CA2472879A1 - Electrochemical stabilization and preconditioning process for municipal and industrial sludge - Google Patents

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CA2472879A1
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CA
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treated
treatment
electrochemical
municipal
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Patrick Drogui
Marc-Andre Bureau
Jean-Francois Blais
Guy Mercier
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Abstract

Procédé de traitement électrochimique de conditionnement pré-déshydratation des boues d'épuration caractérisé en ce qu'il comprend le s étapes suivantes : acidification des boues de manière à atteindre un pH suffisammen t haut pour éviter une corrosion et suffisamment bas pour réduire significativement les indicateurs de pathogènes; traitement des boues acidifiées dans une cellule électrolytique capable de générer in situ un oxydant bactéricide en une concentration suffisamment élevée pour désinfecter les boues et suffisamment basse pour éviter la formation de composés organochlorés dans les boues; électrolyser les boues durant une période de temps suffisante pour stabilise r les boues et améliorer leur déshydratabilité.A method for electrochemical treatment of pre-dewatering packaging of sewage sludge, characterized in that it comprises the following steps: acidification of the sludge so as to reach a pH sufficiently high to avoid corrosion and low enough to significantly reduce the indicators pathogens; treating acidified sludge in an electrolytic cell capable of generating a bactericidal oxidant in situ at a concentration sufficiently high to disinfect the sludge and low enough to prevent the formation of organochlorine compounds in the sludge; electrolysing the sludge for a period of time sufficient to stabilize the sludge and improve dewaterability.

Description

TITRE
Procédé électrochimique de stabilisation et pré-conditionnement des boues d'épuration municipales et industrielles DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé électrochimique de stabilisation et de pré-conditionnement des boues d'épuration municipales et industrielles. Ce procédé permet une réduction importante des indicateurs de pathogènes et des odeurs. Ce procédé permet également d'améliorer significativement les caractéristiques de déshydratabilité des boues en haussant la siccité des boues lors de leur déshydratation mécanique.
ART ANTÉRIEUR
Le traitement des eaux usées municipales et industrielles entraîne une production croissante de boues d'épuration. Ces diverses boues doivent évidemment être éliminées en minimisant les risques pour la santé humaine et les écosystèmes. Les modes d'élimination de cette biomasse les plus utilisés actuellement sont l'épandage agricole, l'enfouissement sanitaire et l'incinération. La disposition finale de ces rejets est assujettie à diverses contraintes d'ordres technique et économique.
L'incinération et l'enfouissement, bien que parfois nécessaires, ne permettent que l'élimination des boues, sans tirer avantage de leurs propriétés physiques et chimiques. De plus, la difficulté de déshydrater de manière très performante les boues d'épuration constitue un obstacle important à la disposition des boues par enfouissement ou incinération. La raréfaction des sites d'enfouissement sanitaire (hausse des coûts d'acceptation) et les coûts très élevés inhérents à l'incinération des boues ont accru, au cours des dernières années, l'attrait de l'utilisation des boues comme fertilisants agricoles ou sylvicoles.
La valorisation agricole des boues est l'option privilégiée par les autorités gouvernementales et elle est largement pratiquée à travers le monde.
A
l'heure actuelle, de 30 à 40% des boues d'épuration produites dans le monde sont utilisées pour la fertilisation des sols. L'intégration de procédés performants de stabilisation des boues dans les stations d'épuration municipales et industrielles permettrait d'accroître les possibilités de valorisation des boues résiduaires de traitement des eaux usées.
De plus, l'utilisation d'un procédé de stabilisation permettant également d'améliorer la capacité de déshydratation des boues serait souhaitable, tenant compte des difficultés associées à cette étape de traitement des boues d'épuration. Ainsi, le conditionnement des boues d'épuration avant leur déshydratation mécanique s'effectue habituellement par un apport de floculant (polymère organique). Or, la déshydratation mécanique des boues biologiques ainsi conditionnées demeure difficile, de sorte que la siccité finale des boues déshydratées reste faible et engendre donc des coûts de transport et de disposition appréciables.
La stabilisation des boues dans les stations d'épuration s'effectue habituellement par les procédés biologiques de digestion aérobie ou anaérobie.
La digestion aérobie est une technique de stabilisation des boues utilisée surtout dans les stations d'épuration de petite et moyenne capacités. La stabilisation par digestion aérobie est réalisable sur des boues secondaires ou sur des boues mixtes (primaires et secondaires). Le coût énergétique important associé à l'aération des boues est un facteur limitant l'emploi de cette technologie. Lors de la digestion aérobie, les bactéries aérobies métabolisent les matières organiques solubilisées en dioxyde de carbone, en eau et en nouvelles cellules bactériennes. Lorsque les matières organiques solubles sont épuisées, les cellules bactériennes meurent et libèrent ainsi des éléments nutritifs intracellulaires qui servent de nourriture à
d'autres organismes. Le taux de minéralisation des boues dépend principalement du temps de séjour, de la température, ainsi que de l'âge des boues introduites.
Un temps de séjour de 14 à 20 jours est habituellement requis pour une stabilisation adéquate de la biomasse.
La digestion anaérobie est aussi une des méthodes les plus couramment utilisées pour la stabilisation des boues d'épuration municipales.
L'utilisation de la digestion anaérobie pour la stabilisation des boues d'épuration remonte à plusieurs décennies. De fait, la fermentation méthanique a un très grand
TITLE
Electrochemical process for stabilizing and pre-conditioning municipal and industrial sewage sludge FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrochemical process of stabilization and pre-conditioning of municipal sewage sludge and industrial. This process allows a significant reduction of the indicators of pathogens and odors. This process also improves significantly the dewaterability characteristics of sludge in raising the dryness of sludge during mechanical dewatering.
PRIOR ART
Municipal and industrial wastewater treatment results in increasing production of sewage sludge. These various sludge obviously be eliminated by minimizing risks to human health and ecosystems. The the most commonly used methods of removing this biomass are agricultural landfilling, landfill and incineration. The final disposition These releases are subject to various technical and economic.
Incineration and landfilling, although sometimes necessary, allow sludge removal without taking advantage of their properties physical and chemical. In addition, the difficulty of dehydrating in a very performance of sewage sludge is a major obstacle to disposition sludge by landfill or incineration. The scarcity of sites sanitary landfill (higher acceptance costs) and the high costs high inherent to the incineration of sludge have increased in recent years, the attractiveness of using sludge as agricultural fertilizer or forestry.
The agricultural valorization of the sludge is the option preferred by the governmental authorities and is widely practiced around the world.
AT
Currently, 30 to 40% of sewage sludge produced in the world are used for soil fertilization. Process integration performing sludge stabilization in municipal wastewater treatment plants and industrial would increase the possibilities of recovery of waste sludge of Wastewater.
In addition, the use of a stabilization process also improve the sludge dewatering capacity would desirable, taking into account the difficulties associated with this stage of sludge treatment treatment. Thus, the conditioning of sewage sludge before their Mechanical dehydration is usually done by adding flocculant (organic polymer). However, mechanical dewatering of biological sludge so conditioned remains difficult, so that the final dryness of the sludge dehydrated remains low and therefore generates transportation and disposition appreciable.
The stabilization of sludge in the treatment plants is carried out usually by biological processes of aerobic or anaerobic digestion.
The aerobic digestion is a sludge stabilization technique used especially in small and medium-sized wastewater treatment plants. Stabilization by aerobic digestion is feasible on secondary sludge or sludge mixed (primary and secondary). The high energy cost associated with aeration of the Sludge is a factor limiting the use of this technology. When digestion aerobic bacteria metabolize organic matter solubilized in carbon dioxide, water and new bacterial cells. When the Soluble organic matter is depleted, bacterial cells die and thus release intracellular nutrients that serve as food at other organizations. The rate of mineralization of sludge depends mainly of residence time, temperature, as well as age of introduced sludge.
A
residence time of 14 to 20 days is usually required for a stabilization adequate biomass.
Anaerobic digestion is also one of the most effective methods commonly used for the stabilization of municipal sewage sludge.
The use of anaerobic digestion for sludge stabilization purification goes back several decades. In fact, methane fermentation has a very great

2 pouvoir de biodestruction cellulaire. Elle permet l'élimination d'une quantité
importante de matières organiques. La digestion anaérobie des boues comporte trois étapes : a) au cours de la première étape, les composés organiques complexes de la partie solide des boues subissent une transformation en composés organiques complexes solubles; b) après cette solubilisation, les molécules organiques complexes sont converties en acides gras volatils, composés plus simples, par des microorganismes anaérobies; c) la dernière étape de la réaction en série est la minéralisation complète des acides gras volatils en méthane, en dioxyde de carbone et en sulfure d'hydrogène. En cours d'exploitation de la plupart des installations municipales, les trois étapes de fermentation méthanique se produisent simultanément dans un digesteur clos. Le temps de rétention des boues est de l'ordre de 30 jours.
Ces deux techniques de traitement des boues, soit la digestion aérobie et anaérobie, nécessitent l'installation de digesteurs de dimensions importantes, ce qui entraîne des coûts de capitalisation élevés. De plus, l'implantation de tels systèmes dans des stations déjà opérationnelles peut étre difficilement réalisable compte-tenu du peu d'espaces disponibles. II faut également considérer que l'application de ces traitements sur les boues n'améliore pas leur capacité
d'être déshydratées et peu même avoir un effet inverse.
Lorsque la réduction du montant d'investissement est un objectif prioritaire, le pouvoir fermentescible des boues peut être diminué, au moins temporairement, par la seule addition de réactifs chimiques en combinaison ou non avec un traitement thermique. L'apport de chaux peut être effectué sur des boues liquides ou sur des boues déshydratées. Pour obtenir un pouvoir de désinfection adéquat, les boues doivent étre amenées à pH 12 pendant au moins deux heures et de préférence pendant 24 heures. Le coût réduit de la chaux, son alcalinité et son effet favorable sur la structure physique des boues en font le réactif le plus utilisé.
Cette dernière technique ne modifie pas la quantité de matières organiques biodégradables contenues dans les boues. Une reprise de fermentation est donc possible si l'évolution ultérieure des conditions du milieu le permet. Un autre désavantage de cette technique est que la masse de boues n'est pas réduite, mais au contraire, elle est augmentée à la suite de l'addition d'agents alcalins.
II faut
2 cell biodestruction power. It allows the elimination of a quantity important organic matter. Anaerobic sludge digestion involves three stages: a) during the first stage, organic compounds complex of the solid part of the sludge undergo a transformation into organic soluble complexes; b) after this solubilization, the organic molecules Complexes are converted into volatile fatty acids, simpler compounds, by of the anaerobic microorganisms; (c) the last stage of the series reaction is the complete mineralization of volatile fatty acids to methane, carbon and hydrogen sulfide. In operation of most amenities Municipalities, the three stages of methane fermentation occur simultaneously in a closed digester. The sludge retention time is the order of 30 days.
Both sludge treatment techniques, ie aerobic digestion and anaerobic, require the installation of size digesters important, this which results in high capitalization costs. In addition, the implementation of such systems in already operational stations may be difficult feasible given the limited space available. It must also be considered that the application of these treatments on the sludge does not improve their capacity to be dehydrated and may even have the opposite effect.
When the reduction of the investment amount is a goal priority, the fermentable power of sludge can be reduced, at least temporarily, by the mere addition of chemical reagents in combination or no with a heat treatment. The supply of lime can be carried out on sludge liquids or on dewatered sludge. To obtain a power of disinfection the sludge should be brought to pH 12 for at least two hours and preferably for 24 hours. The reduced cost of lime, its alkalinity and his favorable effect on the physical structure of the sludge make it the most reactive used.
This last technique does not modify the quantity of organic matter biodegradable contained in the sludge. A fermentation recovery is therefore possible if the subsequent evolution of the conditions of the environment allows it. A
other disadvantage of this technique is that the mass of sludge is not reduced, But on the contrary, it is increased as a result of the addition of alkaline agents.
It takes

3 également signaler que l'application sur les terres agricoles de boues chaulées n'est pas souhaitable où les sols sont alcalins, comme c'est le cas, par exemple, dans une grande partie de l'ouest du continent américain.
La fixation chimique est un procédé de stabilisation alcalin des boues qui transforme les boues en un produit inerte, lequel peut être utilisé pour le remplissage de terrain en surface ou pour l'application sur les terres. Durant la fixation chimique, une série de réactions chimiques ont lieu en combinant les boues déshydratées avec les réactifs chimiques, ce qui permet l'obtention d'un solide stable du point de vue chimique, biologique et physique. Le produit final est presque inodore et ne contient pratiquement plus de microorganismes pathogènes. De plus, les métaux présents initialement dans les boues sont fixés dans le solide obtenu.
Deux procédés de fixation chimique ont été brevetés (brevets américains Nos.
3 also point out that the application on agricultural lands of sludge limed is not not desirable where soils are alkaline, as is the case, for example, in much of the west of the American continent.
Chemical fixation is an alkaline sludge stabilization process which converts the sludge into an inert product, which can be used to the fill of land on the surface or for application on land. During the chemical fixation, a series of chemical reactions take place by combining the sludge dehydrated with chemical reagents, which allows obtaining a solid stable from the chemical, biological and physical point of view. The final product is almost odorless and virtually free of pathogenic microorganisms. Of more, the metals initially present in the sludge are fixed in the solid got.
Two chemical fixing processes have been patented (US Pat.

4.853.208 et 6.248.148) et commercialisés: Chem-~x et N-Viro Soil. Le procédé
Chem-fix utilise du ciment Portland et un silicate de sodium afin de produire un sol synthétique à base de boues. Le procédé N-Viro Soil emploi de la chaux et de la poussière de ciment comme additifs chimiques. Le procédé N-Viro Soil peut également utiliser des cendres volantes et de la poussière de chaux. Bien que ces techniques de stabilisation chimique puissent s'avérer des solutions alternatives prometteuses, des contraintes d'ordres économiques et techniques restreignent, à
l'heure actuelle, l'emploi de ces technologies. De plus, il faut noter que l'application de ces traitements ne permet pas d'améliorer la capacité de déshydratation des boues.
Face à la difficulté de déshydratation des boues d'épuration et des problèmes reliés à l'utilisation des procédés usuels de digestion des boues, divers procédés chimiques et thermique combinés de stabilisation et pré-conditionnement des boues d'épuration ont été développés au cours des dernières années.
Toutefois, ces procédés demeurent pour la plupart trop onéreux pour être employés couramment dans les stations d'épuration municipales et industrielles.
La stabilisation thermique aussi appelée combustion humide, consiste chauffer les boues prsence d'air, de trs fortes pressions en sous (jusqu' 20 MPa et plus) dans but de raliser oxydation pousse de la le une matire organique, simultanmentla transformationphysique des matires collodales (Dollerer et Wilderer, Wat. Sci. Technol., 1993, 28(1), 243-248; Karlsson et Goransson, Wat. Sci. Technol., 1993, 27(5/6), 449-456). Cette technologie de stabilisation sert également au conditionnement thermique des boues. Les boues ainsi traitées peuvent, en effet, être filtrées aisément, avec l'obtention d'une siccité
de gâteaux se situant entre 40 et 70%. Un procédé d'oxydation sous pression (22 MPa) et à haute température (374 °C) a aussi été proposé pour le traitement des déchets biologiques (Modell, Mater. Techno., 1993, 8(7/8), 131 ).
Une autre approche proposée consiste en l'hydrolyse forte de la matière organique des boues par un traitement thermique (150 à 160 °C) en milieu acide (pH 1 à 2) (Everett, Wat. Res., 1974, 8, 899-906). Ce traitement permet une réduction d'environ 90% des matières en suspension et hausse de manière importante la filtrabilité des boues non-hydrolysées. Après traitement, les boues et l'hydrolysat sont neutralisés par addition de chaux, ce qui entraîne la production d'une boue inorganique contenant les métaux lourds extraits, d'une boue organique valorisable par l'amendement des sols, et d'une fraction liquide fortement chargée en matière organique qui est retournée en tête de la chaîne de traitement des boues.
L'augmentation de la température des boues conduit à une transformation irréversible de sa structure physique, surtout si elles contiennent une forte proportion de matières organiques et colloïdales. Durant le chauffage, les gels colloïdaux sont éliminés et l'hydrophilie particulaire diminue fortement. La température de chauffage employée pour le conditionnement thermique varie entre 150 et 200 °C et le temps de cuisson entre 30 et 60 minutes, selon le type de boue et la filtrabilité désirée. Ce mode de traitement est applicable sur toutes les boues à
prédominance organique et permet l'obtention de performances relativement stables par rapport au conditionnement chimique. De plus, ce traitement permet un épaississement important et rapide des boues après cuisson avec l'obtention de boues décantées à plus de 120 g MES/L et même, dans certains cas, plus de 200 g MES/L. La structure des boues est améliorée de sorte qu'une filtration sans apport de réactifs est toujours possible. De fait, de très fortes siccités des gâteaux de filtre-presse sont atteintes (> 50% ST) avec un conditionnement thermique. ll faut également tenir compte que les boues ainsi conditionnées sont stérilisées, donc
4,853,208 and 6,248,148) and marketed: Chem-x and N-Viro Soil. The process Chem-fix uses Portland cement and sodium silicate to produce a soil synthetic based sludge. The N-Viro Soil process uses lime and the cement dust as chemical additives. The N-Viro Soil process can also use fly ash and lime dust. Although these chemical stabilization techniques can be solutions alternatives promising, economic and technical constraints restrict, at right now, the use of these technologies. In addition, it should be noted that application These treatments do not improve the dehydration capacity of sludge.
Faced with the difficulty of dewatering sludge and problems related to the use of the usual sludge digestion processes, various combined chemical and thermal stabilization processes and conditioning sludge has been developed in recent years.
However, these processes remain for the most part too expensive to be employees commonly used in municipal and industrial wastewater treatment plants.
Thermal stabilization, also known as wet combustion, consists heat sludge air, very high pressure in sub (up to 20 MPa and more) in order to achieve oxidation grows from the the one organic, simultaneously the physical transformation of colloidal materials (Dollerer and Wilderer, Wat Sci Technol., 1993, 28 (1), 243-248, Karlsson and Goransson, Wat. Sci. Technol., 1993, 27 (5/6), 449-456). This technology of stabilization is also used for thermal conditioning of sludge. Sludge thus treated can indeed be filtered easily, with the obtaining dryness cakes between 40 and 70%. A pressure oxidation process (22 MPa) and at high temperature (374 ° C) was also proposed for the treatment of biological waste (Modell, Mater Techno, 1993, 8 (7/8), 131).
Another proposed approach is the strong hydrolysis of the organic matter from sludge by heat treatment (150 to 160 ° C) in the middle acid (pH 1 to 2) (Everett, Wat Res., 1974, 8, 899-906). This treatment allows a approximately 90% reduction in suspended solids important filterability of unhydrolyzed sludge. After treatment, sludge and the hydrolyzate are neutralized by the addition of lime, which leads to the production an inorganic sludge containing the extracted heavy metals, a sludge organic valorizable by soil amendment, and a strongly liquid fraction loaded in organic matter which has returned to the top of the processing chain of sludge.
The increase of the temperature of the sludge leads to a irreversible transformation of its physical structure, especially if they contain a high proportion of organic and colloidal materials. During heating, the gels Colloidal particles are eliminated and particulate hydrophilicity decreases sharply. The heating temperature used for thermal conditioning varies enter 150 and 200 ° C and the cooking time between 30 and 60 minutes, depending on the type of mud and the desired filterability. This method of treatment is applicable to all sludge to predominance and allows for relatively high performance stable compared to the chemical conditioning. Moreover, this treatment allows a large and rapid thickening of sludge after cooking with obtaining sludge decanted above 120 g MES / L and even, in some cases, over 200 boy Wut MY / L. The structure of the sludge is improved so that a filtration without bring reagents is always possible. In fact, very strong dryness filter cakes-press are reached (> 50% ST) with thermal conditioning. It must also take into account that the sludge thus conditioned is sterilized, therefore

