sodium hydroxide, calcium carbonate, bicarbonate sodium, ammonium hydroxide and magnesium hydroxide. Mixtures of bases may also be used, as well as some precipitating agents, such as the trimercapto-s-triazine. The leachate is subsequently left decanted until obtaining a metal mud. An optional addition of polyelectrolyte allows, in some cases, increase the precipitation yields of metals. This last residue is initially dehydrated on a filter press unit, then air-dried or in a front dryer to be routed to a hazardous waste disposal site. other methods of mechanical dewatering can also be used, including pressing strips, centrifuges and rotary presses.

It is also possible to carry out the precipitation of the metals in several steps of inanière to produce one or more characterized residues of non-dangerous and one or more residues classified as hazardous waste. This selective precipitation is done by a leachate neutralization in several stages according to well-known methods of the

- 15-personne du métier, chacune des étapes de précipitation étant entrecoupée d'une séparation liquide-solide.

De plus, dans certains cas, il peut s'avérer plus intéressant de ne pas récupérer les métaux par neutralisation et précipitation, mais plutôt de recycler le lixiviat acide ou partiellement neutralisé dans la chaîne de production ou de traitement de l'usine.

Une autre possibilité consiste à récupérer les métaux solubilisés par adsorption sur des résines échangeuses d'ions. Diverses techniques bien connues de la personne du métier sont utilisées à cette fin.

Le procédé de la présente invention permet un enlèvement efficace des métaux lourds. En effet, des rendements d'enlèvement du cuivre et du zinc se situant entre 70 et 90 % sont observés, alors que pour le manganèse, un pourcentage d'extraction compris entre 75 et 95 % est aisément atteint. Les autres métaux lourds tels que le cadmium et le nickel sont également solubilisés lorsqu'ils sont présents dans les boues. Le procédé peut aussi être opéré de façon adéquate dans les diverses conditions climatiques rencontrées en Arnérique du Nord ou en Europe.

Les performances de destruction des indicateurs bactériens et viraux du procédé sont nettement supérieures à celles atteintes avec les procédés conventionnels de digestion aérobie et anaérobie. De plus, le présent procédé entraîne une réduction importante de la production d'odeurs désagréables dans les boues produites en comparaison aux boues brutes.

La caractérisation chimique des boues traitées par le présent procédé de décontamination indique que les boues décontaminées possèdent une valeur fertilisante comparable à celles de boues digérées par voie aérobie conventionnelle. De plus, la décontamination selon le procédé de l'invention mène à un enrichissement appréciable des boues en fer et en soufre. Des études en serre sur de l'orge avec les boues décontaminées par le procédé de l'invention utilisant le sulfate ferreux comme agent oxydant ont démontré que les boues conservaient une bonne valeur fertilisante et qu'elles ne causaient pas de problèmes environnementaux ou agronomiques. En fait, ces essais - 15-skilled person, each of the precipitation stages being interspersed a liquid-solid separation.

Moreover, in some cases, it may be more interesting not to recover metals by neutralization and precipitation, but rather to recycle the acid leachate or partially neutralized in the production or processing chain of factory.

Another possibility is to recover the metals solubilized by adsorption on ion exchange resins. Various techniques well known to the person from are used for this purpose.

The process of the present invention enables efficient removal of metals heavy. Indeed, copper and zinc removal efficiencies are between 70 and 90% are observed, while for manganese, a percentage of extraction understood between 75 and 95% is easily reached. Other heavy metals such as cadmium and nickel are also solubilized when present in the sludge. The process can also be operated adequately in the various climatic conditions encountered in North America or Europe.

The destruction performance of the bacterial and viral indicators of processes are clearly superior to those achieved with Conventional aerobic and anaerobic digestion. In addition, the present process results in reduction of the production of unpleasant odors in sludge produced in comparison with raw sludge.

