FR2904622A1 - Procede de traitement de lixiviat. - Google Patents
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Abstract
Procédé de traitement d'au moins un lixiviat contenant au moins un polluant minéral, dont au moins un carbonate, et au moins un polluant organique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :a) on ajoute audit lixiviat de la chaux en quantité suffisante pour qu'elle réagisse avec une fraction ou la totalité du carbonate contenu dans ledit lixiviat ;b) on soumet le lixiviat obtenu à l'issue de l'étape (a) à au moins une opération de microfiltration afin d'obtenir un filtrat traité substantiellement exempt de toute particule et un concentrat.Ce procédé s'applique de façon générale au traitement des effluents aqueux contenant des polluants à la fois minéraux et organiques, plus particulièrement aux lixiviats générés par les centres de stockage de déchets ultimes.
Description
i
La présente invention s'applique de façon générale au traitement des effluents aqueux contenant des polluants à la fois minéraux et organiques tels que ceux issus des décharges de déchets ménagers et/ou industriels, et plus particulièrement aux lixiviats générés par les centres de stockage de déchets ultimes.
Dans le cadre de la mise en décharge des déchets ménagers et/ou industriels vers des centres de stockage, un effluent aqueux, appelé lixiviat, est généré. Il résulte de la percolation de l'eau contenue dans les déchets et de celle apportée par les précipitations au travers des casiers contenant les déchets. Au contact des déchets, ces eaux se chargent tant en polluants minéraux qu'organiques (ces derniers pouvant comprendre de la matière biologique) et génèrent ainsi un lixiviat qui est éventuellement rejeté dans l'environnement avec ou sans traitement préalable en fonction des concentrations en polluants.
Or, les prescriptions réglementaires sont de plus en plus strictes et imposent désormais que ces lixiviats présentent avant leur rejet dans l'environnement une concentration résiduelle de polluants extrêmement faible.
Afin d'extraire les polluants d'un lixiviat, divers procédés d'épuration existent à ce jour. Ils intègrent une ou plusieurs opérations de filtration, en particulier de filtration membranaire dont le plus souvent une opération d'osmose inverse. A l'issue de telle (s) opération (s) , un liquide épuré appelé filtrat est obtenu. Les polluants extraits du lixiviat se concentrent dans le concentrât qui se présente le plus souvent sous forme liquide. En tant que déchet, ce concentrât est généralement remis en décharge sur le centre de stockage.
Cependant, les opérations de filtration précitées, en particulier de filtration membranaire, présentent diversproblèmes. Un des problèmes rencontré est dû au fait qu'un tel lixiviat contient le plus souvent de fortes concentrations en substances organiques, dont certaines, colloïdales, ont pour effet de colmater les filtres ou les membranes et ce, quel que soit leur seuil de coupure. Les membranes d' osmose inverse ne font pas exception à ce comportement. Les pertes d'efficacité en terme de débit de filtration qui s'ensuivent imposent de stopper fréquemment l'opération de filtration afin de réaliser le nettoyage, parfois inefficace, de ces filtres ou membranes. Leur durée de vie moyenne s'en trouve alors réduite et les coûts de fonctionnement augmentés.
Afin d'éliminer au mieux ces substances organiques, des traitements précédant l'opération de filtration, en particulier de filtration membranaire, ont été classiquement utilisés au niveau industriel, à savoir : i) un traitement biologique tel qu'une biodégradation mise en œuvre par exemple dans un bioréacteur à membrane. Or, ce type de traitement est totalement inefficace lorsque le lixiviat n'est pas biodégradable, par exemple parce qu'il contient des poisons ou possède une faible DBO. ii) une filtration sur filtres à sable et/ou filtres à cartouche à l'efficacité modérée puisqu'elle ne permet de retenir que les polluants d'une taille de l'ordre du micromètre (algues, bactéries, pollens, levures, colloïdes les plus gros) et que de tels filtres se colmatent fréquemment; iii) une ultrafiltration, dont les seuils de coupure sont généralement compris entre 1000 et 100000 Dalton. Etant elle-même une opération de filtration membranaire, les pores de la membrane d'une telle unité seront également colmatés à plus ou moins brève échéance par les polluants organiques. Ceci a pour inconvénient que l'opération d' ultrafiltrationdevra dès lors être interrompue par des lavages chimiques fréquents (ce qui entraîne une perte de productivité importante ainsi que l'utilisation d'une quantité de produits de lavage non négligeable) . De plus, cette opération devra être suivie non pas d'une seule mais de plusieurs opérations d'osmose inverse, ce qui a pour effet d'augmenter le coût global de mise en œuvre du traitement des lixiviats, coût qu'il convient alors de réduire au mieux par la mise en œuvre d'un dispositif supplémentaire et complexe permettant d'opérer à des valeurs de pression transmembranaire adaptées comme l'illustre la demande de brevet EP 0879634.