5 libres de microorganismes pathogènes. L'association de la digestion anaérobie des boues et du conditionnement thermique est l'une des filières les plus intéressantes, car elle permet la réutilisation optimale du biogaz (méthane). L'implantation du pré-conditionnement thermique requiert cependant un investissement coûteux en comparaison au conditionnement chimique. De plus, ce traitement thermique entraine la production de filtrat fortement chargé en matière organique et en azote ammoniacal qui doit être recyclé en tête de la station d'épuration. Des mesures de prévention spéciales doivent aussi être prises pour limiter les inconvénients occasionnés par la production d'odeurs: couverture des épaississeurs et bassins de rétention, limitation des purges des réacteurs de cuisson et désodorisation de l'air dans les principales enceintes (cuisson, épaississement, déshydratation).
Fujiyasu et al. (brevet canadien No. 1.074.925) ont pour leur part mis au point un procédé de conditionnement chimique de boues biologiques comprenant un apport de 0,5% à 30% de peroxyde d'hydrogène et l'addition d'un ion métallique trivalent (ou plus), à raison de 0,1 % à 10% par rapport à la masse de boues sèches.
Ce procédé comprend également l'ajustement du pH des boues lors du traitement à
des valeurs comprises entre 4 et 9. Ce procédé de conditionnement, par ajout de produits inorganiques, ne comprend toutefois pas d'étape subséquente de floculation des boues par addition de polymères organiques avant leur déshydratation mécanique. Or, la déshydratation des boues biologiques sur des équipements, tel que les filtres à bandes presseuses, requiert toutefois la formation de gros flocs, laquelle nécessite l'ajout de polymères organiques. Les conditions de traitement proposées par Fujiyasu et al. comprenant l'ajout de concentrations élevées de peroxyde d'hydrogène et d'un ion trivalent font en sorte de rendre très difficile l'utilisation subséquente d'un polymère organique.
Divers procéd 'es électrochimiques ont également été proposés pour la décontamination et le conditionnement de boues biologiques (d'origine municipale et industrielle). Par exemple, Held et Chauhan (demande de brevet canadien No.
2.382.357) décrivent un procédé utilisant des décharges électriques (champs électriques pulsés) sous hautes tensions (15 000 à 100 OOOV). Ces brusques variations de champs électriques affectent les cellules bactériennes en provoquant des perturbations physiologiques, entraînant ainsi une libération du liquide inter et
5 free of pathogenic microorganisms. The association of anaerobic digestion of the sludge and thermal conditioning is one of the most interesting, because it allows the optimal reuse of biogas (methane). Implantation from the pre-However, thermal conditioning requires a costly investment in comparison to chemical conditioning. In addition, this heat treatment leads to the production of filtrate heavily loaded with organic matter and nitrogen ammonia which must be recycled at the head of the treatment plant. of the measures of Special prevention must also be taken to limit the disadvantages caused by the production of odors: thickener coverage and basins of retention, limitation of the purges of cooking reactors and deodorization of the air in the main speakers (cooking, thickening, dehydration).
Fujiyasu et al. (Canadian Patent No. 1,074,925) have, for their part, developed a process for the chemical conditioning of biological sludge comprising a contribution of 0.5% to 30% of hydrogen peroxide and the addition of an ion metallic trivalent (or more), at a rate of 0.1% to 10% with respect to the mass of sludge dry.
This process also includes adjusting the pH of the sludge during the treatment at values between 4 and 9. This conditioning process, by adding of Inorganic products, however, does not include a subsequent stage of flocculation of sludge by addition of organic polymers prior to mechanical dehydration. However, the dehydration of biological sludge on equipment, such as press belt filters, however, requires the training large flakes, which requires the addition of organic polymers. The conditions of treatment proposed by Fujiyasu et al. including the addition of concentrations high levels of hydrogen peroxide and a trivalent ion make sure to make very difficult the subsequent use of an organic polymer.
Various electrochemical processes have also been proposed for the decontamination and conditioning of biological sludge (original municipal and Industrial). For example, Held and Chauhan (Canadian Patent Application No.
2.382.357) describe a method using electric discharges (fields pulsed electric power) at high voltages (15,000 to 100 OOOV). These sudden variations in electric fields affect bacterial cells in causing physiological disturbances, thus causing a release of the liquid inter and

6 intra cellulaire, laquelle permet de réduire jusqu'à environ 50% (p/p) la masse de boues générées après déshydratation mécanique des boues. Les meilleurs rendements de ce système (champs électriques pulsés) sont obtenus en imposant de fortes énergies d'environ 100 J/ml ou encore 400 kWhltbs pour des boues initiales ayant une concentration en solides totaux de 6%. La méthode de traitement des boues développée par Held et Chauhan, permet certes d'améliorer la siccité
des boues, mais elle demeure inefficace pour l'élimination des odeurs nauséabonde.
En effet, la seule imposition de champ électrique pulsé n'induit pas forcément une oxydation des composés malodorants (acides propioniques, acides butyrique et sulfure d'hydrogène), lesquels composés sont couramment présents dans les boues d'épuration. En outre, cette technique requiert des équipements très sophistiqués pour l'imposition d'un champ électrique pulsé et donc très coûteux, ce qui pourrait limiter son domaine d'application et son développement industriel.
Ishigaki (brevet canadien No. 1.334.658) a mis au point une cellule électrolytique pour le traitement des boues d'épuration, laquelle est équipée d'une multitude d'électrodes planes placées en parallèle (anodes et cathodes) et connectées individuellement au générateur de courant capable de délivrer une tension variant entre 1.5 et 20 V. Les électrodes sont disposées de telle sorte qu'une anode soit immédiatement suivie d'une cathode avec une distance inter électrode relativement faible (15 mm). Ce procédé induit la transformation des substances particulaires hydrophiles (organiques et inorganiques) en substances hydrophobes, laquelle permet d'améliorer la filtrabilité des biosolides lors de la filtration mécanique. Une autre particularité de la méthode développée par Ishigaki, réside dans le fait qu'au sein de la cellule électrolytique, il existe une zone prédéfinie située au voisinage de chaque électrode et à l'intérieur de laquelle circule un courant (ou flux) ascendant de boues traitées (mince couche de boues traitées), permettant d'éliminer régulièrement l'accumulation de bulles de gaz (notamment 02 et H2) et de flocs situés entre les électrodes et à la surface de celles-ci. Ceci a pour avantage d'une part, d'éviter l'encombrement des électrodes et, d'autre part, d'améliorer les échanges boues-électrodes en vue de la transformation physique et efficace des boues par oxydation, réduction et neutralisation.
6 intracellular, which reduces to about 50% (w / w) the mass of sludge generated after mechanical dewatering of sludge. The best yields of this system (pulsed electric fields) are obtained by imposing high energies of about 100 J / ml or 400 kWhltbs for sludge initials with a total solids concentration of 6%. The method of treatment sludge developed by Held and Chauhan, certainly improves the dryness of the sludge, but it remains ineffective for the elimination of nauseating odors.
In indeed, the imposition of a pulsed electric field alone does not necessarily a oxidation of malodorous compounds (propionic acids, butyric acid and hydrogen sulphide), which compounds are commonly present in sludge treatment. In addition, this technique requires very sophisticated for the imposition of a pulsed electric field and therefore very expensive, which could limit its scope of application and its industrial development.
Ishigaki (Canadian Patent No. 1,334,658) developed a cell electrolytic system for the treatment of sewage sludge, which is equipped a a multitude of flat electrodes placed in parallel (anodes and cathodes) and individually connected to the current generator capable of delivering a voltage range between 1.5 and 20 V. The electrodes are arranged such kind an anode is immediately followed by a cathode with an inter relatively weak electrode (15 mm). This process induces the transformation of hydrophilic particulate substances (organic and inorganic) in substances which improves the filterability of the biosolids during of the mechanical filtration. Another peculiarity of the method developed by Ishigaki, lies in the fact that within the electrolytic cell there is a predefined area located in the vicinity of each electrode and within which circulates current (or flow) ascending treated sludge (thin layer of treated sludge), allowing to regularly eliminate the accumulation of gas bubbles (in particular 02 and H2) and of flocs located between the electrodes and on the surface thereof. This has for advantage on the one hand, to avoid congestion of the electrodes and, on the other hand, to improve sludge-electrode exchanges for the physical and effective transformation of sludge by oxidation, reduction and neutralization.

7 Les procédés développés par Held et Chauhan (demande de brevet canadien No 2,382,357) et Ishigaki (brevet canadien No. 1,334,658) ne font pas mention de la présence d'un oxydant bactéricide dont l'action pourrait se prolonger dans les boues à la sortie de l'électrolyseur (effet rémanent). L'effet rémanent de l'oxydant permettrait d'assurer une stabilité à plus ou moins long terme des boues traitées et déshydratées. En effet, dans la plupart des stations d'épuration, les boues déshydratées sont initialement empilées et stockées à la température ambiante avant toute disposition finale (enfouissement, épandage ou incinération).
En particulier, dans la méthode développée par Held et Chauhan (demande de brevet canadien No. 2,382,357), même si les cellules bactériennes ont été
physiologiquement perturbées par application d'un champs électrique pulsé, elles sont en revanche capables de se réactiver lorsqu'elles se retrouvent dans un environnement plus favorable (en l'absence notamment d'effet perturbateur :
champ électrique). Une reviviscence bactérienne pourrait ainsi être observée lors de la période de stockage des boues et par voie de conséquence, entraîner des nuisances olfactives induites par des composés organiques et inorganiques malodorants.
L'objet de la présente invention est de proposer une méthode originale de traitement électrochimique des boues d'épuration permettant d'éviter certains désavantages des procédés de l'art antérieur.
Selon certains modes de réalisation spécifiques, le procédé vise à
oxyder quantitativement les germes pathogènes et réduire simultanément les odeurs nauséabondes tout en améliorant la filtrabilité des boues (hausse de la siccité).
SOMMAIRE DE L'INVENTION
Le procédé proposé s'applique aussi bien aux boues secondaires (biologiques) et mixtes (mélange de boues primaires et secondaires), d'origine municipale et industrielle et ce, optimalement en milieu modérément acide (pH
inférieur à 5,0 et supérieur à 3,5). Une fois le traitement électrochimique réalisé, les boues sont floculées à l'aide d'un agent floculant suivi d'une déshydratation mécanique (ex. filtre à bandes presseuses, filtre presse à plateaux, centrifugeuse, presse à vis, etc.). Les boues déshydratées peuvent être stockées pendant une
7 The processes developed by Held and Chauhan (patent application No. 2,382,357) and Ishigaki (Canadian Patent No. 1,334,658) do not mention of the presence of a bactericidal oxidant whose action could be extend in the sludge at the outlet of the electrolyser (residual effect). The effect remnant of the oxidant would ensure a more or less long-term stability of sludge treated and dehydrated. Indeed, in most treatment plants, the Dehydrated sludge is initially stacked and stored at room temperature before any final disposal (landfill, land application or incineration).
In particular, in the method developed by Held and Chauhan (application for Canadian Patent No. 2,382,357), even though bacterial cells have been physiologically disturbed by application of a pulsed electric field, they On the other hand, they are able to reactivate when they find themselves in a more favorable environment (in the absence, in particular, of a disruptive effect:
field electric). A bacterial reviviscence could thus be observed during the sludge storage period and, as a result, lead to odor nuisance induced by organic and inorganic compounds malodorous.
The object of the present invention is to propose an original method Electrochemical treatment of sewage sludge to avoid some disadvantages of the methods of the prior art.
According to some specific embodiments, the method aims to to quantitatively oxidize pathogenic germs and simultaneously reduce odor nauseating while improving sludge filterability (increase in dryness).
SUMMARY OF THE INVENTION
The proposed process applies equally well to secondary sludge (organic) and mixed (mixture of primary and secondary sludge), of origin municipal and industrial, optimally in a moderately acidic environment (pH
less than 5.0 and greater than 3.5). Once the electrochemical treatment realized, the sludge is flocculated with a flocculating agent followed by dehydration mechanical (eg pressure band filter, plate filter, centrifuge, screw press, etc.). Dehydrated sludge can be stored during a

8 période relativement longue (2 à 3 semaines) avant toute disposition finale (enfouissement, épandage ou incinération). La présente invention permet avantageusement de générer in situ un oxydant bactéricide à longue durée de vie qui puisse en outre assurer un effet rémanent, à savoir, qui permet d'éviter la recontamination éventuelle des boues traitées.
L'invention concerne en premier lieu un procédé de traitement des boues, notamment des boues issues de l'épuration des eaux usées municipales et des boues d'industries de fabrication de pâtes et papiers, comprenant des germes pathogènes et des molécules génératrices d'odeurs nauséabondes, caractérisé en ce qu'on soumet lesdites boues, amenées à un pH optimalement inférieur à 5,0 et optimalement supérieur à 3,5 en présence ou non d'un électrolyte support, dans un réacteur comprenant au moins une anode et une cathode et soumises à une réaction électrochimique de telle manière que les bactéries et les composés malodorants soient réduits, et en ce qu'on déshydrate plus efficacement lesdites boues ainsi traitées.
Le terme « électrolyte support » réfère ici à un sel inorganique apte à
augmenter la production in situ d'un oxydant et à améliorer la conductivité
des boues. Sans limiter la définition précédente, et selon des modes de réalisation spécifiques de la présente invention, l'électrolyte support est un sel de chlorure. En particulier, ces sels de chlorures peuvent être choisis parmi le NaCI, le CaCl2, le MgCl2, le NH4C1, le KCI et le FeCl3.
Selon une réalisation spécifique de la présente invention, le procédé
concerne traitement électrochimique de conditionnement pré-déshydratation des boues d'épuration caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes acidification des boues de manière à atteindre un pH suffisamment haut pour éviter une corrosion et suffisamment bas pour réduire significativement les indicateurs de pathogènes; traitement des boues acidifiées dans une cellule électrolytique capable de générer in situ un oxydant bactéricide en une concentration suffisamment élevée pour désinfecter les boues et suffisamment basse pour éviter la formation de composés organochlorés dans les boues; électrolyser les boues durant une période de temps suffisante pour stabiliser les boues et améliorer leur déshydratabilité.
8 relatively long period (2 to 3 weeks) before any final disposition (burial, spreading or incineration). The present invention enables advantageously to generate in situ a long-lasting bactericidal oxidant life which can furthermore ensure a residual effect, namely, which avoids the possible recontamination of the treated sludge.
The invention relates first of all to a method for the treatment of sludge, including sludge from municipal wastewater treatment and sludge from pulp and paper manufacturing industries, including seeds pathogens and odor-generating molecules, characterized in that said sludge is subjected to a pH of less than 5.0 and optimally greater than 3.5 in the presence or absence of a supporting electrolyte, in a reactor comprising at least one anode and one cathode and subjected to electrochemical reaction in such a way that bacteria and compounds malodorants are reduced, and that dehydrates more effectively said sludge thus treated.
The term "carrier electrolyte" refers here to an inorganic salt capable of increase in-situ production of an oxidant and improve conductivity of the sludge. Without limiting the previous definition, and according to production of the present invention, the carrier electrolyte is a salt of chloride. In In particular, these chloride salts may be chosen from NaCl, CaCl2, the MgCl2, NH4Cl, KCl and FeCl3.
According to a specific embodiment of the present invention, the process relates to electrochemical conditioning treatment pre-dehydration of sewage sludge characterized in that it comprises the following steps acidification of the sludge so as to reach a pH high enough to to avoid corrosion and low enough to significantly reduce indicators of pathogens; treatment of acidified sludge in an electrolytic cell able to generate in situ a bactericidal oxidant in a sufficient concentration high to disinfect the sludge and low enough to prevent the formation of organochlorine compounds in sludge; electrolyze the sludge during a period sufficient time to stabilize the sludge and improve their dehydrability.