The chemical characterization of the sludge treated by the present process of decontamination indicates that the decontaminated sludge fertilizer comparable to those of conventionally aerobically digested sludge. Of more, the decontamination according to the process of the invention leads to enrichment appreciable sludge of iron and sulfur. Greenhouse studies on barley with sludge decontaminated by the process of the invention using ferrous sulphate as agent oxidizer have shown that sludge has a good fertilizing value and that they did not cause environmental or agronomic problems. In fact, these trials

-16-ont indiqué que le potentiel de valorisation des boues ainsi décontaminées s'avère plus élevé que celui de la plupart des boues conventionnelles. De même, l'épandage agricole des boues décontaminées pourrait être particulièrement intéressant, en ce qui concerne les besoins nutritifs en soufre des cultures végétales. Il faut d'ailleurs noter à
ce sujet qu'une s portion appréciable des terres agricoles retrouvées à travers le monde, ont des carences en soufre.

Le procédé de la présente invention peut être mis en oeuvre et intégré de manière permanente dans les chaînes de traitement des eaux usées ou des boues, ou encore installé sur des plates-formes mobiles pour le traitement occasionnel des boues d'épuration. Des procédés de valorisation supplémentaires, tels qu'une déshydratation avancée, un séchage thermique à froid ou à l'air libre, une bonification par addition de potasse, de dolomie, ou d'autres fertilisants organique ou inorganique, un mélange avec d'autres biomasses, etc., peuvent être ajoutés en aval de l'étape de déshydratation des boues dans la chaîne complète de décontamination.

Les exemples suivants sont fournis afin d'illustrer certains modes de réalisation préférentiels de la présente invention, et ne doivent pas être considérés comme en limitant la portée.
Exemple 1 Le procédé de la présente invention a été testé pour le traitement de boues physico-chimiques générées lors du traitement d'eaux usées municipales à
l'aide de chlorure ferrique. Un total de 47 essais ont été réalisés en mode d'opération cuvée. Un volume de 143 m3 de boues ayant un contenu en solides totaux moyen de 29,3 g/L
a été
traité en utilisant une étape de lixiviation par ajout direct dans les boues d'acide sulfurique et de peroxyde d'hydrogène comme agent oxydant. Des conditions de pH variant entre 2,0 et 2,6 ont été employées, alors que le potentiel d'oxydo-réduction a été
ajusté entre 400 et 500 mV lors de ces essais, avec des temps de lixiviation variant entre 1 et 4 heures.

Les résultats montrent qu'il est possible de réduire les teneurs en métaux toxiques dans les boues de manière à se conformer aux critères pour la valorisation de -16-indicated that the recovery potential of sludges thus decontaminated turns out more higher than that of most conventional sludge. Similarly, spreading agricultural decontaminated sludge could be of particular interest as regards concerns nutrient requirements for plant crops. It should also be noted in this topic that a s significant portion of agricultural land found around the world, have deficiencies sulfur.

The method of the present invention can be implemented and integrated with permanently in wastewater or sludge treatment chains, or still installed on mobile platforms for occasional processing sludge treatment. Additional valuation methods, such as a dehydration advanced, cold or open thermal drying, a bonus addition of potash, dolomite, or other organic or inorganic fertilizers, a mix with other biomasses, etc., may be added downstream of the dehydration of sludge in the complete decontamination chain.

The following examples are provided to illustrate certain modes of production of the present invention, and should not be considered as by limiting the scope.
Example 1 The process of the present invention has been tested for the treatment of sludge physicochemicals generated during the treatment of municipal wastewater at help from ferric chloride. A total of 47 tests were performed in operating mode vintage. A
volume of 143 m3 of sludge with a mean total solids content of 29.3 g / L
has been treated using a lixiviation step by direct addition to the sludge sulfuric acid and hydrogen peroxide as an oxidizing agent. PH conditions vary enter 2.0 and 2.6 were used, while the oxidation-reduction potential was adjusted between 400 and 500 mV in these tests, with leaching times varying between 1 and 4 hours.

Results show that it is possible to reduce metal levels in the sludge so as to comply with the criteria for valuation of

-17-cette biomasse. Le contenu moyen des éléments suivants par kg de boues déshydratées et décontaminées a été obtenu pour l'ensemble des boues générées lors des tests:

Cd 5,83 2,93 mg/kg Cr 127 ~ 36 mg/kg Cu 273 56 mg/kg Ni 29,5 ~ 9,7 mg/kg Pb 98,6 ~ 20,4 mg/kg Zn 285 115 mg/kg.