Slater et al. (J. Environ Sci . Health., A20(l), 97-111 (1985)) ont quant à eux proposé d'ajouter de la chaux au lixiviat à traiter puis de réaliser une décantation. Le liquide surnageant obtenu est ensuite soumis à une opération d' ultrafiltration et/ou une opération d'osmose inverse. Or le concentrât obtenu à l'issue d'un tel procédé de traitement présente un inconvénient lorsqu'il est remis en décharge. En effet, les polluants contenus dans le concentrât sont mélangés aux polluants natifs des déchets, générant ainsi un nouveau lixiviat encore plus concentré en polluants que le lixiviat d'origine qui est dès lors plus difficile à épurer par un second traitement comprenant des opérations de filtration, en particulier de filtration membranaire. La perte d'efficacité qui s'ensuit implique qu'au cours de ce second traitement, un volume de filtrat ultime et donc un rendement bien moindre est alors obtenu, en particulier à pression transmembranaire constante dans le cas d'une filtration membranaire. On le voit, aucun procédé de traitement de lixiviat n'est satisfaisant lorsqu'il s'agit d'atténuer ou d'éliminer l'effet néfaste sur les opérations de filtration, en particulier de filtration membranaire, des substancesorganiques colmatantes qu'il contient et/ou, en particulier lorsqu'il s'agit en outre d'obtenir à l'issue de ce traitement un concentrât qui peut être remis en décharge sans pénaliser les opérations ultérieures de traitement des lixiviats nouvellement générés.
Il apparaît donc un réel besoin d'un nouveau procédé de traitement de lixiviat qui pallie les problèmes et inconvénients des techniques existantes.
Un des buts de la présente invention est précisément de réaliser un procédé de traitement de lixiviat, permettant l'obtention d'un concentrât qui n'entraîne pas une fois remis en décharge la perte d'efficacité du traitement du lixiviat nouvellement généré et ce de façon économique.
L'invention a pour objet un procédé de traitement d'au moins un lixiviat contenant au moins un polluant minéral, dont au moins un carbonate, et au moins un polluant organique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) on ajoute audit lixiviat de la chaux en quantité suffisante pour qu'elle réagisse avec une fraction ou la totalité du carbonate contenu dans ledit lixiviat ; b) on soumet le lixiviat obtenu à l'issue de l'étape (a) à au moins une opération de microfiltration afin d' obtenir un filtrat traité substantiellement exempt de toute particule et un concentrât. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, donné à titre illustratif et non limitatif.
L'invention comporte aussi trois figures annexées qui sont explicitées dans les exemples 1, 5.2 et 5.3 ci-après. La figure 1 représente l'évolution de la conductivité et du pH d'un lixiviat en fonction de la quantité de chaux ajoutée .La figure 2 représente l'évolution de la pression transmembranaire (Ptm) en fonction du facteur de concentration volumique (FCV) , à flux spécifique de filtration constant, lors d'une opération d'osmose inverse. La figure 3 représente l'évolution de la pression transmembranaire (Ptm), à FCV et flux spécifique de filtration constants, en fonction du volume de filtrat ultime produit au cours d'une opération d'osmose inverse effectuée sur un filtrat traité selon l'invention. Au sens de la présente invention, on entend par traitement une opération qui réduit la concentration des polluants qui sont des substances considérées comme nuisibles et/ou indésirables; voire qui élimine certains de ces polluants . Toujours selon la présente invention, le terme microfiltration recouvre un procédé de filtration dont le filtre et/ou la membrane retient tout polluant dont les dimensions varient de 100 nanomètres à 500 micromètres, préférentiellement de 100 nanomètres à 200 micromètres, encore plus préférentiellement de 100 nanomètres à 10 micromètres .
La chaux peut être sous forme de lait de chaux, qui peut par exemple être préparée in situ dans un réacteur annexe et ajouté en continu au lixiviat à traiter. L'ajout de chaux permet la décarbonatation partielle ou totale du lixiviat en formant un précipité de carbonate de calcium CaC03 qui est ensuite retenu dans la boue ou concentrât lors de l'étape de microfiltration. Ce précipité possède également la propriété d' adsorber et/ou de coprécipiter certaines matières organiques qui sont ainsi également éliminées du lixiviat.
De façon préférée, la quantité de chaux ajoutée correspond à la quantité totale de carbonate présente dans lelixiviat afin de former la plus grande quantité possible de carbonate de calcium. Avantageusement, cela permet i) de diminuer au maximum la salinité du lixiviat et par conséquent la salinité du filtrat obtenu à l'issue du procédé de traitement selon l'invention, ii) d' adsorber et/ou de coprécipiter le maximum des polluants organiques précités.
Comme cela est illustré dans les exemples qui suivent, afin de déterminer la quantité de chaux à ajouter, divers moyens peuvent être utilisés, préférentiellement une mesure de l'évolution de la conductivité du lixiviat en fonction de la quantité de chaux ajoutée.
Au sens de la présente invention, on entend ainsi définir par particule un polluant minéral et/ou organique qui est un élément solide individualisé et dont les dimensions sont telles qu'il est retenu lors de l'opération de microfiltration. Une telle particule est originellement présente dans le lixiviat à traiter selon le procédé de l'invention et/ou résulte de l'obtention de tout précipité et/ou co-précipité obtenu après l'ajout de chaux selon 1' invention.