9 Selon une autre réalisation spécifique, la présente invention a pour objet un procédé de stabilisation et de conditionnement de boues d'épuration, caractérisé en ce que:
a) on acidifie les boues de façon telle à obtenir des boues acidifiées ayant un pH optimalement compris entre 3,5 et 5,0;
b) on ajoute facultativement dans les boues acidifiées, des ions chlorures à une concentration variant entre 0,6 et 6,0 g CI-iL, par exemplesous la forme de chlorure de sodium (1 à 10 g NaCI/L), si les boues utilisées n'en contiennent pas suffisamment;
c) on traite les boues acidifiées dans une cellule électrolytique fonctionnant à une intensité variant entre 2 et 15A, laquelle est capable de générer in situ un oxydant bactéricide, en l'occurrence l'acide hypochloreux utilisé
pour le traitement des boues en une quantité telle à obtenir une concentration résiduelle variant entre 0,02 et 0,7 g HCIO/L;
d) on impose l'intensité de courant durant une période de temps suffisante, habituellement entre 10 et 120 minutes, pour stabiliser les boues et améliorer leur déshydratabilité;
e) on flocule les boues stabilisées par ajout d'un agent floculant; et f) on déshydrate les boues floculées.
Les étapes (a), (b) et (c) du procédé selon ce mode de réalisation spécifique de l'invention peuvent être réalisées en une, deux ou trois phases de traitement, lesquelles peuvent être opérées aisément en mode cuvée, semi-continu ou continu.
Le terme « agent floculant » réfère ici à tout agent apte à promouvoir l'agrégation des matières en suspension dans les boues. Sans limiter cette définition, des agents tels ies polymères organiques peuvent être utilisés dans le cadre de la présente invention.

Le procédé, selon un mode de réalisation spécifique de la présente invention, concerne le traitement électrochimique des boues d'épuration contenant des germes pathogènes, des composés malodorants et des substances particulaires hydrophiles, en particulier des boues d'épuration municipales et des boues d'épuration d'industrie de fabrication de pâtes et papiers, caractérisé
en ce qu'on soumet lesdites boues, amenées à un pH inférieur à 5,0 et supérieur à
3,5 en présence ou non d'un électrolyte support, dans un réacteur comprenant au moins une anode et une cathode et soumises à une réaction électrochimique de telle manière que les bactéries et les composés malodorants soient éliminés, et en ce qu'on déshydrate plus efficacement lesdites boues ainsi traitées. Selon un mode plus spécifique de réalisation de la présente invention, ledit réacteur est de type cylindrique unique comprenant des électrodes concentriques en métal et disposées de telle sorte qu'une anode soit immédiatement suivie d'une cathode. Selon un mode alternatif de réalisation de la présente invention, ledit réacteur est de type cylindrique unique comprenant une série d'électrodes circulaires (anodes et cathodes) en métal et, placées en position stable et horizontale de telle manière qu'une anode soit immédiatement suivie d'une cathode. Selon un mode alternatif de réalisation de la présente invention, ledit réacteur est de forme parallélépipédique comprenant une série d'électrodes (anode et cathodes) planes et rectangulaires disposées de telle sorte qu'une anode soit immédiatement suivie d'une cathode.
Selon un autre mode plus spécifique de réalisation de la présente invention, les anodes sont fabriquées dans un matériaux choisi parmi le titane recouvert d'oxyde de ruthénium (Ti/Ru02), l'oxyde d'iridium (Ti/Ir02), l'oxyde d'étain (Ti/Sn02) ou de platine (Ti/Pt), et les cathodes sont fabriquées en titane (Ti) ou en acier inoxydable (Inox). Selon un autre mode plus spécifique de réalisation de la présente invention, les électrodes sont en métal déployé ou en plaques pleines. Selon un autre mode spécifique de réalisation de la présente invention, la distance inter-électrode est comprise entre environ 1 et environ 5 cm. Selon un autre mode spécifique de réalisation de la présente invention, l'acidification des boues est effectuée par ajout d'un acide inorganique choisi dans le groupe constitué par les acides sulfurique, chlorhydrique, nitrique et phosphorique, un acide usé industriel et une combinaison de deux ou plus des acides précédents. Selon un autre mode spécifique de réalisation de la présente invention, un électrolyte support est utilisé.
Selon certains modes spécifiques de réalisation de l'invention, l'électrolyte est choisi parmi le groupe constitué du chlorure de sodium, du CaCl2, du MgClz, du NH4C1, du KCI
et du FeCl3. Lorsque le chlorure de sodium est utilisé, il l'est à une concentration plus petite qu'environ 10 glL de boues. Selon un autre mode spécifique de réalisation de la présente invention, l'intensité du courant imposé dans le réacteur électrochimique varie entre 2 et 15A.
Selon un autre mode spécifique de réalisation de la présente invention, le temps de traitement des boues est compris entre environ 10 et environ 120 minutes. Selon un autre mode spécifique de réalisation de la présente invention, la réaction d'oxydation électrochimique est conduite à une température comprise entre environ 10 et environ 60°C, de préférence entre environ 20 et environ 40°C et ce, sans apport extérieur de chaleur, la réaction électrochimique étant elle-même exothermique. Selon d'autres modes spécifiques de réalisation de la présente invention, le procédé est opéré en mode batch, ou semi-continu ou continu.
Selon d'autres modes spécifiques de réalisation de la présente invention, avant leur déshydratation, les boues traitées sont mélangées avec des boues non-traitées.
Selon d'autres modes spécifiques de réalisation de la présente invention, les boues ont une concentration initiale en solides totaux variant entre environ 5 et environ 50 g/L. Selon d'autres modes spécifiques de réalisation de la présente invention, les boues sont choisies dans le groupe constitué par les boues primaires, les boues secondaires, les boues mixtes, les boues domestiques, ies boues municipales, les boues de papetières, les boues de raffineries, les boues agro-alimentaires, les boues de fosses septiques, les boues de lagunes, les boues de désencrage et une combinaison de deux ou plusieurs de ces types de boue. Selon d'autres modes spécifiques de réalisation de la présente invention, les boues traitées peuvent être complètement (pH Z 7) ou partiellement (pH < 7) neutralisées par addition d'un agent alcalin. Selon d'autres modes spécifiques de réalisation de la présente invention, les boues traitées, neutralisées ou non, sont floculées par l'addition d'un polymère organique avant leur déshydratation. Selon d'autres modes spécifiques de réalisation de la présente invention, les boues traitées et déshydratées sont neutralisées par addition d'un agent alcalin immédiatement, ou après une période de stockage des boues. Selon d'autres modes spécifiques de réalisation de la présente invention, l'agent alcalin employé pour neutraliser les boues est choisi parmi le groupe constitué de la chaux, l'hydroxyde de sodium, le carbonate de calcium, l'hydroxyde d'ammonium, l'hydroxyde de magnésium, la dolomie, une base usée industrielle et une combinaison de deux ou plus de ces agents alcalins.
Selon d'autres modes spécifiques de réalisation de la présente invention, les boues traitées et déshydratées peuvent être stockées pendant une période se situant entre environ 1 et 6 mois sans émanation d'odeurs nauséabondes.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Le procédé consiste en un traitement des boues par une réaction électrochimique en milieu optimalement modérément acide (3,5 < pH < 5,0), effectué dans un réacteur capable de générer in situ un oxydant (HCIO) en présence d'ions chlorures ajoutés ou déjà présents dans les boues d'ëpuration.
L'acidification des boues est préférentiellement effectuée avec l'acide sulfurique. La quantité de HCIO générée varie avec l'intensité du courant imposée, le temps d'imposition du courant et la concentration d'ions chlorures en solution. Les ions chlorures sont ajoutés aux boues si les boues utilisées n'en contiennent pas suffisamment.
Ces ions sont injectés sous forme de chlorure de sodium à des concentrations variant entre 1 et 10 g NaCI/L de boues. Lors de l'électrolyse, les ions chlorures sont oxydés en acide hypochloreux, de façon telle à obtenir une concentration résiduelle de HCIO variant entre 0,02 et 0,7 g/L dans les boues traitées. L'addition de l'acide inorganique (tel le H2S04) et optionnellement d'ions chlorures, peut être effectuée simultanément, c'est à dire en une seule phase, ou encore en deux phases, soit une acidification initiale des boues, suivie de l'addition d'ions chlorures.
L'acidification des boues peut être effectuée par exemple avec de l'acide sulfurique, chlorhydrique, nitrique, phosphorique ou un acide usé. On utilise de préférence l'acide sulfurique. Dans le cas du procédé opéré en deux phases, l'acidification initiale des boues, avant l'ajout d'ions chlorures s'effectue habituellement à un pH se situant entre 3,5 et 5,0. Une acidification moins importante des boues (pH > 5,0) cause une perte d'efficacité au niveau de la destruction des indicateurs de pathogènes (coliformes fécaux et totaux). D'un autre côté, une acidification plus prononcée des boues (pH < 3,5) cause une corrosion prématurée des équipements de déshydratation et hausse considérablement le coût en produits chimiques. Aussi, une acidification prononcée des boues est favorable à
la formation de composés organochlorés.
L'utilisation d'un sel inorganique tel que le chlorure de sodium permet d'une part, d'améliorer la conductivité (électrolyte support) des boues et, d'autre part, d'enrichir les boues en ions chlorures nécessaire à la production de l'oxydant (HCIO). L'oxydation anodique des ions chlorures en chlore gazeux est suivie de sa dismutation en solution et conduit à la formation d'acide hypochloreux (HCIO), laquelle réaction est favorable en milieu légèrement acide (3,5 < pH < 5,0).
L'hydrolyse du chlore se fait très rapidement, en quelques secondes, si bien que les boues ne sont pas traitées avec le C12 mais plutôt avec HClO.
On peut schématiser les réactions selon les équations suivantes - à l'anode CI - -~ CI Z + 2e -- en solution CIZ +2Hz0 p HClO+Cl-+H30' II est également possible d'envisager, une réaction de dissociation de l'acide hypochloreux telle que HClO + Hz0 r~ Cl0- + H30+
La dernière réaction conduit à la formation de l'ion hypochlorite (CIO-) qui est également un oxydant bactéricide mais moins efficace que l'acide hypochloreux (HCIO). On a pu remarquer que, d'une façon générale, les oxydants moléculaires sont plus bactéricides que les oxydants ioniques. En effet, les composés moléculaires traversent très généralement beaucoup plus facilement les membranes bactériennes que les ions.