Il est important de souligner que de telles boues physico-chimiques sont généralement difficiles à décontaminer puisque les rendements d'extraction ou encore de solubilisation des métaux, sont en général plus faibles que ceux obtenus sur des boues biologiques de stations d'épuration municipales. Les rendements suivants de solubilisation des métaux ont été atteints en se basant sur les concentrations de métaux en solution mesurées dans les filtrats de déshydratation des boues décontaminées Al 45.9 7.8 % Cd 57.1 12.8%
Cr 35.7 23.9 % Cu 50.0 10.9%
Fe 19.1 12.1% Ni 58.7 32.0%
Zn 70.4 16.1 %

Les mesures d'ammonium (NH4) montrent que l'application de conditions selon le procédé de la présente invention affectent peu les concentrations d'azote ammoniacal en solution lors du traitement. En fait, la concentration moyenne de NH4 soluble mesurée dans les boues lixiviées est inférieure (147 74 mg/L) à
celle obtenue pour les boues initiales (268 125 mg/L). D'autre part, les mesures du contenu en azote total dans les boues démontrent que les boues lixiviées et déshydratées contiennent autant d'azote total (2.97 0.54 % p/p) que les boues non-traitées (2.26 0.78 %
p/p).

Les mesures de phosphore total dans les boues décontaminées et déshydratées selon le procédé de l'invention témoignent que cet élément demeure en presque totalité
dans les boues. Ainsi, des valeurs moyennes respectives de 1.63 0.27 %(p/p) et de 1.72 0.27 % (p/p) ont été déterminées dans les boues initiales et les boues décontaminées respectivement pour l'ensemble des essais pilotes. Les mesures de phosphore soluble montrent également que le traitement des boues selon le procédé de -17-this biomass. The average content of the following elements per kg of sludge dehydrated and decontaminated was obtained for all the sludge generated during the tests:

Cd 5.83 2.93 mg / kg Cr 127 ~ 36 mg / kg Cu 273 56 mg / kg Ni 29.5 ~ 9.7 mg / kg Pb 98.6 ~ 20.4 mg / kg Zn 285 115 mg / kg.

It is important to emphasize that such physico-chemical sludge is generally difficult to decontaminate since the extraction yields or more solubilization of metals, are generally lower than those obtained on sludge biological wastewater treatment plants. The following yields of solubilization of metals were achieved based on the concentrations of metals in solution measured in the dewatering filtrates of decontaminated sludge Al 45.9 7.8% Cd 57.1 12.8%
Cr 35.7 23.9% Cu 50.0 10.9%
Fe 19.1 12.1% Ni 58.7 32.0%
Zn 70.4 16.1%

Ammonium (NH4) measurements show that the application of conditions according to the method of the present invention have little effect on the concentrations nitrogen ammonia solution during treatment. In fact, the average concentration from NH4 measured in leached sludge is lower (147 74 mg / L) than that obtained for initial sludge (268 125 mg / L). On the other hand, nitrogen content total in sludge demonstrate that leached and dehydrated sludge contain as much total nitrogen (2.97 0.54% w / w) than untreated sludge (2.26 0.78%
w / w).

Total phosphorus measurements in decontaminated and dehydrated sludge according to the method of the invention testify that this element remains in almost totality in the sludge. Thus, respective average values of 1.63 0.27% (w / w) and of 1.72 0.27% (w / w) were determined in the initial sludge and sludge decontaminated respectively for all the pilot tests. Measures of soluble phosphorus also show that sludge treatment according to the process of

-18-l'invention ne perd pas de soluble. En fait, la concentration moyenne de phosphore soluble mesurée dans les boues lixiviées est de 15.1 7.2 mg/L, alors qu'elle n'est seulement que de 1.44 2.63 mg/L pour les boues initiales.