Comme cela est illustré par les exemples qui suivent, les inventeurs ont constaté que le concentrât obtenu à l'issue de l'opération de microfiltration du procédé de traitement selon l'invention combine plusieurs avantages, à savoir: i) ce concentrât est une boue qui possède un faible taux d'humidité, à savoir de l'ordre de 50 % en masse d'eau, ce qui présente l'avantage de la rendre facilement pelletable et donc de pouvoir la transporter aisément sur le site du centre de stockage de déchet ayant généré le lixiviat objet du procédé de traitement selon l'invention; ii) une fois remis sur ce site, le concentrât conserve des propriétés telles que les particules qu'il contient, enparticulier les différents précipités et/ou co-précipités décrits auparavant, ne sont pas ou peu resolubilisés lors de leur mise en contact avec les eaux qui percolent de nouveau au travers de la décharge. Cela présente l'avantage décisif que le lixiviat qui continue à être généré sur le site de stockage et qui devra à son tour être épuré ne voit pas sa quantité en polluants augmenter par l'ajout de ceux contenus dans les boues remises sur le casier de décharge. Or, il est important d'éviter ce phénomène de concentration en polluants car le lixiviat qui en résulte est alors bien plus difficile à épurer à l'aide d'opérations de filtration, en particulier de filtration membranaire telle que l'osmose inverse..
Selon une variante du procédé de traitement selon l'invention, l'opération de microfiltration est mise en œuvre au moyen d'un filtre à tambour rotatif sous vide, la face externe dudit tambour étant recouverte d'une toile filtrante (généralement métallique ou synthétique) elle même recouverte d'une précouche d'adjuvant.
Un filtre à tambour rotatif sous vide qui peut être adapté à la mise en œuvre de l'invention est du type de ceux utilisés dans le domaine de la filtration de suspensions aqueuses. Il comprend généralement un tambour qui est un cylindre horizontal tournant perforé sur sa surface latérale et qui est recouvert sur l'ensemble de sa face externe d'une toile filtrante par exemple en maille type reps inoxydable. Ce filtre est immergé partiellement dans une cuve contenant le lixiviat à filtrer, à savoir celui auquel de la chaux a été ajoutée. De façon optionnelle, la cuve peut être alimentée en continu avec ce lixiviat qui est par exemple préparé au fur et à mesure par ajout de chaux dans un premier réacteur annexe.
L'intérieur du tambour est divisé en secteurs délimités par des parois longitudinales. Ces secteurs sont reliés parl'intermédiaire d'un réservoir de séparation air/filtrat traité à une pompe à vide, telle une pompe à anneau liquide.
Une précouche d'adjuvants de filtration, appelée également "gâteau", est formée sur la face externe de la toile filtrante avant d'alimenter celle-ci avec le lixiviat auquel de la chaux a été ajoutée. Un second réacteur annexe peut permettre la préparation en continu de cet adjuvant de filtration.
Sous l'action du vide, le filtrat traverse le gâteau alors que les particules sont arrêtées à la surface de celuici, formant une pellicule plus ou moins épaisse.
Un racleur à avance automatique et/ou manuelle élimine de façon continue cette pellicule de particules.
Selon une disposition préférée du procédé de traitement selon l'invention, ledit adjuvant est siliceux, de préférence ledit adjuvant est de la perlite et/ou de la diatomite.
Cette préférence pour ce type de filtre est liée à sa facilité de mise œuvre et à la facilité de transport de la boue contenant les particules. Par simple raclage, la boue constituée des particules filtrées ainsi que des adjuvants siliceux (matière minérale inerte) , peut être récupérée et, de par sa consistance, transportée aisément et stockée sur un casier du centre de stockage de déchets.
Selon une autre disposition préférée du procédé de traitement selon l'invention, le polluant organique est une substance humique tel un acide humique et/ou un acide fulvique. En effet, de façon avantageuse, parmi les polluants organiques précités qui ont la propriété de s'adsorber et/ou de coprécipiter avec le carbonate de calcium CaC03, figurent les substances humiques qui présentent l'inconvénient de colmater les filtres, en particulier les membranes de filtration d'osmose inverse, d' ultrafiltration, .... L'ajout de chaux aura donc une action à la fois sur les carbonates etsur les substances humiques et permettra d' épurer le lixiviat d'une fraction ou de la totalité de ces polluants en filtrant les précipités correspondants lors de l'étape ultérieure de microfiltration selon l'invention. De tels précipités font également partie des particules au sens de l'invention. La boue qui les contient présente les mêmes avantages que ceux précités, en particulier en terme de possibilité de transport et de resolubilisation faible ou nulle de ses polluants.