Par conséquent, selon un mode de réalisation spécifique de l'invention, on acidifie les boues au pH optimal (3,5 < pH < 5,0) par l'acide sulfurique en vue de générer majoritairement la forme moléculaire de l'oxydant (HCIO) suite à
l'oxydation anodique des ions chlorures.
Lors de l'électrolyse, il est désirable, pour un fonctionnement optimal de générer des concentrations d'acide hypochloreux, de façon telle à obtenir une concentration résiduelle de HCIO variant entre environ 0,02 et 0,7 g/L dans les boues, en vue d'obtenir un effet optimal de d'esinfection des boues (ex.
enlèvement des coliformes fécaux et totaux), une élimination efficace des odeurs, ainsi qu'une amélioration significative de la déshydratabilité des boues.
Une électrolyse des boues effectuée de façon telle à obtenir une concentration résiduelle de HCIO supérieure à 0,7 g/L entraîne des coûts d'opération importants et engendre une grande hydrolyse de la matière organique des boues, ce qui résulte généralement en une augmentation importante et non-désirée de la concentration de matière organique en solution dans les filtrats ou surnageants lors de la déshydratation des boues. Aussi, une forte concentration de HCIO est susceptible d'entrainer la formation des composés organochlorés dans les boues traitées.
Les boues traitées sont ensuite floculées par addition d'un agent floculant. L'utilisation d'un pH modérément acide, inférieur à 5,0 et supérieur à 3,5, permet de ne pas avoir recours à une neutralisation des boues avant leur floculation par addition de polymères et subséquemment, leur déshydratation mécanique au moyen d'un filtre-presse, filtre à bandes presseuses, centrifugeuse, pressoir rotatif, presse à vis, etc.
Selon une réalisation spécifique, l'agent floculant utilisé pour la floculation des boues traitées est l'un des polymères organiques usuels employés pour la floculation des boues dans les stations d'épuration des eaux usées. Ä
titre d'exemples, on peut citer les polymères cationiques ou anioniques vendus sous les marques de commerce PercoITM et ZietagT"' par la Société Ciba Spécialités Chimiques Canada Inc., et LPMT"' par la Société LPM Technologies Inc. De plus, la déshydratation des boues légèrement acides permet de stocker les boues pendant une longue période de temps sans avoir reprise de la putrescibilité des boues.
Facultativement, les boues peuvent aussi être complètement (pH >_ 7) ou partiellement (pH < 7) neutralisées par addition d'un agent alcalin avant la phase de floculation des boues. La neutralisation complète ou partielle des boues peut aussi être immédiatement effectuée après leur déshydratation, ou encore, après une période de stockage des boues déshydratées. L'agent alcalin employé pour neutraliser les boues peut être par exemple de la chaux, de l'hydroxyde de sodium, du carbonate de calcium, de l'hydroxyde d'ammonium, de l'hydroxyde de magnésium, de la dolomie ou une base usée industrielle.
II est également possible de mélanger les boues ayant subi le traitement acide et oxydant avec des boues non-traitées, puis de floculer les boues mélangées par addition d'un agent floculant et, finalement, de déshydrater celles-ci avec un équipement usuel de déshydratation mécanique. Cette façon de faire est particulièrement performante dans le cas du traitement acide et oxydant de boues biologiques (boues secondaires), lesquelles sont ensuite mélangées avec des boues primaires non-traitées. De manière générale, le procédé peut toutefois être employé pour le traitement des divers types de boues issues du traitement des eaux usées d'origines domestiques, municipales ou industrielles (primaires, secondaires, mixtes, papetières, raffineries, agro-alimentaires, fosses septiques, lagunes, désencrage, etc.).
La cellule électrolytique, non compartimentée est constituée d'au moins une anode et une cathode insolubles. De préférence, on utilise une anode à
forte surtension en oxygène de telle manière que l'oxydation des ions chlorures en acide hypochloreux (HCIO) s'effectue préférentiellement à l'oxydation de l'eau en oxygène.
Le procédé selon la présente invention agit à trois niveaux sur les cellules bactériennes a) une action électrochimique directe par oxydation à l'anode. Cette oxydation désactive les bactéries (perturbation physiologique) en oxydant les inclusions protéiques de la membrane cytoplasmique constituées en majorité de phospholipides et protégeant la bactérie;
b) une action induite par le champ électrique. La brusque variation de champ électrique par un passage rapide de l'anode vers la cathode perturbe également de façon physiologique fes cellules bactériennes;
c) une action électrochimique complémentaire indirecte par génération in situ de l'acide hypochloreux. L'acide hypochloreux formé permet de détruire définitivement les bactéries préalablement désactivées à l'anode et, de prolonger ainsi l'effet microbicide à la sortie de l'électrolyseur, notamment lors de l'entreposage des boues déshydratées.
Selon un autre aspect avantageux de la présente invention, le réacteur électrochimique permet d'oxyder directement à l'anode et en solution (par action de l'acide hypochloreux) les composés organiques solubles liés aux matières colloïdales et empêchant la déstabilisation de ces dernières. L'action directe et indirecte sur les matières particulaires hydrophiles est favorable à une meilleure agrégation des particules colloïdales et une déshydratation efficace des boues traitées. En comparaison à l'art antérieur connu, la présente invention présente donc une cellule électrolytique particulièrement favorable au conditionnement des boues d'épuration.
Les composés malodorants (l'acide propionique, l'acide butyrique, le sulfure d'hydrogène etc.) sont directement oxydés à l'anode et indirectement oxydés en solution par l'acide hypochloreux.
Selon une variante spécifique, la réaction électrochimique est effectuée à une température comprise entre environ 20 et 60°C et avantageusement entre 20 et 40°C sans apport extérieur de chaleur. La réaction électrochimique étant elle-même exothermique. Lors de l'électrolyse, une augmentation spontanée et progressive de la température est observée. Comme cela a été mentionné dans la description de l'art antérieur (Everett, Wat. Res., 1974, 8, 899-906), une augmentation de la température conduit à une transformation de la structure physique des boues, laquelle induit une diminution de l'hydrophilie particulaire, ce qui est favorable à une meilleur déshydratation des boues. Aussi, une augmentation de la température a pour effet d'augmenter les vitesses de réaction chimique et biochimique.
Selon une variante du procédé, l'anode peut se présenter sous la forme de cylindre en métal déployé de titane recouvert d'oxyde de ruthénium ou d'oxyde d'iridium (Ti/Ru02 ou Ti/1r02) et la cathode peut se présenter sous la forme de cylindre en métal déployé, par exemple de titane (Ti). Ces électrodes (anode et cathode) sont de mailles appropriées de sorte à éviter l'obstruction de celles-ci lors du traitement. Par exemple, l'anode et la cathode peuvent avoir des caractéristiques de mailles suivantes : longueur LD = 12 mm; largeur AU = 6 mm et largeur de la fente N= 4 mm. Ces paramètres peuvent être déterminés avec précision par la personne du métier en fonction des caractéristiques des boues à traiter. La Figure 1 présente une vue schématique de la structure des mailles des électrodes pouvant être utilisées.
De telles électrodes en métal déployé offrent une bonne tenue mécanique, une grande surface d'échange par rapport aux électrodes pleines et constituent, de fait, de bons promoteurs de turbulence permettant ainsi d'une part, d'éviter l'adsorption de bulles de gaz sur les électrodes et d'autres part, d'accroître le coefficient de transfert électrode-boue. Un des procédés selon un mode de réalisation spécifique de la présente invention utilise donc une configuration d'électrode différente de celle décrite dans l'art antérieur, lequel utilise des électrodes planes et pleines (brevet canadien No. 1,334,658).
Le courant appliqué est en partie fonction de la durée de l'électrolyse.
Ces paramètres doivent être adaptés en fonction de la nature des boues à
traiter.
On notera néanmoins qu'une électrolyse de courte durëe avec des courants faibles permet d'obtenir un meilleur rendement faradique pour la production in situ de l'acide hypochloreux, mais au détriment du rendement chimique. Dans une application industrielle, il convient d'adapter les paramètres de ce procédé
en fonction du degré de contamination des boues (germes pathogènes, composés malodorants) et de la concentration en solides totaux. Lors du traitement, l'intensité
du courant est généralement comprise entre 2 et 15A et la durée de la réaction électrochimique se situe généralement entre environ 10 et 120 minutes.

A titre d'illustration, la Figure 2 jointe à la présente description décrit une vue schématique d'un réacteur électrochimique permettant de réaliser le procédé de traitement selon un mode de réalisation spécifique de l'invention.
Selon cette Figure, le réacteur (1) cylindrique (2), est muni d'un agitateur mécanique (3) actionné par un moteur (4). L'anode (5) est un cylindre en métal déployé
disposé
coaxialement autour de l'agitateur et la cathode (6) est placée coaxialement à
l'agitateur autour de celui-ci de façon à ce que la surface de la cathode soit de grande surface par rapport à celle de l'anode. L'anode et la cathode sont reliées à
un générateur de courant continu (7). L'agitateur est une tige métallique munie d'une hélice et entièrement recouverte de plastique en PVC ou en téflon, de sorte à
éviter une polarisation de la tige et une perturbation de la réaction électrochimique. La distance inter-électrode se situe entre environ 1 et 5 cm. Notez que lorsqu'on réfère dans la présente à un intervalle, le terme « environ » s'applique toujours aux deux extrémités de l'intervalle.
Selon une autre variante du procédé (voir Figure 3), le réacteur peut être sous forme cylindrique (1), constitué d'électrodes volumiques. L'anode (2) peut se présenter sous forme circulaire en métal déployé de titane recouvert d'oxyde de ruthénium ou d'oxyde d'iridium (Ti/Ru02 ou Ti/IrOz) et la cathode (3) peut se présenter sous forme circulaire en métal déployé, par exemple de titane (Ti) ou d'acier inoxydable (Inox). La cellule électrolytique est constituée d'une série d'électrodes (anodes et cathodes) placées en position stable et horizontale et connectées individuellement au générateur de courant. Les électrodes sont disposées (en parallèle) de telle sorte qu'une anode soit immédiatement suivie d'une cathode avec une distance inter électrode pouvant varier entre environ 1 et 5 cm. En mode continu, la cellule est alimentée du bas (4) vers le haut (8) à l'aide d'une pompe (5) et les boues traversent successivement l'anode et la cathode. Des plaques (10) en PVC perforées de trous (distributeurs), placées à l'entrée et à la sortie de l'électrolyseur permettent d'assurer une répartition des boues sur toute la surface des électrodes. Une pompe (7) à fort débit assure la recirculation d'une partie des boues (ayant traversé la cellule) afin d'assurer une agitation suffisante à
l'intérieur de la cellule électrolytique. Un systëme d'évent (9) fixé sur un entonnoir (11) permet l'évacuation des gaz. Les boues brutes non traitées sont stockées dans un réservoir (6). Les boues traitées sont acheminées vers le point d'injection du polymère (12).
Selon une autre variante du procédé, le réacteur peut être sous forme parallélépipédique, constitué d'électrodes volumiques. L'anode peut se présenter sous forme rectangulaire en métal déployé de titane recouvert d'oxyde de ruthénium ou d'oxyde d'iridium (Ti/Ru02 ou Ti/Ir02) et la cathode peut se présenter sous forme rectangulaire en métal déployé, par exemple de titane (Ti) ou d'acier inoxydable (Inox). La cellule électrolytique est ainsi constituée d'un ensemble d'électrodes placées en parallèle (anodes et cathodes) et connectées individuellement au générateur de courant. Les électrodes sont disposées de telle sorte qu'une anode soit immédiatement suivie d'une cathode avec une distance inter électrode pouvant varier entre environ 1 et 5 cm. La cellule électrolytique est également munie d'un système de recirculation des boues (à fort débit) afin d'assurer une agitation suffisante à l'intérieur celle-ci.
La présente invention concerne, selon un mode spécifique de réalisation, un procédé, pouvant avantageusement étre intégré dans les chaînes de traitement des boues en opération sans devoir occasionner des modifications majeures. De plus, l'aspect non polluant de l'électricité, la facilité
d'automatisation qu'elfe apporte, ainsi que la réduction du volume d'équipement sont des paramètres qui caractérisent la présente invention, comparativement à l'art antérieur utilisant des digesteurs ou des réacteurs de dimensions importantes. Aussi, la génération in situ d'un oxydant pour le traitement des boues, donne également un avantage pratique à la présente invention, car elle permet d'une part de s'affranchir des difficultés liées au transport et la manutention du produit traitant et d'autre part, elle permet de stocker les boues traitées et déshydratées pendant une longue période et ce, sans émanation d'odeurs désagréables.
Le procédé selon l'invention peut être intégré dans les chaînes actuelles de traitement des boues en opération dans les usines d'épuration, sans devoir apporter de correctifs aux installations de traitement et de déshydratation des boues déjà en place. Le procédé permet d'améliorer significativement les caractéristiques de déshydratabilité des boues en haussant la siccité des boues lors de leur déshydratation mécanique. De plus, cette technologie est plus performante que les technologies usuelles de digestion aérobie ou anaérobie mésophiles pour les destructions des indicateurs bactériens de pathogènes (> 5 unités logarithmiques de réduction des coliformes fécaux et totaux ou élimination de plus de 99,9%) et permet donc une stabilisation efficace des boues. Finalement, l'application de cette technologie n'affecte pas de manière significative le contenu en éléments fertilisants des boues déshydratées et permet de réduire considérablement la génération d'odeurs des boues.
L'invention a été décrite de façon générale, et est maintenant illustrée par des exemples (non limitatifs) de réalisation donnés à titre indicatif.
lo Exemple 1 : Traitement de boues d'ëpuration municipales Le procédé selon l'invention a été testé sur des boues d'épuration issues du traitement d'eaux usées municipales. La concentration initiale en solides totaux de ces boues était de 21,6 g/L. Le réacteur électrochimique utilisé
pour les essais est schématisé à la Figure 2. La cellule électrolytique cylindrique, en Plexiglas, est constituée de deux électrodes concentriques et munie d'un agitateur à
hélices en TéflonT"". La cathode est un cylindre en déployé de titane de marque ElectrolyticaT"", de rayon 9 cm, de hauteur 28 cm, d'aire de maille 9,08 dm2 et d'aire de surface vide entre les mailles 7,87 dmz. L'anode placée au centre, entourant la tige de l'agitateur, est un cylindre en déployé de titane de marque ElectrolyticaT"", de rayon 5 cm, de hauteur 28 cm, d'aire de maille 5,04 dm2 et d'aire de surface vide entre les mailles 4,37 dm2. Le volume traité était de 5,0 L et seulement un tiers de la surface active de l'anode (0,191 dm2) et de la cathode (0,344 dm2) était immergé
dans l'effluent à traiter.
Une série d'expériences a été effectuée à intensité de courant et température variables en mode batch. L'acidification préalable des boues a été
effectuée par addition d'acide sulfurique concentré (H2S04, 10 N), ou d'acide chlorhydrique concentré (HCI, 3 N). Les boues ont été soumises à une électrolyse de 30 min, période au cours de laquelle les boues ont été continuellement agitées.
Une fois traitées, les boues ont été floculées par addition d'un polymère organique cationique vendu sous la marque de commerce Zetag 7689T"" et les boues ont été
filtrées sous vide pendant une période de 10 minutes et sous une pression de 750 mm Hg. L'unité de filtration SV1 utilisée lors des essais, comprenait une pompe vacuum, un buchner et des membranes Whatman 934AHT"" (marque de commerce) ayant une porosité de 1,5 wm. La siccité des boues déshydratées a été par fa suite mesurée après séchage de celles-ci à 105°C pendant une période de 24 h.
Les filtrats ont été conservés pour des analyses chimiques (demande chimique en oxygène (DCO), azote ammoniacal (N-NH4) et nitrates/nitrites (N-(NO~/N02)).
Les conditions expérimentales imposées et les résultats obtenus sont indiqués au Tableau 1. Les données fournies à la colonne CONT correspondent aux résultats de l'essai contrôle (sans traitement) effectué en triplicata et servant comme base de comparaison avec les boues traitées. Lors de l'essai A, aucun réactif n'a été ajouté aux boues avant électrolyse, contrairement aux essais B, C et D au cours desquels une acidification préalable a été effectuée suivie ou non de l'ajout de chlorure de sodium. Les consommations de réactifs chimiques sont données en kilogramme de produits à 100% (pur) par tonne de boues sèches (tbs). L'énergie consommée lors de l'électrolyse est exprimée en kilowattheure par tonne de boues sèches (kWh/tbs).
Les pH finaux mesurés fors des essais se situent entre 4,53 et 6,81 alors que les valeurs de POR finales sont comprises entre -181 et 129 mV. Lors des essais, une consommation d'acide sulfurique de 14,6 ou 27,6 kg H2S0~ltbs a été
employée. En ce qui concerne l'acide chlorhydrique, un apport de 31,0 kg/HCI a été
testé. D'autre part, un ajout de 92,5 kg NaCI/tbs (4,3 g NaCI/L) a été
effectué lors des essais.
Le dosage optimal de polymère pour la floculation des boues non-traitées se situait approximativement à 1,9 kg/tbs. En comparaison, des concentrations de 1,4 et 2,3 kg polymère/tbs ont été requises pour la floculation des boues traitées. Aussi, une consommation énergétique variant entre 252 et 1480 kWh/tbs a été requise pour la stabilisation des boues.
Une valeur moyenne de siccité de 12,5°l0 (p/p) a été mesurée lors de l'essai contrôle (CONT) de déshydratation des boues non-traitées effectué en triplicata. L'application du procédé (essais B, C et D) a permis d'accroître la siccité à
des valeurs comprises entre 14,4 et 23,0%, soit des gains de 1,9 à 10,5 points de siccité. Cette hausse de la siccité des boues déshydratées permet de réduire la quantité de boues générées, soit entre 13,3 et 45,8% (p/p). En revanche, une perte de siccité de 1,2 points a été enregistrée suite à l'application du procédé
effectuée sans acidification initiale des boues, ni ajout préalable de chlorure de sodium. II est important de noter que lors des essais B, C et D, l'ajout de réactifs NaCI ou HCI a permis d'enrichir les boues en ion chlorure, lequel est favorable à la production in situ d'acide hypochloreux nécessaire à la désinfection et à désodorisation des boues.