Les mesures de carbone organique dissous (COD) montrent de plus que très peu de matière organique est mise en solution lors du traitement: la concentration moyenne de COD mesurée dans les boues lixiviées est de 981 336 mg/L, alors qu'elle est de 1310 399 mg/L pour les boues non-traitées. De mêm, l'application du procédé ne contribue pas à modifier de manière significative la teneur en carbone total des boues.

Ainsi, une teneur moyenne en carbone total de 27.5 8.5 %(p/p) a été
déterminée pour les boues non-traitées, alors qu'une teneur moyenne de 33.3 4.3 %(p/p) a été
établie pour les boues décontaminées et déshydratées.

La tecl-inique utilisée pour quantifier la diminution des odeurs suite à
l'application du procédé consiste à mesurer le flux d'odeur émis par les boues. Le flux d'odeur se définit comme le débit d'odeur par unité de surface. Des échantillons de flux d'odeurs ont été prélevés à l'aide d'une chambre de flux OdofluxTM. Cette chambre de flux permet de quantifier le flux d'odeur émis à la surface des boues. Il devient ainsi possible de comparer avec précision et de façon répétitive l'émission surfacique des différents types de boues sur une même base. Un volume d'environ 70 litres de boues a été
utilisé
pour les échantillonnages. Les boues étaient déposées dans un réservoir de plastique de 76 cm de diamètre, avec une épaisseur de boues de 10 cm. Par la suite, la chambre de flux était déposée sur les boues puis insérée à une profondeur de 5 cm. Les échantillons d'odeurs ont été conservés dans des sacs de TedlarTM pour être transportés au laboratoire.
Les échantillons prélevés ont été analysés pour obtenir les mesures olfactométriques par dilution dynamique au seuil de perception olfactif selon la norme ASTM E679-91. Le seuil de perception se définit comme étant le taux de dilution avec de l'air pur pour lequel 50 % d'un jury chargé de flairer perçoivent ou ne perçoivent pas l'odeur. Par définition, le seuil de perception olfactif est équivalent à 1 u.o./m3. Le nombre de dilutions du mélange odorant nécessaires afin d'obtenir 1 u.o./m3 indique la concentration "d'odeur" en unité
odeur par mètre cube d'air (u.o./m3). Les résultats démontrent une suppression appréciable des odeurs pour les boues déshydratées et décontaminées par rapport aux boues non-décontaminées (> 97 %). De même, un rendement élevé d'élimination des -18-the invention does not lose soluble. In fact, the average concentration of phosphorus measured in leached sludge is 15.1 7.2 mg / L, whereas is only 1.44 2.63 mg / L for initial sludge.

Measurements of dissolved organic carbon (DOC) show more than very little organic matter is dissolved in the treatment: the concentration average DOC measured in leached sludge is 981,336 mg / L, what is 1310 399 mg / L for untreated sludge. Similarly, the application of the process not significantly alter the total carbon content sludge.

Thus, a total average carbon content of 27.5 8.5% (w / w) was determined for untreated sludge, while an average grade of 33.3 to 4.3% (w / w) was established for decontaminated and dehydrated sludge.

The technique used to quantify the reduction of odors following the application of the method consists in measuring the flow of odor emitted by the sludge. The flow odor is defined as the odor rate per unit area. of the flow samples Odors were collected using an OdofluxTM flow chamber. This flow chamber quantifies the odor flux emitted on the surface of the sludge. He becomes thus possible to accurately and repetitively compare the surface emission of different types of sludge on the same basis. A volume of approximately 70 liters of sludge was in use for sampling. The sludge was deposited in a reservoir of plastic of 76 cm in diameter, with a sludge thickness of 10 cm. Subsequently, the room of flow was deposited on the sludge and then inserted at a depth of 5 cm. The samples odors were stored in TedlarTM bags to be transported to laboratory.
Samples taken were analyzed for measurements olfactometric by dynamic dilution at the olfactory perception threshold according to ASTM E679-91. The perception threshold is defined as the dilution rate with air pure for which 50% of a jury in charge of sniffing perceive or do not perceive the smell. By definition, the the threshold of olfactory perception is equivalent to 1 uo / m3. Number of dilutions of the mixture odorant needed in order to get 1 uo / m3 indicates the concentration "smell" in unity odor per cubic meter of air (uo / m3). The results demonstrate a suppression appreciable odors for dewatered sludge decontaminated by report to non-decontaminated sludge (> 97%). Similarly, a high elimination efficiency of the

-19-odeurs a été obtenu pour les boues lixiviées liquides (> 93 %), par rapport aux boues liquides non-traitées prélevées dans un bassin de mélange.