Selon une autre disposition préférée du procédé de traitement selon l' invention, une quantité de chaux est introduite lors de l'étape (a) afin de fixer le pH dudit lixiviat à une valeur supérieure ou égale à 9, préférentiellement de 9 à 12 sachant que dans cette gamme de pH la majorité des ions métalliques présents initialement dans le lixiviat précipitent sous forme d' hydroxydes métalliques. De façon avantageuse, le précipité ainsi formé pourra donc être évacué avec les précipités décrits plus haut lors de l'étape de microfiltration selon l'invention. La boue qui contient l'ensemble de ces précipités présente les mêmes avantages que ceux précités, en particulier en terme de possibilité de transport et de resolubilisation faible ou nulle de ses polluants.
Par ailleurs, cette précipitation des divers ions (tels que carbonates et cations métalliques) par augmentation du pH permet de diminuer la salinité du filtrat traité obtenu à l'issue du procédé de traitement selon l'invention.
L'on voit dès lors un des avantages de l'invention qui réside dans les effets combinés obtenus par le seul ajout de chaux qui permet simultanément d'épurer le lixiviat d'une grande variété de polluants et de diminuer la salinité du filtrat obtenu à l'issue du procédé de traitement selon 1' invention.Selon une variante du procédé de traitement selon l'invention, on agite le lixiviat obtenu à l'issue de l'étape (a) au moyen d'un bullage d'air et/ou d'un agitateur mécanique . En substitution ou en complément à la mise sous conditions basiques de ce lixiviat, une telle agitation permet également de favoriser l'extraction des substances volatiles qu'il contient, telles que par exemple les ions ammonium extraits sous forme d'ammoniac gazeux. Selon une autre variante du procédé de traitement selon l'invention, le lixiviat issu de l'étape (a) est soumis à au moins une opération d'extraction liquide/gaz avant la mise œuvre de l'étape (b) .
On entend définir par opération d' extraction liquide/gaz une opération dans laquelle on extrait un gaz ou un produit volatil dissous dans un liquide par l'action d'un autre gaz, en réalisant une desorption. En substitution ou en complément à la mise sous conditions basiques de ce lixiviat et/ou à l'agitation selon l'invention, cette opération permet également de favoriser l'extraction des substances volatiles.
Cette opération d'extraction liquide/gaz est particulièrement avantageuse lors de la mise œuvre du procédé de traitement selon l' invention, car elle permet par exemple d'éviter l'accumulation d'ions ammonium dans l'anneau liquide qui fait le plus souvent partie de la pompe à vide du système de microfiltration selon l'invention et en particulier du filtre à tambour rotatif. L'opération d'extraction liquide/gaz selon l'invention sera décrite plus en détails à l'aide des exemples qui suivent.
Selon une disposition préférentielle de l'invention, le filtrat traité obtenu à l'issue du procédé de traitementselon l'invention peut être soumis à une ou plusieurs opérations d'osmose inverse afin d'obtenir un filtrat ultime.
En effet, la valeur de la salinité totale des lixiviats est souvent élevée. Cela conduit le plus souvent à réaliser plusieurs opérations d'osmose inverse et/ou à mettre en œuvre une pression osmotique élevée de sorte que la productivité et l'efficacité de l'osmose inverse s'en trouvent affectés. Il n'est ainsi pas rare de devoir fonctionner à des pressions pouvant atteindre 120 à 200 bar sur les derniers étages d'un module d'osmose inverse pour pouvoir atteindre des facteurs de concentration satisfaisants. Les consommations énergétiques et les coûts de fonctionnement de telles installations sont dés lors considérablement augmentés.
Or, comme on l'a vu précédemment, le procédé de traitement selon l'invention permet de minimiser la salinité totale du filtrat traité. Dès lors, l'opération d'osmose inverse est réalisée à une pression transmembranaire plus faible et/ou à l'aide d'un nombre d'étages plus réduit voir avec un seul étage ce qui présente l'avantage qu'elle est réalisée dans des conditions énergétiques plus faibles et donc plus économiques.
En particulier, comme indiqué plus haut, parmi les ions participant à la salinité des lixiviats, l'ion ammonium est souvent présent à de fortes concentrations. Or, l'ammonium est particulièrement difficile à éliminer au cours d'une seule opération d'osmose inverse. Les teneurs en ammonium dans le filtrat ultime issu de l'opération d'osmose inverse sont dès lors souvent supérieures aux normes de rejet et imposent encore plus la mise en série de plusieurs étages d'osmose inverse et l'usage de pressions transmembranaires élevées. Avantageusement, le procédé de traitement selon l'invention, complété le cas échéant par les opérations précitées telles que la mise sous conditions basiques dulixiviat auquel de la chaux a été ajoutée et/ou l'agitation et/ou l'opération d'extraction liquide/gaz, permet d'épurer le lixiviat d' une partie importante voire de la totalité des ions ammonium qu'il contient. Ainsi, de façon optionnelle, le filtrat ultime obtenu à l'issue de l'osmose inverse est soumis à au moins une opération d'extraction liquide/gaz.