Tableau 1 Essais de pré-conditionnement et de stabilisation électrochimique de boues d'une station d'épuration d'eaux usées municipales Paramètres Essais CONT A B C D
pH final 6,81 6,81 4,90 4,97 4,53 POR final (mV) -200 -181 63 81 129 Temperature(C) 25,0 31,0 23,0 29,9 41,2 Intensit (A) 0,0 5,0 5,0 10,0 10,0 Conductivit (mS/cm2) 1, 28 1,10 5,63 5, 37 3, 72 Dure du traitement - 30 30 30 30 (min) Unit de filtration SV1 SV1 SV1 SV1 SV1 Consommation (kgltbs) H2S04 0,0 0,0 14,6 27,4 0,0 HCI 0,0 0,0 0,0 0,0 31,0 NaC1 0,0 0,0 92,5 92,5 0,0 Polymre 1,9 2,3 1,4 2,3 1,4 nergie (kW/tbs) 0,0 807 257 842 1 480 Valeur fertilisante DCO filtrat (mglL) 489 417 831 1 280 1 190 N-NH4 filtrat (mg/L) 67,7 61,6 68,5 80,7 85,7 P-P04 filtrat (mg/L) 11,7 6,23 12,8 11,0 14,6 N02/N03 filtrat (mg/L)0,19 0,40 0,39 0,15 0,24 Dshydratation Siccit finale (% p/p)12,5 11,3 15,7 14,4 23,0 Rduction de la masse - -10,2 20,2 13,3 45,8 (%

p/p) SV1 : unité de filtration sous vide ayant une surface filtrante de 78,5 cm2 La production in situ de HCIO est également utile à l'oxydation de composés organiques dissous fixés sur les matières colloïdales. L'action de HCIO
sur ces matières solubles permet une meilleure agrégation des matières colloïdales et une déshydratation plus efficace des boues traitées. A cela, s'ajoute une augmentation de la température lors de l'électrolyse, laquelle induit une transformation physique des boues, favorable à une meilleure déshydratation des boues. En particulier, la meilleur siccité des boues déshydratées (23,0% plp) enregistrée lors de l'essai D est en partie attribuée à une augmentation appréciable de la température (41,2°C).
La conservation des éléments fertilisants des boues suite à
l'application du procédé a été évaluée par la mesure de la concentration de DCO, de P-P04, de N-NH4 et de N-(NO~/N02) dans les filtrats de déshydratation des boues. Les valeurs mesurées montrent que l'application du procédé n'induit pas une perte appréciable de la valeur fertilisante des boues, notamment en ce qui concerne les éléments P-P04, N-NH4 et N-(N03/N02). En revanche, l'application du procédé
entraine une hausse de la concentration initiale de la DCO (489 mg/L) à des valeurs comprises entre 831 et 1280 mg/L. Cette augmentation de la DCO dans le filtrat de déshydratation des boues traitées est principalement attribuée à l'action de HCIO
sur les molécules organiques initialement liées à la fraction solide des boues, le temps de traitement n'étant pas suffisamment long pour obtenir une oxydation complète de ces composés organiques solubilisés (formation de H20 et dégagement de C02).
Cette première série d'essais a ainsi démontré qu'il était possible de transformer efficacement les substances hydrophiles particulaires des boues en substances hydrophobes, lequel permet d'améliorer de façon significative la déshydratation des boues tout en conservant leur valeur fertilisante.
Le procédé a ensuite été appliqué aux boues municipales en y injectant cette fois, différentes concentrations de chlorures de sodium, suivi de la déshydratation à l'aide d'une unité de filtration sous vide (SV2) ayant une surface filtrante relativement importante (comparativement à l'unité de filtration SV1 ) et équipée de membranes à porosité élevée. La procédure expérimentale est succinctement décrite à l'exemple 2.
Exemple 2 : Traitement de boues d'épuration municipales La concentration moyenne en solides totaux des boues municipales utilisées pour les essais est de 22,6 glL, soit de 2,3% de solides. Le processus expérimental employé est quasi identique à celui utilisé dans l'exemple précédent.
Le pH initial des boues est ajusté par addition d'acide sulfurique.
Différentes concentrations de NaCI (0, 2, 4, 6 et 8 g/L) ont été ajoutées aux boues afin de déterminer la concentration optimale pour laquelle une meilleure déshydratation et une meilleure désinfection sont obtenues. Aussi, l'ajout de NaCI permet d'améliorer la conductivité du milieu réactionnel et de réduire ainsi la consommation énergétique.
Les boues sont placées dans le réacteur précédent (Figure 2), maintenues sous agitation mécanique et électrolysées pendant une période de 60 minutes sous une intensité de courant de 8,OA.
La déshydratation subséquente des boues a été effectuée à l'aide d'une unité de filtration sous vide (SV2) ayant une surface filtrante de 201 cm2 et équipée de membranes Whatman (marque de commerce) No.°4 de diamètre de pores variant entre 20 et 25 ~,m. Des échantillons de boues non-filtrées ont été
conservés pour les mesures de coliformes fécaux et totaux par la technique du nombre le plus probable (NPP).
Le Tableau 2 présente les conditions expérimentales utilisées lors des essais, ainsi que les principaux résultats. Les pH finaux mesurés se situent entre 3,85 et 5,10, alors que les valeurs de potentiels d'oxydoréduction (POR) sont comprises entre 280 et 635 mV. Les consommations d'acide sulfurique sont de 29,2 et 23,3 kgH2S0~/tbs, alors qu'une consommation de NaCI variant entre 88,5 et 354 kg NaCl/tbs a été également utilisée. De plus, une consommation énergétique variant entre 644 et 2340 kwh/tbs a été requise lors des essais. L'apport de NaCI
dans les boues (essais F, G, H et I) permet de réduire jusqu'à 72% la quantité
d'énergie consommée comparativement à l'essai E au cours duquel aucun n'ajout 2s de NaCI n'a été effectué. Les dosages optimaux pour la floculation des boues traitées et non traités se situent à environ 2,5 kgJtbs, à l'exception de l'essai H au cours duquel une concentration de 3,0 kg polymère/tbs a été testée.

Tableau 2 Essais de pré-conditionnement et de stabilisation électrochimique de boues d'une station d'puration d'eaux uses municipales Paramtres Essais CONT E F G H I

pH final - 3,85 4,51 4,75 5,10 4,96 POR final (mV) - 280 405 635 430 480 Temprature (C) 10,0 40,1 27 23 21,5 20,3 Intensit (A) 0,0 , 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 Conductivit (mS/cm2)1,6 2,5 5,3 7,8 10,3 14,8 Dure du traitement- 60 60 60 60 60 (min) Rsiduel de HCIO 0,0 0,11 0,28 0,39 0,50 0,68 (g/L) Unit de filtrationSV2 SV2 SV2 SV2 SV2 SV2 _ Consommation (kgltbs) H2S04 0,0 29,2 23,3 23,3 23,3 23,3 NaCI 0,0 0,0 88,5 177 266 354 Polymre 2,5 2,5 2,5 2,5 3,0 2,5 nergie (kWh/tbs) 0,0 2340 1250 899 729 644 Microorganismes Col. fcaux (NPP/gbs)140 000 885 1 130 133 < 1 < 1 Col. totaux (NPPlgbs)355 000 1 600 2 000 412 115 < 1 Dshydratation Siccit finale (% 25,3 32,4 32,2 34,1 23,5 25,8 p/p) Rduction masse - 21,9 21,4 25,9 -7,6 1,9 (%

p/p) SV2 : unit de filtrtion une surface sous vide ayant filtrante de 201 cm2 La siccité moyenne obtenue après déshydratation des boues non traitées (essai CONT) est de 25,3%. L'application du procédé (essais E, F et G) permet d'accroïtre la siccité des boues déshydratées entre 32,2 et 34,1 %, soit des gains de 6,9 à 8,8 points de siccité. Cette hausse de la siccité des boues déshydratées permet de réduire de 21,4 à 25,9% la quantité de boues générées.
En revanche, la siccité diminue (essais H et I) lorsque la concentration du chlorure de sodium est fixée à 266 ou 354 kg/tbs. Cette baisse de la siccité pourrait être attribuée à une concentration résiduelle de HCIO relativement élevée (0,5 et 0,7 g/L
respectivement), laquelle est susceptible d'interférer avec le floculant et empêcher ainsi une bonne floculation des boues. La meilleure siccité des boues déshydratées (34,2%) est obtenue pour concentration optimale de chlorure de sodium de 177 kg NaCI/tbs et une concentration résiduelle d'acide hypochloreux de 0,4 g HCIOIL.
L'efficacité désinfectante du procédé a également été évaluée.
L'application du procédé permet une élimination efficace des indicateurs de pathogènes, en l'occurrence les coliformes fécaux et totaux. Ainsi, des concentrations relativement élevées de coliformes fécaux et totaux de 140 000 et 355 000 NPP/gbs ont été respectivement mesurées dans les boues non traitées.
En comparaison, des concentrations résiduelles de coliformes fécaux intérieures 1 NPP/gbs (abattement supérieur à 5 unités logarithmiques) ou comprises entre et 1 130 NPP/gbs ont été mesurées dans les boues traitées. Les mesures de concentrations résiduelles de coliformes totaux effectuées sur les boues traitées indiquent des concentrations inférieures à 1 NNP/gbs (abattement supérieur à 5 unités logarithmiques) ou comprises entre 115 et 2 000 NPP/gbs.
En somme, l'analyse de l'ensemble des résultats présentés dans le Tableau 2, montre que l'essai G serait l'essai optimal pour la stabilisation et le conditionnement des boues municipales étudiées. Cet essai requiert une dose optimale de 177 NaCI kg/tbs, une concentration de 23,3 H2SOa kg/tbs, une dose de 2,5 kg polymère/tbs et une consommation énergétique 899 kwh/tbs. Une siccité
relativement élevée de 34,1 % (p/p) et un abattement de coliformes fécaux et totaux allant jusqu'à 3 unités logarithmiques (> 99,9% de réduction) ont été obtenus.

Dans l'optique de vérifier la reproductibilité des résultats obtenus suite à l'application des conditions optimales de traitement des boues municipales, une troisième série d'essais a été effectuée selon la procédure décrite à
l'exemple 3 suivant.
Exemple 3 : Traitement de boues d'épuration municipales Cinq litres de boues municipales préalablement acidifiées, contenant 4 glL de NaCI (177 kg NaCI/tbs) ont été électrolysées dans le même appareil (Figure 2) pendant 60 minutes sous une intensité de courant de 8,OA. La déshydratation subséquente des boues a été effectuée à l'aide d'une unité de filtration sous vide (SV2). Ces essais de stabilisation électrochimique, suivis de la floculation et déshydratation des boues ont été effectués en triplicata. Des essais de floculation et de déshydratation des boues non-traitées ont également été effectués en triplicata et comparés aux boues traitées. Le Tableau 3 compare les conditions expérimentales et les principaux résultats de déshydratation des boues.
A la fin du traitement électrochimique, la valeur moyenne de pH des boues est de 4,81 ~ 0,18 alors que celle du POR est de 437 ~ 33 mV. Dans le cas des boues non traitées une valeur moyenne de pH de 6,81 t 0,15 et une valeur moyenne de POR de -115 t 49 mV a été mesurée. Les valeurs négatives de POR
mesurées dans les boues non traitées sont caractéristiques d'un milieu très réducteur. En comparaison, les valeurs élevées de POR mesurées dans les boues traitées indiquent un milieu très oxydant favorisé par la production de HCIO
in situ lors de l'électrolyse.
La température moyenne initiale des boues était de 11,3 ~ 0,4°C, alors que celle des boues traitées était de 26,4 t 1,8°C. Lors des essais, la conductivité
du milieu est passée d'une valeur moyenne de 2,3 t 0,7 mS/cmz (boues initiales) à
une valeur finale de 8,2 t 0,4 mS/cm2 (boues traitées). La conductivité du milieu est donc relativement bonne. Aussi, une consommation énergétique de 862 ~ 9 kWh/tbs a été requise pour le traitement des boues.

Le dosage optimal de polymère pour la floculation des boues non traitées se situait approximativement à 1,9 kg/tbs alors qu'un ajout de 2,5 kg/tbs a été requis pour la floculation des boues traitées.

Tableau 3 Essais de pré-conditionnement et de stabilisation électrochimique de boues d'une station d'épuration d'eaux usées municipales Paramètres Essais a Boues non traitées Boues traitées pH final 6,35 t 0,15 4,81 0,18 POR final (mV) -115 49 437 t 33 Intensit (A) 0,0 0,0 8,0 0,0 Temprature (C) 11,3 0,4 25,6 t 1,8 Conductivit (mS/cm2) 2,31 0,69 8,2 0,4 Unit de filtration SV2 SV2 Consommation (kg/tbs) H2S04 0,0 t 0,0 23,3 0,0 NaCI 0,0 0,0 177 0 Polymre 1,85 f 0,00 2,51 0,00 nergie (kWh/tbs) 0,0 t 0,0 862 9 Valeur fertilisante DCO filtrat (mg/L) 902 50 1 400 40 N-NH4 filtrat (mg/L) 76,1 5,3 76,8 1,7 P-P04 filtrat (mg/L) 4,6 1,0 2,6 0,1 K filtrat (mg/L) 94,2 9,5 121 1 Ca filtrat (mglL) 59,7 2,8 124 2 Mg filtrat (mg/L) 66,6 1,9 97,3 t 1,2 Microorganismes Coliformes Fcaux (NPP/gbs)200 000 21 000 < 1 Coliformes Totaux (NPP/gbs)1 200 000 310 000 26 t 5 Dshydratation Siccit finale (% p/p) 23,9 t 1,3 33,4 1,4 Rduction de la masse - 29,3 3,0 (%

P/P) a : essais effectués en triplicata SV2: unité de filtration sous vide ayant une surface filtrante de 201 cm2 Une valeur moyenne de siccité de 23,9 t 1,3% (p/p) a été enregistrée fors des essais de déshydratation des boues non traitées. En comparaison, l'application du traitement électrochimique permet d'accroïtre la siccité des boues à
une valeur moyenne de 33,4 t 1,4% (p/p), soit un gain de siccité de 9,5 points. Cette hausse de la siccité entraîne, en moyenne, une réduction de 29,3 ~ 3,0% de la masse de boues générée suite à la déshydratation mécanique.
Les faibles valeurs d'écart type calculées pour chacun des paramètres opératoires, ainsi que celles relatives à l'estimation de la siccité des boues déshydratées, témoignent de la répétitivité des résultats et de la fiabilité
du procédé.
D'autre part, le pouvoir désinfectant du procédé a été évalué par la mesure des concentrations de germes indicateurs de contamination bactérienne (coliformes fécaux et totaux) dans les boues liquides (traitées et non-traitées). Les résultats obtenus montrent une élimination totale des coliformes fécaux (abattement supérieur à 5 unités logarithmiques) et une réduction appréciable des coliformes totaux (abattement supérieur 4 unités logarithmiques). Le traitement permet donc une stabilisation efficace des boues municipale du point de vue microbiologique.
Aussi, la valeur fertilisante des boues suite à l'application du procédé a été évaluée par la mesure des concentrations d'éléments nutritifs (DCO, P-P04, N-NH4, Ca, K et Mg) dans les filtrats de déshydratation des boues. Des hausses de concentrations de Ca, K et Mg en solution, estimées respectivement à 52, 22 et 32%, ont été observées. Une augmentation de la matière organique (DCO) en solution (estimée à environ 35%) a aussi été observée. Une fraction des éléments nutritifs (K, Mg et Ca) et de la matière organique, initialement liées aux matières insolubles des boues, est mise en solution suite à l'application du procédé.
Dans tous les cas, l'application du procédé n'entraîne pas une solubilisation considérable de K, Mg, Ca et de la DCO. Une partie non négligeable de ces éléments est maintenue dans la fraction solide des boues.
En particulier, les concentrations de NH4 mesurées dans le filtrat de déshydratation des boues traitées sont du même ordre de grandeur que celles enregistrées dans l'effluent de déshydratation des boues non traitées, alors que la concentration de P-P04 a été réduite de 44% dans l'effluent de déshydratation des boues traitées. Cette réduction de P-P04 en solution est attribuée à une coprécipitation des ions phosphates dans la fraction solide des boues lors du traitement. D'une façon globale, l'application du procédé permet de conserver la valeur fertilisante des boues.
La réduction d'odeurs nauséabondes des boues suite à l'application du procédé a également été évaluée par une méthode qualitative de perception olfactive d'odeur, basée sur une échelle de 1 (absence d'odeur) à 5 (présence d'odeur très désagréable). Pour ce faire, treize individus de sensibilités différentes ont été soumis au test. Selon l'échelle établie (1 = absence d'odeur; 2 =
odeur pas désagréable; 3 = odeur légèrement désagréable; 4 = odeur désagréable et 5 = odeur très désagréable), des notes ont été attribuées aux échantillons. Au total, 7 échantillons ont été présentés aux individus parmi lesquels, se trouvaient trois échantillons de boues traitées et déshydratées, trois échantillons de boues non traitées et déshydratées et un échantillon de terre noire (échantillon contrôle).
L'échantillon contrôle est un échantillon de terre noire vendu dans le commerce pour la croissance résidentielle des plantes. Cet échantillon contrôle a servi comme base de comparaison avec les boues traitées et non traitées. Une valeur moyenne de 3,8 ~ 0,8 a été attribuée aux boues non traitées, alors qu'une valeur de 2,3 ~ 0,8 a été
attribuée aux boues traitées. En ce qui concerne l'échantillon contrôle (terre noire), une valeur de 1,2 t 0,4 lui a été attribuée.
La perception olfactive d'odeur étant différente d'un individu à l'autre, la moyenne obtenue pour chaque type d'échantillons pourrait ne pas être représentative. Cependant, en considérant l'ensemble des résultats obtenus sur chaque type d'échantillons comme étant une population statistique et en admettant que la population échantillonnée suit une loi normale, il a été possible de déterminer l'intervalle de confiance de la vraie moyenne (~) avec un degré de confiance de 99%. Ainsi, la moyenne absolue des odeurs émanant de l'échantillon contrôle (terre noire) se situait entre 0,92 et 1,54, alors que la moyenne absolue des odeurs émanant des boues traitées était comprise entre 1,97 et 2,63 et celle des boues non traitées se situait entre 3,47 et 4,13. ll est important de noter que les intervalles de confiances déterminés ne s'entrecoupent pas. Les volontaires ont donc notés des différences d'intensités d'odeurs sur chaque type d'échantillons (boues traitées, boues non traitées, et terre noire). Le traitement électrochimique induit une diminution notable des odeurs nauséabondes.
Les exemples précédents concernent le traitement de boues municipales. En particulier, l'exemple 3 a permis de vérifier la reproductibilité et la fiabilité du procédé sur de tels effluents. L'exemple 4 suivant démontre l'applicabilité
du procédé sur les boues secondaires issues d'une station d'épuration d'eaux usées d'une usine de fabrication de pâtes et papiers. Les conditions opératoires optimales déterminées lors des essais précédents (notamment en ce qui concerne le temps de traitement, la concentration de NaCI et l'intensité du courant) ont été
directement appliquées.
Exemple 4: Traitement de boues secondaires de pâtes et papiers La concentration initiale en solides totaux des boues utilisées pour les essais était de 12,5 g/L, soit 1,3% de solides. Les boues (5,0 L) initialement acidifiées et contenant 4 g/L de NaCI, ont été placées dans le même réacteur (décrit précédemment, Figure 2) et électrolysées pendant une période de 60 minutes sous une intensité de courant de 8,OA. Une fois traitées, les boues ont été
floculées à
l'aide d'un polymère organique vendu sous la marque de commerce LPM 9511, suivi de la déshydratation à l'aide d'unité de filtration sous vide (SV2) décrite précédemment. Le Tableau 4 compare les conditions opératoires ainsi que principaux résultats des essais de déshydratation des boues traitées et non traitées effectués en triplicata. Sont également présentés dans ce tableau, les concentrations d'éléments fertilisants et les concentrations résiduelles de germes indicateurs de pathogènes.
Les valeurs moyennes de pH et de POR des boues traitées se situent respectivement à 4,41 t 0,16 et 490 t 113 mV alors que les valeurs moyennes (pH
et POR) des boues non traitées sont respectivement de 6,24 ~ 0,13 et -117 t 53 mV.
Lors des essais, une consommation moyenne d'acide de 13,2 kg de H2S04/tbs a été requise pour l'acidification des boues. La hausse de la concentration en ions chlorures dans les boues (pour la production de HCIO) a nécessité un apport de 200 kg NaCI/tbs. Aussi, une consommation énergétique moyenne de 1100 t 40 kWh/tbs a été requise lors du traitement des boues.
Le dosage optimal de polymère pour la floculation des boues non traitées et des boues traitées était identique et se situait approximativement à
3,0 kg/tbs.
L'application du procédé permet une élimination efficace des indicateurs de pathogènes (coliformes fécaux et totaux). Ainsi, une concentration de coliformes fécaux et totaux de 216800 NPP/gbs et 284800 NPP/gbs a été
respectivement mesurée dans les boues non traitées. En comparaison, fes mesures effectuées sur des échantillons de boues traitées indiquaient une concentration résiduelle de coliformes fécaux inférieure à 1 NPP/gbs (abattement supérieur à