Trois méthodes de déshydratation mécanique des boues lixiviées ont été
testées, soit l'utilisation d'un filtre-presse à plateaux, d'un pressoir rotatif et d'une centrifugeuse. Selon les essais, le conditionnement des boues a été réalisé
par l'ajout (1 à
5 kg/tbs) d'un polymère cationique ou d'un polymère anionique. Lors des essais de déshydratation sur filtre-presse, des siccités du gâteau se situant entre 18 et 31 % de solides totaux ont été atteintes, alors qu'un taux de capture moyen des MES de 97 2 % a été mesuré. Avec le pressoir rotatif, des siccités fluctuant entre 15 et 53 %
ont été
obtenues, avec un taux de capture moyen des MES de 93 2 %. Finalement, l'emploi de la centrifugeuse a pennis d'atteindre des siccités se situant entre 20 et 31 %, avec un taux de capture moyen des MES de 92 2%.

Exemple 2 Le procédé de décontamination et stabilisation a été testé pour le traitement de boues biologiques issues du traitement d'eaux usées municipales. Au cours de ces travaux, un total de 4 essais ont été complétés en mode d'opération cuvée. Un volume de 16 m3 de boues ayant un contenu en solides totaux moyen de 20.5 g/L a été
traité en utilisant une étape de lixiviation par ajout direct dans les boues d'acide sulfurique et de chlorure ferrique comme agent oxydant. Des conditions de pH variant entre 2.0 et 2.5 ont été employées, alors que le potentiel d'oxydo-réduction a été ajusté entre 400 et 490 mV
aux cours des essais, avec des temps de lixiviation se situant entre 1 et 4 heures.

Pour ces essais, les rendements suivants de solubilisation des métaux ont été
atteints et ce, en se basant sur les concentrations de métaux en solution mesurées dans les filtrats de déshydratation des boues décontaminées Cd 90,8 11,4 % Cr 63,0 23,2 %
Cu 75,5 12,7 % Mn 99,3 2,4 %
Ni 84,0 11,7 % Pb 30,5 7,6 %
Zn 91,8 4,5 % -19-odors was obtained for liquid leached sludge (> 93%), relative to sludge unprocessed liquids taken from a mixing pond.

Three methods of mechanical dewatering of leached sludge have been tested, ie the use of a press filter press, a press rotating and a centrifuge. According to the tests, sludge conditioning was carried out by adding (1 to 5 kg / tbs) of a cationic polymer or anionic polymer. During the tests of dehydration on filter press, cake dryness between 18 and 31%
total solids have been achieved, while an average catch rate of 97 2% a been measured. With the rotary press, dryness fluctuates between 15 and 53%
have been obtained, with an average SS catch rate of 93 2%. Finally, the job of the centrifuge was able to reach dryness between 20 and 31 %, with a rate mean catch of SS of 92 2%.

Example 2 The decontamination and stabilization process has been tested for treatment of biological sludges from municipal wastewater treatment. During these works, a total of 4 tests were completed in the batch operation mode. A
volume of 16 m3 of sludge with an average total solids content of 20.5 g / L was treated in using a leaching step by direct addition to the acid sludge sulfuric acid and ferric chloride as an oxidizing agent. PH conditions varying between 2.0 and 2.5 have been used, while the oxidation-reduction potential has been adjusted between and 490 mV
during the tests, with leaching times between 1 and 4 hours.