Dans le cas particulier où la concentration en ions ammonium dans le lixiviat est élevée, l'extraction liquide/gaz selon l'invention permet avantageusement de ne recourir qu'à une unique opération d'osmose inverse pour parvenir à une quantité d'ammonium résiduelle inférieure à la valeur maximale autorisée par les norme de rejets.
La ou lesdites opérations d'osmose inverse s'effectuent le plus souvent avec une membrane organique. Le pH du filtrat traité obtenu à l'issue de l'étape de microfiltration sur filtre à tambour rotatif sous vide comportant une précouche d'adjuvant siliceux présente le plus souvent une valeur comprise entre 9 et 12. De façon avantageuse, avant la mise en œuvre de l'opération d'osmose inverse selon l'invention, on ajuste le pH dudit filtrat traité à une valeur comprise entre 5,5 et 9,2 préférentiellement à une valeur comprise entre 6 et 7, par ajout d'un acide, par exemple l'acide nitrique ou l'acide sulfurique, ceci afin de préserver les membranes d'osmose inverse qui ne supportent pas dans la durée des pH très faibles (< 4) ou très élevés (> 10) et aussi afin de respecter les normes de rejet du filtrat ultime en terme de pH.
De façon avantageuse, ladite opération d'osmose inverse du procédé de traitement selon l'invention est réalisée à flux et à pression transmembranaire substantiellement constants.On souhaite le plus souvent exploiter l'osmose inverse à flux constant. Or si la membrane est colmatée par les polluants, il est alors nécessaire d'augmenter la pression transmembranaire afin de maintenir le flux. Le procédé de traitement selon l'invention étant particulièrement efficace pour extraire du lixiviat les différents polluants (en particulier les polluants colmatants, par exemple les substances humiques) , la membrane d'osmose inverse n'est pas ou très peu colmatée. Ceci permet avantageusement d'exploiter l'osmose inverse à flux substantiellement constant tout en opérant à une pression transmembranaire modérée et substantiellement constante, mais également d'espacer les cycles de nettoyage par lavages chimiques des membranes d' osmose inverse et donc d' éviter l'emploi systématique de solutions tensioactives qui, reversées ensuite sur le casier de déchets, augmente la quantité de polluants organiques dans le lixiviat.
Avantageusement, les opérations selon l'invention décrites ci-dessus peuvent être réalisées en continu, ce qui facilite leur mise en œuvre industrielle.
Les exemples qui suivent sont donnés à titre illustratif.
1) Détermination de la quantité suffisante de chaux à ajouter. Le lixiviat issu d'un centre de stockage de déchets peut comprendre une grande variété de polluants minéraux et organiques. Le tableau 1 donne pour un tel lixiviat un exemple des concentrations des divers polluants qu'il peut contenir ainsi que les valeurs de quelques-uns de ses paramètres physico-chimiques. A titre comparatif, le tableau 1 donne également les données correspondantes imposées par les prescriptions réglementaires en cas du rejet de ce lixiviat dans l'environnement.La quantité suffisante de chaux à ajouter au lixiviat à traiter dépend de sa concentration en carbonates. Une fraction ou un équivalent de chaux par rapport à la quantité de carbonates peut être ajouté selon le degré d'épuration souhaité.
Si la concentration en carbonates n'est pas connue, une analyse préliminaire permet de déterminer la quantité de chaux à ajouter en mesurant l'évolution de la conductivité du lixiviat en fonction de la quantité de chaux ajoutée.
TABLEAU 1
Composition chimique et Valeur pour Valeur limite selon caractéristiques physico- d' un lixiviat la norme de rejet chi iques . brut. fixée par l'arrêté ministériel du 09/09/1997.
PH 8,2 5,5-8, 5
MES (mg.IT1) 40 35
Conductivité (μS.απf1) 10690 -
DCO (mg.IT1) 1340 125
DB05 (mg.IT1) 100 30
COT (mg.IT1) 480 70
N-NH„ (mg.IT1) 460 20
NTK (mg.IT1) 480 30
TAC (°F) 290 -
Sulfates (mg.IT1) 690 -
Chlorures (mg.IT1) 820 -
Calcium (mg.IT1) 120 -
Magnésium (mg.IT1) 75 -
Sodium (mg.IT1) 990 -
Métaux totau (mg.IT1) 8 15
Comme cela est illustré sur la figure 1, lors de l'ajout de chaux à un lixiviat issu d'un centre de stockage de déchets on constate que i) la conductivité du lixiviat a diminué à mesure que les cations métalliques et le carbonateont précipité, puis s'est stabilisée et enfin a augmenté par dissociation de la chaux ; ii) le pH du lixiviat, initialement égal à 8,2 a augmenté et s'est stabilisé à une valeur égale à environ 12,5. La quantité de chaux équivalente à celle du carbonate, ici environ de 2,8 grammes/litre, était donc celle pour laquelle la valeur de la conductivité du lixiviat auquel de la chaux a été ajoutée était la plus faible et stable ou encore celle pour laquelle un pH de 11,2 a été obtenu. Suivant le degré d'épuration souhaité, une valeur inférieure ou égale à la quantité équivalente de chaux ainsi déterminée est ajoutée.