unités logarithmiques) et une concentration résiduelle de coliformes totaux de 18 NPP/gbs (abattement supérieur à 4 unités logarithmiques).
Les mesures d'azote ammoniacal (N-NH4) et de phosphate (P-P04) dans les filtrats de déshydratation des boues traitées et non-traitées montrent que l'application n'entraîne pas une solubilisation de ces éléments. En revanche, une hausse de la concentration de la matières organique (DCO) en solution (estimé
à
environ 43%) a été observée. Une fraction de la matière organique initialement liée aux matières insolubles des boues, est mise en solution suite à l'application du procédé.

Tableau 4 Essais de pré-conditionnement et de stabilisation électrochimique de boues d'une station d'épuration d'eaux usées d'une usine de pâtes et papiers Paramètres Essais e Boue non traites Boues traites pH final 6,24 t 0,13 4,41 t 0,61 POR final (mV) -117 53 490 113 Intensit (A) 0,0 0,0 8,0 t 0,0 Temprature (C) 14,3 2,4 26,1 0,5 Conductivit (mS/cm2) 0,93 t 0,16 7,69 0,22 Unit de filtration SV2 SV2 Consommation (kgltbs) H2S04 0,0 0,0 13,2 0,0 NaCI 0,0 t 0,0 200 t 0 Polymre 3,0 t 0,0 3,0 0,0 nergie (kWh/tbs) 0,0 f 0,0 1 100 40 Valeur fertilisante DCO filtrat (mg/L) 550 173 970 36 N-NH4 filtrat (mg/L) 45,4 4,9 42,3 1,7 P-P04 filtrat (mg/L) 21,5 1,6 21,9 1,8 Microorganismes Coliformes fcaux (NPP/gbs)216 800 < 1 Coliformes totaux (NPPlgbs)284 800 18 31 Dshydratation Siccit finale (% p/p) 19,9 0,2 25,3 1,2 Rduction de la masse - 21,2 3,8 (%

plp) a : essais effectués en triplicata SV2: unité de filtration sous vide ayant une surface filtrante de 201 cm2 Une valeur moyenne de 19,9% (p/p) a été mesurée lors des essais de déshydratation des boues non-traitées. L'application du procédé a permis d'accroître la siccité à une valeur de 25,3°l0 (p/p), soit un gain de 5,4 points de siccité. Cette hausse de la siccité des boues déshydratées permet de réduire de 21,2% la masse des boues produites.
Par ailleurs, l'élimination des odeurs nauséabonde des boues suite à
l'application du procédé a été évaluée par une méthode qualitative de perception olfactive. Une valeur moyenne de 4,5 t 0,5 a été attribuée aux boues non traitées, alors qu'une valeur de 2,4 t 0,4 a été attribuée aux boues traitées. En ce qui concerne l'échantillon de terre noire (échantillon contrôle), une valeur de 1,2 t 0,3 lui a été attribuée.
Comme précédemment, des intervalles de confiance contenant les moyennes absolues des odeurs perçues par les volontaires sur chaque type d'échantillons ont été déterminés. Ainsi, la moyenne absolue des odeurs émanant de l'échantillon contrôle (terre noire) se situait entre 0,90 et 1,40. En comparaison, la moyenne absolue des odeurs émanant des boues traitées était comprise entre 2,20 et 2,60 et celle des boues non traitées se situait entre 4,20 et 4,70. Le traitement électrochimique des boues permet donc une diminution appréciable des odeurs nauséabondes émises par les boues non traitées.
9 According to another specific embodiment, the present invention object a process for stabilization and conditioning of sewage sludge, characterized in that a) the sludge is acidified in such a way as to obtain acidified sludge;
having a pH optimally between 3.5 and 5.0;
b) optionally added to the acidified sludge, ions chlorides at a concentration ranging from 0.6 to 6.0 g CI-iL per examples form of sodium chloride (1 to 10 g NaCl / L), if the sludge used does not not enough;
c) the acidified sludge is treated in an electrolytic cell operating at an intensity varying between 2 and 15A, which is capable of generate in situ a bactericidal oxidant, in this case the hypochlorous acid used for the treatment of sludge in such a quantity as to obtain a concentration residual varying between 0.02 and 0.7 g HCIO / L;
d) the intensity of the current is imposed during a period of time sufficient, usually between 10 and 120 minutes, to stabilize sludge and improve their dehydration;
e) the stabilized sludge is flocculated by addition of a flocculating agent; and f) the flocculated sludge is dehydrated.
Steps (a), (b) and (c) of the method according to this embodiment of the invention may be carried out in one, two or three phases of which can be easily operated in the cuvée, semi-continued or continuous.
The term "flocculating agent" refers here to any agent capable of promoting the aggregation of suspended solids in sludge. Without limiting this definition, agents such as organic polymers can be used in the of the present invention.

The method, according to a specific embodiment of the present The invention relates to the electrochemical treatment of sewage sludge containing pathogenic germs, malodorous compounds and substances hydrophilic particulates, in particular municipal sewage sludge and of the sewage sludge from the pulp and paper industry, characterized in this said sludge is fed to a pH of less than 5.0 and greater than 3.5 in presence or absence of a supporting electrolyte, in a reactor comprising at least an anode and a cathode and subjected to an electrochemical reaction of such bacteria and malodorous compounds should be removed, and this that said sludge thus treated is more effectively dehydrated. According to one fashion more specific embodiment of the present invention, said reactor is type single cylinder comprising concentric metal electrodes and disposed such that an anode is immediately followed by a cathode. According to one alternative embodiment of the present invention, said reactor is type single cylinder comprising a series of circular electrodes (anodes and cathodes) made of metal and placed in a stable and horizontal position way an anode is immediately followed by a cathode. According to an alternative mode of embodiment of the present invention, said reactor is shaped cuboid comprising a series of planar and rectangular electrodes (anode and cathodes) arranged so that an anode is immediately followed by a cathode.
According to another more specific embodiment of the present invention, the anodes are made of a material selected from coated titanium oxide ruthenium (Ti / RuO 2), iridium oxide (Ti / IrO 2), tin oxide (Ti / SnO 2) or platinum (Ti / Pt), and the cathodes are made of titanium (Ti) or steel stainless (Stainless steel). According to another more specific embodiment of the present invention, the electrodes are expanded metal or solid plates. According to another fashion specific embodiment of the present invention, the distance between electrode is between about 1 and about 5 cm. According to another specific mode of embodiment of the present invention, the acidification of the sludge is carried out by adding of an inorganic acid selected from the group consisting of sulfuric, hydrochloric, nitric and phosphoric acid, an industrial waste acid and a combination of two or more of the above acids. According to another specific mode of Embodiment of the present invention, a support electrolyte is used.
According to some Specific embodiments of the invention, the electrolyte is chosen among the group consisting of sodium chloride, CaCl 2, MgCl 2, NH 4 Cl, KCl and FeCl3. When sodium chloride is used, it is used at a concentration more only about 10 glL of sludge. According to another specific mode of realisation of the present invention, the intensity of the current imposed in the reactor electrochemical varies between 2 and 15A.
According to another specific embodiment of the present invention, the sludge treatment time is between about 10 and about 120 minutes. According to another specific embodiment of the present invention, the Electrochemical oxidation reaction is conducted at a temperature comprised enter about 10 and about 60 ° C, preferably between about 20 and about 40 ° C and this, without external heat input, the electrochemical reaction being itself exothermic. According to other specific embodiments of the present the method is operated in batch mode, or semi-continuous or continuous mode.
according to other specific embodiments of the present invention, prior to their Dehydration, the treated sludge is mixed with untreated sludge.
According to other specific embodiments of the present invention, the sludge have an initial concentration in total solids ranging from approximately 5 to about 50 g / L. According to other specific embodiments of the present invention, the sludge is selected from the group consisting of primary sludge, sludge secondary, mixed sludge, domestic sludge, municipal sludge, the paper mill sludge, refinery sludge, agro-food sludge, the sludge from septic tanks, lagoon sludge, de-inking sludge and a combination of two or more of these types of mud. According to other modes specific embodiments of the present invention, the treated sludge can be completely (pH Z 7) or partially (pH <7) neutralized by the addition of a alkaline agent. According to other specific embodiments of the present the treated sludge, neutralized or not, is flocculated by the addition of a organic polymer before dehydration. According to other specific modes of embodiment of the present invention, the treated and dehydrated sludge is neutralized by the addition of an alkaline agent immediately, or after period sludge storage. According to other specific embodiments of the In the present invention, the alkaline agent used to neutralize sludge is selected among the group consisting of lime, sodium hydroxide, carbonate of Calcium, ammonium hydroxide, magnesium hydroxide, dolomite, based industrial waste and a combination of two or more of these alkaline agents.
according to other specific embodiments of the present invention, sludge processed and dehydrated can be stored for a period of time enter approximately 1 and 6 months without emanation of foul odors.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The process consists of a sludge treatment by a reaction electrochemically in an optimally moderately acidic medium (3,5 <pH <5.0), performed in a reactor capable of generating in situ an oxidant (HCIO) in presence of chloride ions added or already present in the sewage sludge.
acidification sludge is preferably carried out with sulfuric acid. The number of HCIO generated varies with the intensity of the imposed current, the time of imposition of current and the concentration of chloride ions in solution. Chloride ions are added to sludge if the sludge used does not contain enough sludge.
These ions are injected as sodium chloride in concentrations variant between 1 and 10 g NaCl / L sludge. During electrolysis, chloride ions are oxidized to hypochlorous acid, so as to obtain a concentration residual of HCIO varying between 0.02 and 0.7 g / L in the treated sludge. The addition of acid inorganic (such as H2SO4) and optionally chloride ions, may be done simultaneously, ie in a single phase, or in two phases, either a initial acidification of the sludge, followed by the addition of chloride ions.
The acidification of the sludge can be carried out for example with sulfuric, hydrochloric, nitric, phosphoric acid or a spent acid. We uses preferably sulfuric acid. In the case of the process operated in two phases, the initial acidification of the sludge, before the addition of chloride ions is carried out usually at a pH between 3.5 and 5.0. Less acidification sludge (pH> 5.0) causes a loss of efficiency at the level of destruction of pathogen indicators (faecal and total coliforms). On the other side, more acidification of sludge (pH <3.5) causes a corrosion premature dehydration equipment and dramatically increases the cost in chemicals. Also, a pronounced acidification of sludge is favorable to the formation of organochlorine compounds.
The use of an inorganic salt such as sodium chloride allows on the one hand, to improve the conductivity (support electrolyte) of the sludge and, else on the other hand, to enrich the sludge with chloride ions necessary for the production of oxidant (HClO). The anodic oxidation of chloride ions to gaseous chlorine is followed by her disproportionation in solution and leads to the formation of hypochlorous acid (HCIO), which reaction is favorable in a slightly acid medium (3.5 <pH <5.0).
The hydrolysis of chlorine is very fast, in a few seconds, so well that sludge is not treated with C12 but rather with HClO.
We can schematize the reactions according to the following equations - at the anode CI - - CI Z + 2e -- in solution CIZ + 2Hz0 p HClO + Cl- + H30 ' It is also possible to envisage a dissociation reaction of hypochlorous acid such as HClO + Hz0 r ~ Cl0- + H30 +
The last reaction leads to the formation of the hypochlorite ion (CIO-) which is also a bactericidal oxidant but less effective than the acid hypochlorous (HCIO). It has been noted that, in general, oxidants Molecular molecules are more bactericidal than ionic oxidants. Indeed, molecular compounds very generally cross much more easily the bacterial membranes as the ions.