For these tests, the following metal solubilization efficiencies were achieved, based on metal concentrations in solution measured in the dewatering filtrates from decontaminated sludge Cd 90.8 11.4% Cr 63.0 23.2%
Cu 75.5 12.7% Mn 99.3 2.4%
Neither 84.0 11.7% Pb 30.5 7.6%
Zn 91.8 4.5%

-20-Des mesures de réduction des concentrations de coliformes totaux, de coliformes fécaux et de streptocoques fécaux ont été effectuées dans les boues après 1 h de traitement dans les conditions de lixiviation décrites précédemment. Les résultats ont montré une diminution moyenne des coliformes totaux de 4,90 0,93 unités logarithmiques, ou 99,9987 %. En ce qui concerne les coliformes fécaux, une réduction moyenne de 4,80 0,88 unités logarithmiques a été obtenue, ou 99,9984 %. Pour ce qui est des streptocoques fécaux, une moyenne d'enlèvement de 2,14 0,24 unités logarithmiques a été déterminée, ou 99,28 %. Dans la plupart des cas, les concentrations des indicateurs bactériens ont été abaissées sous le seuil de détection de 10 UFC/mL.

Bien que la présente invention ait été décrite à l'aide de mises en oeuvre spécifiques, il est entendu que plusieurs variations et modifications peuvent se greffer aux dites mises en oeuvre, et la présente demande vise à couvrir de telles modifications, usages ou adaptations de la présente invention suivant, en général, les principes de l'invention et incluant toute variation de la présente description qui deviendra connue ou conventionnelle dans le champ d'activité dans lequel se retrouve la présente invention, et qui peut s'appliquer aux éléments essentiels mentionnés ci-haut, en accord avec la portée des revendications suivantes. -20-Measures to reduce total coliform Faecal coliforms and faecal streptococci were carried out in sludge after 1 h treatment under the leaching conditions described above. The results have showed an average decrease in total coliforms of 4.90 0.93 units logarithmic, or 99.9987%. With regard to faecal coliforms, a reduction average of 4.80 0.88 log units was obtained, or 99.9984%. For what is faecal streptococci, an average removal of 2.14 0.24 units logarithmic was determined, or 99.28%. In most cases, concentrations bacterial indicators have been lowered below the detection limit of 10 CFU / mL.

Although the present invention has been described using implementations specific, it is understood that several variations and modifications may add to implemented, and the present application is intended to cover such changes, uses or adaptations of the present invention according to, in general, the principles of invention and including any variation of the present description which will become known or Convention in the field of activity in which this invention, and which can be applied to the essential elements mentioned above, in agreement with the scope of the following claims.

Claims

1. Hybrid chemical and biological sludge decontamination process purification containing heavy metals and pathogenic micro-organisms, including following steps:

(a) treatment of the sludge with an acid leaching solution to acidify the sludge to a pH between 2.0 and 3.0 in order to solubilize the majority of metals heavy and destroy the majority of pathogenic microorganisms, the leaching solution container an oxidizing agent in an amount sufficient to maintain the potential redox greater than +400 mV;

(b) flocculation of the sludge treated in step (a);

(c) liquid-solid separation to give a solid fraction comprising sludge acids, dehydrated and decontaminated, and a liquid fraction comprising the metals heavy;

(d) neutralization of decontaminated acid sludge; and (e) recovery of neutralized decontaminated sludge whose content in elements fertilizers defined as total nitrogen and total phosphorus is not reduced by compared to the initially contaminated sludge.

2. Hybrid chemical and biological sludge decontamination process purification containing heavy metals and pathogenic microorganisms, consisting essentially in the following steps:

(a) mixing sludge with an acidic leaching solution to acidify the sludge at one pH low enough to solubilize the majority of heavy metals and destroy the majority of pathogenic microorganisms (b) maintenance of a redox potential greater than +400 mV;

(c) liquid-solid separation to give a solid fraction comprising sludge decontaminated acids, and the liquid fraction including heavy metals dissolved in the leaching solution;

(d) neutralization of sludge; and (e) recovery of neutralized decontaminated sludge whose content in elements fertilizers defined as total nitrogen and total phosphorus is not reduced compared initially contaminated sludge.