2) Opération d' extraction liquide/gaz des ions ammonium sous forme d' ammoniac gazeux. Un lixiviat a été traité en y ajoutant une quantité de chaux équivalente à celle de carbonate. Il a ensuite été introduit par lots consécutifs dans une colonne classiquement utilisée pour de telles extractions liquide/gaz. Cette colonne a été chauffée grâce à un echangeur situé en sortie de la pompe de recirculation.
Un bullage d'air en pied de colonne a permis de transformer les ions ammonium présents dans le lixiviat en de l'ammoniac gazeux qui a été extrait en haut de colonne, puis envoyé dans une tour de lavage acide pour y être solubilisé et piégé sous forme de sel d'ammonium, par exemple sous forme de sulfate d'ammonium lorsque de l'acide sulfurique était utilisé .
3) Mise en oeuyre du procédé de traitement de l'invention au moyen d'un filtre à tambour rotatif sous vide. Un lixiviat de composition chimique conforme à celle du tableau 1 est traité selon le procédé de l'invention sur un filtre à tambour rotatif sous vide. Ajout au lixiviat d'une quantité de chaux correspondant au minimum de conductivité (soit 2,8 g/L ici), puis agitation.
Préparation de la suspension d'adjuvants siliceux pour former la précouche filtrante ;
Bâtissage du gâteau d'adjuvants siliceux ;
Filtration du lixiviat auquel de la chaux a été ajoutée sur le filtre à tambour rotatif sous vide à précouche d'adjuvants siliceux. Une cuve annexe permet de récupérer le filtrat traité. Le racleur, dit couteau , racle l'épaisseur de particules déposées sur le gâteau à précouche d'adjuvants siliceux. Les boues ainsi récupérées sont ensuite stockées pour être par exemple remises ultérieurement sur le centre de stockage de déchets. Le tableau 2 donne la composition chimique et les caractéristiques physico-chimiques du filtrat traité ainsi obtenu.
TABLEAU 2
Composition chimique et Filtrat traité après caractéristiques physico- l' opération de chimiques . microfiltration sur filtre rotatif sous vide
PH 11,2
Conductivité (μS.cπf1) 8680
DCO (mg.IT1) 995
COT (mg.IT1) 395
N-NH (mg.IT1) 205
TAC (°F) 160
Chlorures (mg.IT1) 830
Calcium (mg.IT1) 7,5
Magnésium (mg.IT1) 1,5
Sodium (mg.IT1) 920
Métaux totaux (mg. L-1) 3,5
Sulfates (mg.IT1) 390
Ces résultats montrent que : - La quantité de DCO a diminué (ainsi que celle du COT) du fait de l'élimination de certaines substances organiques, en particulier les substances humiques.
La conductivité a aussi diminué, du fait de l'abattement partiel de certains cations et anions (métalliques, ammonium, carbonates, sulfates, ..)
Le calcium présent initialement ainsi que celui apporté par la chaux ont précipité et ne se retrouvent pas dans le filtrat. Le calcium restant correspond environ à la limite de solubilité du carbonate de calcium. 4) Mise en évidence des propriétés avantageuses des boues issues du procédé de traitement selon l'invention.
Des boues ont été générées à l' issue de différents procédés de traitement d'un même lixiviat auquel la même quantité de chaux a été ajoutée, à savoir :1) une boue pelletable issue du procédé de traitement selon l'invention mettant en œuvre un filtre presse (boue 1);
2) une boue pelletable issue du procédé de traitement selon l'invention mettant en œuvre un filtre à tambour rotatif sous vide à précouche d'adjuvants siliceux (boue 2) ;
3) une boue liquide ou concentrât, issue d'une opération d' ultrafiltration sur membrane minérale à FCV = 30 (boue 3) .
Il est à noter que pour ce qui est de la boue 2, pour 50m3/jour de filtrat traité obtenu, environ 500 kg de boue pelletable, soit 250 kg de boues sèches et 250 kg de liquide ont été générées.
Par contre, pour ce qui est de la boue 3, pour 50m3/jour de lixiviat à traiter, au minimum 1600 kg de concentrât ont été générés (FCV = 30) à 150 g/L de matières en suspension, soit environ 250 kg de matières sèches et environ 1350 kg de liquide.
De manière avantageuse, les boues issues du procédé de traitement selon l'invention sont donc bien plus compactes. Un volume de déchet correspondant plus faible pourra donc être remis sur le centre de stockage.
Afin de démontrer une autre propriété avantageuse des boues obtenues à l'issue du procédé de traitement selon l'invention, un test de lixiviation selon la norme AFNOR (Association Française de Normalisation) X31-210 de 1992
Déchets, essais de lixiviation a été réalisé.