Therefore, according to a specific embodiment of the invention, the sludge is acidified to the optimum pH (3.5 <pH <5.0) with acid sulfuric in order to generate mainly the molecular form of the oxidant (HCIO) following anodic oxidation of chloride ions.
During electrolysis, it is desirable, for optimal operation generate hypochlorous acid concentrations, so as to obtain a residual concentration of HCIO varying between approximately 0.02 and 0.7 g / L in the sludge, in order to obtain an optimal effect of sludge disinfection (ex.
removal fecal and total coliforms), effective odor control, and a significant improvement in sludge dewaterability.
Sludge electrolysis carried out in such a way as to obtain a Residual HCIO concentration greater than 0.7 g / L results in important operations and generates a great hydrolysis of the material organic sludge, which generally results in a significant and desired concentration of organic matter in solution in the filtrates or supernatants during sludge dewatering. Also, a strong concentration of HCIO is likely to lead to the formation of organochlorine compounds in the treated sludge.
The treated sludge is then flocculated by adding an agent flocculant. Use of a moderately acidic pH, less than 5.0 and greater than 3.5, does not require sludge neutralization before their flocculation by addition of polymers and subsequently their mechanical dehydration at using a filter press, press belt filter, centrifuge, press rotary, screw press, etc.
According to a specific embodiment, the flocculating agent used for the flocculation of treated sludge is one of the usual organic polymers employees for the flocculation of sludge in sewage treatment plants. AT
title examples are cationic or anionic polymers sold under the Trademarks PercoITM and ZietagT "'by Ciba Specialties Company Chemicals Canada Inc., and LPMT "'by LPM Technologies Inc. In addition, the dehydration of slightly acidic sludge helps to store sludge during a long period of time without having recovered the putrescibility of the sludge.
Optionally, the sludge can also be completely (pH> _ 7) or partially (pH <7) neutralized by the addition of an alkaline agent before the sentence flocculation of sludge. Complete or partial neutralization of sludge can also be immediately performed after dehydration, or after a storage period of dewatered sludge. The alkaline agent used for neutralize the sludge can be for example lime, hydroxide of sodium, calcium carbonate, ammonium hydroxide, magnesium hydroxide, of the dolomite or an industrial worn base.
It is also possible to mix sludge that has been subjected to acid and oxidizing treatment with untreated sludge, then flocculate sludge mixed by adding a flocculant and finally dehydrating these with standard mechanical dewatering equipment. This way of doing things is particularly efficient in the case of the acid and oxidizing treatment of sludge biological (secondary sludge), which are then mixed with untreated primary sludge. In general, however, the process can to be used for the treatment of various types of sludge from waters household, municipal or industrial waste (primary, secondary Mixed media, paper mills, refineries, agro-food, septic tanks, lagoons, deinking, etc.).
The electrolytic cell, non-compartmentalized consists of minus an insoluble anode and cathode. Preferably, an anode is used at strong oxygen surge so that ion oxidation chlorides Hypochlorous acid (HCIO) is preferentially carried out on the oxidation of water in oxygen.
The process according to the present invention acts at three levels on bacterial cells a) a direct electrochemical action by oxidation at the anode. This oxidation deactivates bacteria (physiological disturbance) by oxidizing protein inclusions of the cytoplasmic membrane consisting predominantly of phospholipids and protecting the bacteria;
b) action induced by the electric field. The sudden variation of electric field by rapid passage from the anode to the disturbed cathode also physiologically bacterial cells;
c) indirect electrochemical action indirect by generation in situ hypochlorous acid. Hypochlorous acid formed helps to destroy bacteria previously deactivated at the anode and, extend thus the microbicidal effect at the outlet of the electrolyser, especially when storage of dewatered sludge.
According to another advantageous aspect of the present invention, the reactor Electrochemical allows to oxidize directly to the anode and in solution (by action of hypochlorous acid) soluble organic compounds bound to colloidal and prevent the destabilization of the latter. Direct action and indirect effect on hydrophilic particulate matter is favorable to a best aggregation of colloidal particles and effective dewatering of sludge processed. In comparison with the known prior art, the present invention present so an electrolytic cell particularly favorable to the conditioning of sludge treatment.
The malodorous compounds (propionic acid, butyric acid, hydrogen sulfide etc.) are directly oxidized at the anode and indirectly oxidised in solution with hypochlorous acid.
According to a specific variant, the electrochemical reaction is at a temperature between about 20 and 60 ° C and advantageously between 20 and 40 ° C without external heat input. The reaction electrochemical being itself exothermic. During electrolysis, a spontaneous increase and progressive temperature is observed. As mentioned in the description of the prior art (Everett, Wat Res., 1974, 8, 899-906), a increase in temperature leads to a transformation of the structure physical sludge, which induces a decrease in hydrophilicity particulate, this which is favorable to better dewatering of sludge. Also, a increase of temperature increases the rate of chemical reaction and Biochemical.
According to a variant of the process, the anode can be under the Expanded metal cylinder shape of titanium coated with ruthenium oxide or iridium oxide (Ti / RuO 2 or Ti / 1rO 2) and the cathode may be form expanded metal cylinder, for example titanium (Ti). These electrodes (anode and cathode) are of appropriate mesh so as to avoid the obstruction of here treatment. For example, the anode and the cathode may have characteristics of following stitches: length LD = 12 mm; width AU = 6 mm and width of the slot N = 4 mm. These parameters can be determined precisely by the skilled in the art depending on the characteristics of the sludge to be treated. The Figure 1 presents a schematic view of the electrode mesh structure up to be used.
Such expanded metal electrodes provide good performance mechanical, a large exchange surface with respect to solid electrodes and constitute, in fact, good promoters of turbulence thus allowing a go, to avoid the adsorption of gas bubbles on the electrodes and on the other hand, to increase the electrode-sludge transfer coefficient. One of the methods according to a Specific embodiment of the present invention therefore uses a configuration electrode different from that described in the prior art, which uses of the flat and solid electrodes (Canadian Patent No. 1,334,658).
The applied current is partly a function of the duration of the electrolysis.
These parameters must be adapted according to the nature of the sludge treat.
It should be noted, however, that short-lived electrolysis with currents low allows to obtain a better faradic yield for the in situ production of hypochlorous acid, but at the expense of chemical efficiency. In industrial application, the parameters of this process should be adapted in depending on the degree of contamination of the sludge (pathogenic germs, compounds malodorous) and concentration in total solids. During treatment, intensity current is generally between 2 and 15A and the duration of the reaction electrochemical is usually between about 10 and 120 minutes.

By way of illustration, Figure 2 attached to this description describes a schematic view of an electrochemical reactor for carrying out the processing method according to a specific embodiment of the invention.
according to this Figure, the reactor (1) cylindrical (2), is provided with a stirrer mechanical (3) powered by a motor (4). The anode (5) is an expanded metal cylinder willing coaxially around the stirrer and the cathode (6) is placed coaxially with agitator around it so that the surface of the cathode is of large area compared to that of the anode. The anode and the cathode are connected to a DC generator (7). The agitator is a metal rod equipped with a propeller and completely covered with PVC or Teflon plastic, so that to avoid polarization of the stem and a disturbance of the reaction electrochemical. The inter-electrode distance is between about 1 and 5 cm. Note that when refers in the present at an interval, the term "about" always applies to two ends of the gap.
According to another variant of the process (see FIG. 3), the reactor can be in cylindrical form (1), consisting of volume electrodes. The anode (2) can be in a circular form made of expanded titanium metal of oxide ruthenium or iridium oxide (Ti / RuO 2 or Ti / IrO 2) and the cathode (3) can be present in circular form of expanded metal, for example titanium (Ti) or stainless steel (stainless steel). The electrolytic cell consists of a series electrodes (anodes and cathodes) placed in a stable and horizontal position and individually connected to the current generator. The electrodes are arranged (in parallel) so that an anode is immediately followed a cathode with an inter-electrode distance that can vary between about 1 and 5 cm. In continuous mode, the cell is powered from the bottom (4) up (8) using a pump (5) and the sludge successively pass through the anode and the cathode. of the plates (10) of PVC perforated with holes (distributors), placed at the entrance and to the electrolyser outlet make it possible to ensure a distribution of the sludge on all the surface of the electrodes. A pump (7) with high flow ensures recirculation a part of the sludge (having passed through the cell) to ensure agitation sufficient to inside the electrolytic cell. A vent system (9) attached to a funnel (11) allows the evacuation of gases. Untreated raw sludge is stored in a tank (6). Treated sludge is transported to the injection site of polymer (12).
According to another variant of the process, the reactor can be in the form of parallelepipedic, consisting of voluminal electrodes. The anode can be present in rectangular expanded metal form of titanium coated with oxide of ruthenium or iridium oxide (Ti / RuO 2 or Ti / IrO 2) and the cathode may be form rectangular expanded metal, for example titanium (Ti) or steel stainless (Stainless steel). The electrolytic cell thus consists of a set electrode placed in parallel (anodes and cathodes) and individually connected to the power generator. The electrodes are arranged so that a anode immediately followed by a cathode with an inter-electrode distance up vary between about 1 and 5 cm. The electrolytic cell is also equipped a sludge recirculation system (high flow rate) to ensure agitation enough inside this one.
The present invention relates, according to a specific mode of embodiment, a method that can advantageously be integrated into the chains of treatment of sludge in operation without having to modify major. In addition, the non-polluting aspect of electricity, the ease automation that it brings, as well as the reduction of the volume of equipment are settings which characterize the present invention, compared to the prior art using large scale digesters or reactors. Also, generation in of an oxidant for the treatment of sludge, also gives an advantage practice of the present invention, because it allows on the one hand to free oneself of the difficulties with the transport and handling of the product on the other hand, she allows to store treated and dehydrated sludge for a long time period and this, without emanating unpleasant odors.
The method according to the invention can be integrated into the chains sludge treatment plants in operation in wastewater treatment plants, without having to make adjustments to the processing and dehydration of sludge already in place. The method makes it possible to significantly improve dewaterability characteristics of sludge by increasing the dryness of sludge during of their mechanical dehydration. In addition, this technology is more performing that the usual technologies of aerobic or anaerobic digestion mesophilic for destruction of bacterial indicators of pathogens (> 5 units logarithmic reduction of faecal and total coliforms or elimination of more than 99.9%) and thus allows effective stabilization of sludge. Finally, the application of this technology does not significantly affect the content of elements fertilizers dewatered sludge and can significantly reduce the generation smells of sludge.
The invention has been described generally, and is now illustrated by (non-limiting) examples of implementation given for information only.
Example 1: Treatment of municipal sewage sludge The process according to the invention has been tested on sewage sludge from municipal wastewater treatment. The initial concentration solid total sludge was 21.6 g / L. The electrochemical reactor used for the The tests are shown schematically in Figure 2. The cylindrical electrolytic cell, in Plexiglas, consists of two concentric electrodes and equipped with a agitator to TeflonT "propellers. The cathode is a cylinder made of titanium Mark Electrolytic "", radius 9 cm, height 28 cm, mesh area 9.08 dm2 and area of empty surface between the meshes 7,87 dmz. Anode placed in the center, surrounding the rod of the agitator, is a cylinder in rolled titanium brand Electrolytica "", of radius 5 cm, height 28 cm, mesh area 5,04 dm2 and surface area empty between the meshes 4.37 dm2. The volume treated was 5.0 L and only one third of the active area of the anode (0.191 dm2) and the cathode (0.344 dm2) was immersed in the effluent to be treated.
A series of experiments was carried out at current intensity and variable temperature in batch mode. The prior acidification of sludge has been by addition of concentrated sulfuric acid (H2SO4, 10 N), or acid concentrated hydrochloric acid (HCl, 3N). Sludge has been subjected to electrolysis 30 min period during which the sludge has been continuously agitated.
Once treated, the sludge was flocculated by adding a polymer organic cationic sold under the trademark Zetag 7689T "" and the sludge was filtered under vacuum for a period of 10 minutes and under a pressure of 750 mm Hg. The SV1 filter unit used in the tests included a pump Vacuum, Buchner and Whatman Membranes 934AHT "" (Trademark) having a porosity of 1.5 wm. The dryness of dewatered sludge was by after measured after drying of these at 105 ° C for a period of 24 h.
The The filtrates have been stored for chemical analyzes (chemical oxygen (COD), ammoniacal nitrogen (N-NH4) and nitrates / nitrites (N- (NO- / NO2)).
The experimental conditions imposed and the results obtained are shown in Table 1. The data provided in the CONT column correspond to to the results of the control test (without treatment) performed in triplicate and serving as basis of comparison with treated sludge. In Test A, no reagent n / A
was added to sludge before electrolysis, unlike tests B, C and D at Classes of which prior acidification has been carried out, followed or not by the addition of of sodium chloride. Consumptions of chemical reagents are given in kilogram of 100% (pure) products per tonne of dry sludge (tbs). energy consumed during electrolysis is expressed in kilowatt hours per tonne of sludge dry (kWh / tbs).
The final pH values measured during the tests are between 4.53 and 6.81 while the final POR values are between -181 and 129 mV. then of the tests, a sulfuric acid consumption of 14.6 or 27.6 kg H2S0 ~ ltbs was employee. For hydrochloric acid, a contribution of 31.0 kg / HCl was summer tested. On the other hand, an addition of 92.5 kg NaCl / tbs (4.3 g NaCl / L) was performed during tests.
Optimum polymer dosage for non-sludge flocculation treated was approximately 1.9 kg / tbs. In comparison, concentrations of 1.4 and 2.3 kg polymer / tbs were required for the flocculation treated sludge. Also, energy consumption varies between 252 and 1480 kWh / tbs was required for sludge stabilization.
An average dryness value of 12.5 ° 10 (w / w) was measured during of the control test (CONT) for dehydration of untreated sludge carried out in triplicate. The application of the process (tests B, C and D) increased dryness to values between 14.4% and 23.0%, representing gains of 1.9 to 10.5 points of dryness. This increase in the dryness of dewatered sludge makes it possible to reduce the quantity of sludge generated, ie between 13.3 and 45.8% (w / w). In contrast, a loss dry matter content of 1.2 points was recorded following the application of the done without initial acidification of the sludge, nor prior addition of chlorine sodium. II is It is important to note that in tests B, C and D, the addition of NaCl reagents or HCI has allowed to enrich the sludge in chloride ion, which is favorable to the production in of hypochlorous acid necessary for the disinfection and deodorization of sludge.

Table 1 Pre-conditioning and electrochemical stabilization tests sludge from a municipal wastewater treatment plant Parameters Tests CONT ABCD
Final pH 6.81 6.81 4.90 4.97 4.53 Final POR (mV) -200 -181 63 81 129 Temperature (C) 25.0 31.0 23.0 29.9 41.2 Intensity (A) 0.0 5.0 5.0 10.0 10.0 Conductivity (mS / cm2) 1, 28 1.10 5.63 5, 37 3, 72 Duration of treatment - 30 30 30 30 (Min) SV1 SV1 SV1 SV1 SV1 filtration unit Consumption (kgltbs) H2S04 0.0 0.0 14.6 27.4 0.0 HCI 0.0 0.0 0.0 0.0 31.0 NaCl 0.0 0.0 92.5 92.5 0.0 Polymer 1,9 2,3 1,4 2,3 1,4 energy (kW / tbs) 0.0 807 257 842 1 480 Fertilizer value COD filtrate (mglL) 489 417 831 1 280 1 190 N-NH4 filtrate (mg / L) 67.7 61.6 68.5 80.7 85.7 P-P04 filtrate (mg / L) 11.7 6.23 12.8 11.0 14.6 N02 / N03 filtrate (mg / L) 0.19 0.40 0.39 0.15 0.24 dehydration Final Siccit (% w / w) 12.5 11.3 15.7 14.4 23.0 Reduction of mass - -10.2 20.2 13.3 45.8 (%

w / w) SV1: Vacuum filtration unit having a filter surface of 78.5 cm2 In situ production of HCIO is also useful for the oxidation of dissolved organic compounds attached to colloidal materials. The action of HClO
on these soluble materials allows a better aggregation of materials colloidal and more efficient dewatering of the treated sludge. To this is added a increase in temperature during electrolysis, which induces a physical transformation of sludge, favorable to better dehydration of the sludge. In particular, the better dryness of dewatered sludge (23.0% plp) recorded in test D is partly attributed to an increase appreciable temperature (41.2 ° C).
The conservation of the nutrients of sludge following the application of the process was evaluated by measuring the concentration of COD, of P-PO4, N-NH4 and N- (NO- / NO2) in the dehydration filtrates of sludge. The measured values show that the application of the process does not induce a appreciable loss of the fertilising value of the sludge, particularly as regards concerned the elements P-PO4, N-NH4 and N- (NO3 / NO2). On the other hand, the application of process lead to an increase in the initial concentration of COD (489 mg / L) at values between 831 and 1280 mg / L. This increase in the COD in the filtrate of dewatering of treated sludge is mainly attributed to the action of HClO
organic molecules initially bound to the solid fraction of sludge, the treatment time not being long enough to obtain oxidation of these solubilized organic compounds (formation of H20 and release of CO2).
This first series of tests has shown that it was possible to efficiently transform the particulate hydrophilic substances of the sludge into hydrophobic substances, which significantly improves the dewatering sludge while maintaining their fertilizing value.
The process was then applied to municipal sludge injecting this time, different concentrations of sodium chloride, followed of the dehydration using a vacuum filtration unit (SV2) having a area relatively large filter (compared to SV1 filtration unit ) and equipped with high porosity membranes. The experimental procedure is briefly described in Example 2.
Example 2: Treatment of municipal sewage sludge Average total solids concentration of municipal sludge used for testing is 22.6 glL, or 2.3% solids. The process experimental used is almost identical to that used in the example previous.
The initial pH of the sludge is adjusted by the addition of sulfuric acid.
different concentrations of NaCl (0, 2, 4, 6 and 8 g / L) were added to the sludge to of determine the optimal concentration for which better dehydration and better disinfection are obtained. Also, adding NaCI allows improve the conductivity of the reaction medium and thus reduce the consumption Energy.
The sludge is placed in the previous reactor (Figure 2), kept mechanically stirred and electrolyzed for a period of 60 minutes under a current intensity of 8 OA.
Subsequent dewatering of the sludge was done using of a vacuum filtration unit (SV2) having a filter surface of 201 cm2 and equipped with Whatman membranes (trademark) No. 4 diameter of pores ranging between 20 and 25 ~, m. Samples of unfiltered sludge summer preserved for measurements of faecal and total coliforms by the technique of Most Probable Number (MPN).
Table 2 presents the experimental conditions used during tests, as well as the main results. The final pH values measured are enter 3.85 and 5.10, while the redox potential (POR) values are between 280 and 635 mV. The sulfuric acid consumptions are 29.2 and 23.3 kgH2S0 ~ / tbs, while a NaCl consumption varying between 88.5 and 354 kg NaCl / tbs was also used. In addition, a consumption energy between 644 and 2340 kwh / tbs was required during testing. The contribution of NaCl in sludge (tests F, G, H and I) can reduce the quantity by up to 72%
energy consumed compared to test E during which no additional 2s NaCl has not been performed. Optimum dosages for sludge flocculation treated and untreated are approximately 2.5 kg / kg, with the exception of test H at during which a concentration of 3.0 kg polymer / tbs was tested.