3. Hybrid chemical and biological sludge decontamination process purification containing heavy metals and pathogenic micro-organisms, including following steps :

(a) treatment of sludge in a reactor with an acid leaching solution for acidify the sludge to a pH between 2.0 and 3.0 so as to solubilize the majority heavy metals and destroy the majority of pathogenic microorganisms without that significant amounts of carbon are solubilized, the solution leaching containing an oxidizing agent in an amount sufficient to maintain the potential redox greater than +400 mV, without pre-aeration or sludge aeration;

(b) maintaining the reactor at ambient temperature in step (a);
(c) flocculation of the sludge treated in step (a);

(d) liquid-solid separation to give a solid fraction comprising sludge acids, dehydrated and decontaminated, and a liquid fraction comprising the metals heavy;

(e) neutralization of decontaminated acid sludge; and (f) recovery of neutralized decontaminated sludge whose content in elements fertilizers defined as total nitrogen and total phosphorus is not reduced compared initially contaminated sludge.

4. Hybrid chemical and biological sludge decontamination process purification containing heavy metals and pathogenic micro-organisms, including following steps :

(a) treatment of sludge in a reactor with an acid leaching solution for acidify the sludge to a pH between 2.0 and 3.0 so as to solubilize the majority heavy metals and destroy the majority of pathogenic microorganisms without that significant amounts of carbon are solubilized, the solution leaching containing an oxidizing agent in an amount sufficient to maintain the potential redox greater than +400 mV, without pre-aeration or aeration and without preheating or sludge heating;

(b) flocculation of the sludge treated in step (a);

(c) liquid-solid separation to give a solid fraction comprising sludge acids, dehydrated and decontaminated, and a liquid fraction comprising the metals heavy;

(d) neutralization of decontaminated acid sludge; and (e) recovery of neutralized decontaminated sludge whose content in elements fertilizers defined as total nitrogen and total phosphorus is not reduced compared initially contaminated sludge.

5. Method according to any one of claims 1 to 4, in which the solution leachate contains an inorganic acid selected from the group consisting of acid sulfuric, hydrochloric acid, and mixtures thereof.

6. Method according to any one of claims 1 to 5, in which the agent oxidant is selected from the group consisting of ferric chloride, ferric sulphate, hydrogen peroxide, ozone, potassium permanganate, and their mixtures.

7. Method according to any one of claims 1 to 6, in which a second oxidizing agent is added to the leaching solution in step (a).

8. Process according to claim 7, in which the second oxidizing agent is selected from the group consisting of ferric chloride, ferric sulphate, peroxide hydrogen, ozone, potassium permanganate, and mixtures thereof.

9. Method according to any one of claims 1 and 4, in which a assistance-coagulant is added to the sludge, in step (b).

10. A method according to claim 9, wherein the coagulant aid is a salt of ferrocyanide or a clay.

11. Method according to any one of claims 1 to 10, in which the steps are carried out in cuvée, semi-continuous and continuous mode.

12. Method according to any one of claims 1 to 11, in which the step of neutralization is carried out with a solution containing a base chosen from the group consisting of calcium hydroxide, sodium hydroxide, carbonate calcium, ammonium hydroxide, magnesium hydroxide or mixtures thereof, followed by decantation.

13. Method according to any one of claims 1 to 12, in which the solution leachate contains ferric iron salt, ferrous iron salt or their mixtures, combined with sulfuric acid.

14. Process according to claim 13, in which the ferric iron salt is a sulphate or a chloride produced by biological oxidation of ferrous sulfate or chloride ferrous.

15. Process according to claim 14, in which the biological oxidation is carried out using a culture of Thiobacillus ferrooxidans obtained from the biomass native sludge or collection strains.

16. Method according to any one of claims 1 to 12, in which the solution leachate is replaced by the addition directly to the sludge of an acid and of one ferrous sulfate solution, ferrous sulfate being oxidized by flora bacterial native to give ferric sulphate which acts as an in situ oxidizing agent.

17. Process according to claim 16, in which the acid is chosen from the band consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid and their mixtures.

18. Method according to any one of claims 1 to 17, in which step (a) is carried out with a hydraulic retention time between 0.5 and 6 hours.