Le tableau 3 donne la composition chimique et les caractéristiques physico-chimiques de la fraction relarguée à l'issue du test de lixiviation selon la norme précitée. TABLEAU 3
Composition chimique et Boue 1 Boue 2 Boue 3
caractéristiques physicoFraction Fraction Fraction chimiques . relarguée relarguée relarguée
(%) (%) (%)
DCO 12,1 12,4 20,5
COT 11,8 10,5 24,5
Calcium 0,4 0,4 0,6
Magnésium 0,6 0,7 0,7
Conductivité 4,0 2,8 16,0
Métaux lourds 2,9 0,6 4,8
Ces résultats montrent qu'avantageusement la matière organique (mesure de la DCO, du COT) ainsi que les métaux et espèces chimiques qui ont précipité lors de l'ajout de chaux restent sous forme insoluble dans la boue obtenue selon le procédé de traitement de l'invention.
Ils montrent également que les résultats pour la boue pelletable filtrée sur filtre presse (boue 1) sont relativement proches de ceux obtenus avec un filtre à tambour rotatif sous vide avec adjuvant siliceux (boue 2) , cette dernière possédant néanmoins une meilleure stabilité mécanique du fait de l'ajout de silice dans sa composition.
5) Mise en évidence des propriétés avantageuses du procédé de traitement selon l'invention dans le cas de la mise en oeuyre d' une étape supplémentaire d' osmose inverse. 5.1 Qualité du filtrat traité obtenu.
Le filtrat traité obtenu à l'issue de l'opération de microfiltration a subi une opération d' osmose inverse dont les conditions opératoires étaient les suivantes:
- Température : 20 °C + ou - 5 %
- pH = 6,8
- Pression transmembranaire (notée Ptm) : environ 23 bar
- Débit de perméat: environ 10 L/ h.m2. - Facteur de concentration volumique : 6A l'issue du procédé d'osmose inverse, un filtrat ultime est obtenu dont le tableau 4 donne la concentration résiduelle en divers polluants ainsi que quelques paramètres physico-chimiques . Ce tableau montre que le filtrat ultime peut alors être rejeté conformément aux normes de rejets, sachant que les ions ammonium qui reste à une concentration supérieure à la norme peuvent être épurés avant l'osmose inverse selon les opérations de l'invention précitées. Le concentrât ultime, chargé en sels dissous, peut être évacué pour un post traitement, ou être avantageusement remis sur un site de stockage de déchets. Le facteur de concentration volumique était égal à 6. Il peut par exemple varier de 6 à 40 en fonction de la nature chimique du lixiviat à traiter et en fonction de la pression transmembranaire que l'on souhaite appliquer.
TABLEAU 4
Composition chimique et Filtrat ultime issu de Rendement caractéristiques physicol'osmose inverse d' élimination chimiques . (FCV = 6) . ( -
8,75 pH
Conductivité (μS.cπf1) 1698 80, 5
31 96,9
DCO (mg.IT1)
10,7 97,3
COT (mg.IT1)
61 70,2
N-NH4 (mg.IT1)
10 93,8
TAC (°F)
98 74,9
Sulfates (mg.IT1)
143 82,8
Chlorures (mg.IT1)
5,67 24,4
Calcium (mg.IT1)
1,14 24,0
Magnésium (mg.IT1)
274 70,2
Sodium (mg.IT1)
0,958 72,6
Métaux totau (mg.IT1)
5.2 Pression transmembranaire réduite.
L'évolution de la pression transmembranaire (Ptm) en fonction du facteur de concentration volumique (FCV) a été mesurée lors d' une opération d' osmose inverse aux conditions opératoires identiques à l'expérience précédente sur i) un lixiviat directement issu d'un centre de stockage de déchets, ii) un filtrat obtenu par microfiltration du même lixiviat que (i) sur filtre à tambour rotatif sous vide sans ajout préalable de chaux et iii) un filtrat traité issu de la mise en œuvre du procédé de traitement selon l'invention sur le même lixiviat initial que (i) (avec mise en œuvre d'un filtre à tambour rotatif sous vide et ajout d'une quantité de chaux telle que la conductivité est minimale). L'osmose inverse a été réalisée à flux constant de 10 L.h_1.m~2.
Avantageusement, comme cela est illustré sur la figure 2, pour obtenir un même FCV, une Ptm plus faible doit êtremise en œuvre lorsque l'opération d'osmose inverse est appliquée sur le filtrat traité selon l'invention.
On peut également noter que pour une pression Ptm égale à 50 bar, dans les cas (i) et (ii) , le FCV maximal était quant à lui égal à environ 4. Dans le cas (iii) selon l'invention, pour une même Ptm, le FCV était égal à environ 40. Cela signifie que dans les deux premiers cas, pour 50 m3 à traiter, le volume de concentrât ultime était égal à 12,5 m3, alors que dans le cas de l'invention, le volume de concentrât ultime était égal à 1,25 m3. Avantageusement, ce concentrât ultime qui est un déchet, présente donc un volume beaucoup moindre lorsque l'opération d'osmose inverse a été précédée par le procédé de traitement selon l'invention.