Table 2 Pre-conditioning and electrochemical stabilization tests of sludge purification station municipal wastewater Parameters Tests CONT EFGHI

Final pH - 3.85 4.51 4.75 5.10 4.96 Final POR (mV) - 280 405 635 430 480 Temprature (C) 10.0 40.1 27 23 21.5 20.3 Intensity (A) 0.0, 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 Conductivity (mS / cm2) 1.6 2.5 5.3 7.8 10.3 14.8 Duration of treatment- 60 60 60 60 60 (Min) HCIO residual 0.0 0.11 0.28 0.39 0.50 0.68 (G / L) SV2 SV2 SV2 SV2 SV2 filtration unit _ Consumption (kgltbs) H2S04 0.0 29.2 23.3 23.3 23.3 23.3 NaCI 0.0 0.0 88.5 177 266 354 Polymer 2.5 2.5 2.5 2.5 3.0 2.5 energy (kWh / tbs) 0.0 2340 1250 899 729 644 microorganisms Collar. fcaux (NPP / gbs) 140 000 885 1 130 133 <1 <1 Collar. totals (NPPlgbs) 355,000 1,600 2,000 412 115 <1 dehydration Final Siccit (% 25.3 32.4 32.2 34.1 23.5 25.8 w / w) Mass reduction - 21.9 21.4 25.9 -7.6 1.9 (%

w / w) SV2: filter unit a surface vacuum filtering of 201 cm2 The average dryness obtained after dewatering non-sludge treated (CONT test) is 25.3%. The application of the process (tests E, F and BOY WUT) makes it possible to increase the dryness of dewatered sludge between 32.2 and 34.1%, either gains from 6.9 to 8.8 dry points. This increase in sludge dryness Dehydrated reduces the amount of sludge generated from 21.4 to 25.9%.
In However, the dryness decreases (tests H and I) when the concentration of the chloride of sodium is fixed at 266 or 354 kg / tbs. This drop in dryness could be attributed to a relatively high residual HCIO concentration (0.5 and 0.7 g / L
respectively), which is likely to interfere with the flocculant and avoid thus a good flocculation of sludge. The best dryness of sludge dried (34.2%) is obtained for an optimal sodium chloride concentration of 177 kg NaCl / tbs and a residual concentration of hypochlorous acid of 0.4 g HCIOIL.
The disinfecting efficacy of the process has also been evaluated.
The application of the method allows an effective elimination of the indicators of pathogens, in this case faecal and total coliforms. Thus, relatively high concentrations of fecal and total coliforms of 140,000 and 355,000 NPP / gbs were measured in untreated sludge, respectively.
In comparison, residual concentrations of internal faecal coliforms 1 MPN / gbs (allowance greater than 5 log units) or between and 1,130 MPN / gbs were measured in the treated sludge. The measures of Residual concentrations of total coliforms made on sludge treated indicate concentrations below 1 NNP / gbs (above 5 logarithmic units) or between 115 and 2,000 NPP / gbs.
In sum, the analysis of all the results presented in the Table 2 shows that Test G would be the optimal test for stabilization and the conditioning of municipal sludge studied. This test requires a dose optimum of 177 NaCI kg / tbs, a concentration of 23.3 H2SOa kg / tbs, one dose of 2.5 kg polymer / tbs and energy consumption 899 kwh / tbs. Dryness relatively high of 34.1% (w / w) and an abatement of fecal coliforms and totals up to 3 log units (> 99.9% reduction) were obtained.

In order to verify the reproducibility of the results obtained the application of the optimal conditions of treatment of municipal sludge, a third series of tests was carried out according to the procedure described in example 3 next.
Example 3: Treatment of municipal sewage sludge Five liters of previously acidified municipal sludge, containing 4 μL NaCl (177 kg NaCl / tbs) were electrolyzed in the same apparatus (Figure 2) for 60 minutes under a current intensity of 8 OA. The dehydration Subsequent sludge was carried out using a filtration unit under empty (SV2). These electrochemical stabilization tests, followed by flocculation and Sludge dewatering was done in triplicate. Tests of flocculation and dewatering of untreated sludge was also carried out in triplicate and compared to treated sludge. Table 3 compares the conditions experimental and the main results of sludge dewatering.
At the end of the electrochemical treatment, the average pH value of the sludge is 4.81 ~ 0.18 while that of the POR is 437 ~ 33 mV. In the case untreated sludge an average pH value of 6.81 t 0.15 and a value Mean POR of -115 t 49 mV was measured. Negative values of POR
measured in untreated sludge are characteristic of a very reducer. In comparison, the high POR values measured in sludge treated indicate a highly oxidizing environment favored by the production of HCIO
in situ during electrolysis.
The initial average sludge temperature was 11.3 ~ 0.4 ° C, so that of the treated sludge was 26.4 t 1.8 ° C. During the tests, the conductivity of medium increased from an average value of 2.3 to 0.7 mS / cm 2 (sludge initials) to a final value of 8.2 t 0.4 mS / cm 2 (treated sludge). The conductivity of the middle east so relatively good. Also, an energy consumption of 862 ~ 9 kWh / tbs was required for sludge treatment.

Optimum polymer dosage for non-sludge flocculation treated was approximately 1.9 kg / tbs while an addition of 2.5 kg / tbs a was required for flocculation of treated sludge.

Table 3 Pre-conditioning and electrochemical stabilization tests sludge from a municipal wastewater treatment plant Parameters Tests a Untreated sludge Processed sludge Final pH 6.35 t 0.15 4.81 0.18 Final POR (mV) -115 49,437 t 33 Intensity (A) 0.0 0.0 8.0 0.0 Temperature (C) 11.3 0.4 25.6 t 1.8 Conductivity (mS / cm2) 2.31 0.69 8.2 0.4 SV2 SV2 filtration unit Consumption (kg / tbs) H2S04 0.0 t 0.0 23.3 0.0 NaCl 0.017017 0 Polymer 1.85 f 0.00 2.51 0.00 energy (kWh / tbs) 0.0 t 0.0 862 9 Fertilizer value COD filtrate (mg / L) 902 50 1 400 40 N-NH4 filtrate (mg / L) 76.1 5.3 76.8 1.7 P-P04 filtrate (mg / L) 4.6 1.0 2.6 0.1 K filtrate (mg / L) 94.2 9.5 121 1 Ca filtrate (mglL) 59.7 2.8 124 2 Mg filtrate (mg / L) 66.6 1.9 97.3 t 1.2 microorganisms Fcaux coliforms (NPP / gbs) 200,000 21,000 <1 Total Coliforms (NPP / gbs) 1,200,000 310,000 26 t 5 dehydration Final Siccit (% w / w) 23.9 t 1.3 33.4 1.4 Reduction of mass - 29.3 3.0 (%

P / P) a: triplicate tests SV2: Vacuum filtration unit having a filtering surface of 201 cm2 An average dryness value of 23.9 t 1.3% (w / w) was recorded dehydration tests of untreated sludge. In comparison, the application of electrochemical treatment makes it possible to increase the dryness of sludge to an average value of 33.4 t 1.4% (w / w), a dryness gain of 9.5 points. This increase in dryness results in, on average, a reduction of 29.3 ~ 3.0% in the mass of sludge generated following mechanical dewatering.
Low standard deviation values calculated for each parameter operating procedures, as well as those relating to the estimation of the dryness of sludge dehydrated, testify to the repeatability of the results and the reliability of the process.
On the other hand, the disinfecting power of the process has been evaluated by the measuring bacterial indicator bacteria concentrations (faecal and total coliforms) in liquid sludge (treated and non-treated).
treated). The results obtained show complete elimination of faecal coliforms (abatement greater than 5 log units) and an appreciable reduction in coliforms totals (upper allowance 4 log units). The treatment allows therefore effective stabilization of municipal sludge from the point of view Microbiological.
Also, the fertilizing value of the sludge following the application of the process has evaluated by measuring nutrient concentrations (COD, P-P04, NOT-NH4, Ca, K and Mg) in the sludge dewatering filtrates. Increases of concentrations of Ca, K and Mg in solution, estimated at 52, 22 and 32% were observed. An increase in organic matter (COD) in solution (estimated at around 35%) was also observed. A fraction of items nutrients (K, Mg and Ca) and organic matter, initially related to Contents insoluble sludge, is put in solution following the application of the process.
In In any case, the application of the process does not result in solubilization considerable of K, Mg, Ca and COD. A significant part of these elements is maintained in the solid fraction of the sludge.
In particular, the concentrations of NH4 measured in the filtrate of dewatering treated sludge are of the same order of magnitude as those recorded in the dewatering effluent of untreated sludge, then that the P-P04 concentration was reduced by 44% in the dewatering effluent of the treated sludge. This reduction of P-PO 4 in solution is attributed to a coprecipitation of phosphate ions in the solid fraction of the sludge during treatment. In a global way, the application of the method makes it possible to conserve the fertilizing value of sludge.
The reduction of foul odors of sludge following the application of the The process was also evaluated by a qualitative method of perception smell, based on a scale of 1 (no smell) to 5 (presence smell very unpleasant). To do this, thirteen individuals of sensitivities different have been tested. According to the established scale (1 = no smell, 2 =
smell not unpleasant; 3 = slightly unpleasant smell; 4 = unpleasant smell and 5 = very unpleasant smell), notes were assigned to the samples. At total, 7 samples were presented to the individuals among whom were three treated and dewatered sludge samples, three sludge samples no treated and dehydrated and a sample of black earth (sample control).
The control sample is a sample of black earth sold in the trade for residential growth of plants. This sample control served as a basis comparison with treated and untreated sludge. An average value of 3.8 ~ 0.8 was attributed to untreated sludge, while a value of 2.3 ~ 0.8 has been attributed to treated sludge. With regard to the control sample (soil black), a value of 1.2 t 0.4 has been attributed to it.
The odor perception is different from one person to another, the average obtained for each type of sample might not be representative. However, considering all the results obtained on each sample type as being a statistical population and in admitting that the sampled population follows a normal distribution, it was possible to determine the confidence interval of the true mean (~) with a degree of confidence of 99%. Thus, the absolute average of the odors emanating from the control sample (Earth black) ranged from 0.92 to 1.54, while the absolute average of odors from treated sludge was between 1.97 and 2.63 and that of non sludge treated was between 3.47 and 4.13. It is important to note that intervals of determined confidences do not intersect. The volunteers therefore noted of the differences in odor intensities for each type of sample (sludge treated untreated sludge, and black earth). Electrochemical treatment induces a noticeable decrease in foul odors.
The preceding examples relate to sludge treatment Municipal. In particular, Example 3 made it possible to check the reproducibility and process reliability on such effluents. The following example 4 demonstrates applicability of the process on secondary sludge from a water treatment plant waste a pulp and paper mill. Operating conditions best determined during the previous tests (in particular as regards the time of treatment, NaCl concentration and current intensity) were directly applied.
Example 4 Treatment of Secondary Sludges of Pulp and Paper The initial total solids concentration of the sludge used for tests was 12.5 g / L, or 1.3% solids. Sludge (5.0 L) initially acidified and containing 4 g / L of NaCl, were placed in the same reactor (described previously, Figure 2) and electrolyzed for a period of 60 minutes under a current intensity of 8 OA. Once treated, the sludge has been flocculated to using an organic polymer sold under the trademark LPM 9511, monitoring dehydration using vacuum filtration unit (SV2) described previously. Table 4 compares the operating conditions as well as main results of dewatering tests on treated and non-treated sludge treated made in triplicate. Also shown in this table are the concentrations of nutrients and the residual concentrations of seeds pathogen indicators.
The average pH and POR values of the treated sludge are respectively at 4.41 t 0.16 and 490 t 113 mV, while average values (pH
and POR) untreated sludge is 6.24 ~ 0.13 and -117 t respectively.
mV.
During tests, an average acid consumption of 13.2 kg of H2S04 / tbs was required for sludge acidification. The rise in concentration of chloride ions in sludge (for the production of HCIO) a need a contribution of 200 kg NaCl / tbs. Also, energy consumption average of 1100 t 40 kWh / tbs was required during sludge treatment.
Optimum polymer dosage for non-sludge flocculation treated and treated sludge was identical and was approximately at 3.0 kg / tbs.
The application of the method allows an effective elimination of pathogen indicators (faecal and total coliforms). So, a concentration of faecal and total coliforms of 216800 NPP / gbs and 284800 NPP / gbs was respectively measured in untreated sludge. In comparison, fes measures performed on treated sludge samples indicated a concentration residual fecal coliform less than 1 MPN / gbs (greater than log units) and a residual concentration of total coliforms of 18 MPN / gbs (abatement greater than 4 log units).
Measurements of ammoniacal nitrogen (N-NH4) and phosphate (P-P04) in the dewatering filtrates of treated and untreated sludge show that the application does not solubilize these elements. On the other hand, a increase in the concentration of organic matter (COD) in solution (estimated at approximately 43%) was observed. A fraction of the organic matter initially related to the insoluble matter of the sludge, is put in solution following the application of process.

Table 4 Pre-Conditioning and Electrochemical Stabilization Tests of sludge from a wastewater treatment plant of a pulp and paper Parameters Tests e Untreated mud Treated mud Final pH 6.24 t 0.13 4.41 t 0.61 Final POR (mV) -117 53 490 113 Intensity (A) 0.0 0.0 8.0 t 0.0 Temperature (C) 14.3 2.4 26.1 0.5 Conductivity (mS / cm2) 0.93 t 0.16 7.69 0.22 SV2 SV2 filtration unit Consumption (kgltbs) H2S04 0.0 0.0 13.2 0.0 NaCl 0.0 t 0.0 200 t 0 Polymer 3.0 t 0.0 3.0 0.0 energy (kWh / tbs) 0.0 f 0.0 1 100 40 Fertilizer value COD filtrate (mg / L) 550 173 970 36 N-NH4 filtrate (mg / L) 45.4 4.9 42.3 1.7 P-P04 filtrate (mg / L) 21.5 1.6 21.9 1.8 microorganisms Fc coliforms (NPP / gbs) 216,800 <1 Total Coliforms (NPPlgbs) 284,800 18 31 dehydration Final Siccit (% w / w) 19.9 0.2 25.3 1.2 Reduction of mass - 21.2 3.8 (%

plp) a: triplicate tests SV2: Vacuum filtration unit having a filtering surface of 201 cm2 An average value of 19.9% (w / w) was measured during the tests of dewatering of untreated sludge. The application of the process allowed increase the dryness at a value of 25.3 ° l0 (w / w), a gain of 5.4 points dryness. This increase in the dryness of dewatered sludge reduces by 21.2% the mass sludge produced.
In addition, the elimination of foul smelling sludge following the application of the process was evaluated by a qualitative method of perception Olfactory. An average value of 4.5 t 0.5 was attributed to non-sludge treated while a value of 2.4 t 0.4 was attributed to the treated sludge. With regard to the black soil sample (control sample), a value of 1.2 t 0.3 him has been awarded.
As before, confidence intervals containing the absolute average odors perceived by volunteers on each type samples were determined. So, the absolute average of odors from of the control sample (black earth) ranged from 0.90 to 1.40. In comparison, the absolute average odor from treated sludge was between 2.20 and 2.60 and that of untreated sludge was between 4.20 and 4.70. The treatment electrochemical sludge therefore allows a significant reduction of odors foul smelling from untreated sludge.

Claims

REVENDICATIONS

Les modes de réalisation de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme suit :
Embodiments of the invention, about which a right exclusive ownership or privilege is claimed, are defined as follows :
1. Procédé de traitement électrochimique de conditionnement pré-déshydratation des boues d'épuration caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
acidification des boues de manière à atteindre un pH suffisamment haut pour éviter une corrosion et suffisamment bas pour réduire significativement les indicateurs de pathogènes;
traitement des boues acidifiées dans une cellule électrolytique capable de générer in situ un oxydant bactéricide en une concentration suffisamment élevée pour désinfecter les boues et suffisamment basse pour éviter la formation de composés organochlorés dans les boues;
électrolyser les boues durant une période de temps suffisante pour stabiliser les boues et améliorer leur déshydratabilité.
1. Electrochemical conditioning treatment method dewatering of sewage sludge characterized in that it comprises the steps following:
acidification of sludge so as to reach a pH sufficiently high to avoid corrosion and low enough to reduce significantly pathogen indicators;
treatment of acidified sludge in a capable electrolytic cell to generate in situ a bactericidal oxidant in a sufficient concentration high to disinfect the sludge and low enough to prevent the formation of organochlorine compounds in sludge;
electrolyze the sludge for a period of time sufficient to stabilize sludge and improve dehydration.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009143629A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Institut National De La Recherche Scientifique (Inrs) Apparatus and method for decontamination of wastes comprising toxic organic molecules

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