Ce concentrât ultime peut ensuite être remis sur le site de stockage de déchets. Il peut aussi être évaporé afin de récupérer les sels dissous, en utilisant le biogaz généré sur les sites de stockage qui produit une température suffisante à l' évaporation. Les distillats d' évaporation peuvent être remis en début de la chaîne de traitement et/ou directement traités par osmose inverse.
5.3 Pression transmembranaire substantiellement constante .
La figure 3 illustre l'évolution de la pression transmembranaire (Ptm) en fonction du volume de filtrat ultime produit au cours d'une opération d'osmose inverse sur environ 400 Litres de filtrat traité selon l'invention, pour différents taux de conversion (Te) , à savoir :
- Te = 50 % (FCV = 2, débit de perméat J = 10 L.h_1.m~ 2) - Te = 75 % (FCV = 4, débit de perméat J = 12,5 L.h~ m'2)
- Te = 83 % (FCV = 6, débit de perméat J = 13,7 L.h" K m'2)On constate que la pression transmembranaire reste substantiellement constante durant la production du filtrat ultime: aucun colmatage important de la membrane d'osmose inverse ne s'est donc produit.
Claims (5)
- REVENDICATIONS1) Procédé de traitement d'au moins un lixiviat contenant au moins un polluant minéral, dont au moins un carbonate, et au moins un polluant organique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) on ajoute audit lixiviat de la chaux en quantité suffisante pour qu'elle réagisse avec une fraction ou la totalité du carbonate contenu dans ledit lixiviat ; b) on soumet le lixiviat obtenu à l'issue de l'étape (a) à au moins une opération de microfiltration afin d'obtenir un filtrat traité substantiellement exempt de toute particule et un concentrât.
- 2) Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'opération de microfiltration est mise en œuvre au moyen d'un filtre à tambour rotatif sous vide, la face externe dudit tambour étant recouverte d'une toile filtrante elle même recouverte d'une précouche d'adjuvant.
- 3) Procédé selon la revendication 2 dans lequel ledit adjuvant est siliceux, de préférence ledit adjuvant est de la perlite et/ou de la diatomite.
- 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit polluant organique est une substance humique tel un acide humique et/ou un acide fulvique.
- 5) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel une quantité de chaux est introduite lors de l'étape (a) afin de fixer le pH dudit lixiviat à une valeur supérieure ou égale à 9, préférentiellement de 9 à 12.6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel le lixiviat issu de l'étape (a) est soumis à au moins une opération d'extraction liquide/gaz avant la mise œuvre de l'étape (b) .7) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel on soumet ledit filtrat traité à une ou plusieurs opérations d'osmose inverse afin d'obtenir un filtrat ultime et un concentrât ultime.8) Procédé selon la revendication 7 dans lequel ladite opération d'osmose inverse est réalisée à flux et à pression transmembranaire substantiellement constants.9) Procédé salon les revendications 7 ou 8 dans lequel le filtrat ultime est soumis à au moins une opération d'extraction liquide/gaz.
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|---|---|---|---|---|
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| CN106745977A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 攀枝花钢企欣宇化工有限公司 | 纯水生产中产生的浓水回收处理方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB315004A (en) * | 1928-07-06 | 1930-10-06 | Jean Henri Groven | Process and apparatus for separating fine particles |
| US4670150A (en) * | 1983-05-27 | 1987-06-02 | Neptune Microfloc, Incorporated | Cross-flow microfiltration lime softener |
| FR2744035A1 (fr) * | 1996-01-29 | 1997-08-01 | Schaeffer Engineering Entrepri | Procede de depollution des eaux usees industrielles |
| WO1997039981A1 (fr) * | 1996-04-23 | 1997-10-30 | Aea Technology Plc | Traitement de l'eau |
| US20030127391A1 (en) * | 2001-07-26 | 2003-07-10 | Craft Frank S. | Method for treatment of circulating cooling water |
-
2006
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB315004A (en) * | 1928-07-06 | 1930-10-06 | Jean Henri Groven | Process and apparatus for separating fine particles |
| US4670150A (en) * | 1983-05-27 | 1987-06-02 | Neptune Microfloc, Incorporated | Cross-flow microfiltration lime softener |
| FR2744035A1 (fr) * | 1996-01-29 | 1997-08-01 | Schaeffer Engineering Entrepri | Procede de depollution des eaux usees industrielles |
| WO1997039981A1 (fr) * | 1996-04-23 | 1997-10-30 | Aea Technology Plc | Traitement de l'eau |
| US20030127391A1 (en) * | 2001-07-26 | 2003-07-10 | Craft Frank S. | Method for treatment of circulating cooling water |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011015889A3 (fr) * | 2009-08-03 | 2011-05-19 | Milli Spanovic | Dispositif et procédé pour le traitement de solutions concentrées issues d'eaux usées drainées de déchets communaux et industriels |
| WO2016001563A1 (fr) | 2014-07-04 | 2016-01-07 | Lixival | Procede de traitement des effluents liquides |
| CN106745977A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 攀枝花钢企欣宇化工有限公司 | 纯水生产中产生的浓水回收处理方法 |
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