FR2991890A1

FR2991890A1 - Procede de traitement de dechet

Info

Publication number: FR2991890A1
Application number: FR1355490A
Authority: FR
Inventors: Georges Snoeck
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2013-12-20
Also published as: ES2435104A2; ES2435104R1; ES2435104B1; ES2435103R1; NL2010974A; ES2435103B1; BE1024034B1; NL2010975A; NL2010975C2; ES2435103A2; FR2991889A1; NL2010974C2

Abstract

Procédé pour traiter un premier déchet contenant des métaux lourds non inertés, selon lequel on forme un mélange comprenant le premier déchet et un second déchet contenant des métaux lourds inertés par un traitement de phosphatation, de manière à produire un troisième déchet contenant des métaux lourds inertés.

Description

Procédé de traitement de déchet L'invention concerne un procédé performant de traitement d'un déchet contenant des métaux lourds, tel que certaines boues de station d'épuration, qui a l'avantage remarquable d'utiliser un autre déchet contenant des métaux lourds préalablement inertés. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le traitement comprend la calcination du déchet. Les problèmes posés par les quantités sans cesse grandissantes de déchets à évacuer, traiter et stocker sont bien connus. Ces déchets sont d'origines multiples. Ils proviennent par exemple de stations d'épuration d'eau, du dragage ou curage des cours d'eau ou d'industries diverses et peuvent contribuer à la contamination de sols. Le cas des sédiments de curage des voies navigables est particulièrement préoccupant vu les quantités concernées et leur contamination par des polluants tels que des métaux lourds et des matières organiques. Une proportion importante des voies navigables du nord de l'Europe est actuellement obstruée par des boues qui y gênent la circulation des bateaux. Les conséquences économiques et environnementales, directes ou indirectes, en sont très importantes. Il est d'autre part notoire que cette situation préoccupante du réseau navigable est principalement due aux inconvénients des solutions actuelles pour le traitement et le stockage de déchets contaminés. En effet, un moyen commode d'évacuer les déchets consiste à les rejeter par bateau en mer ou à les acheminer dans des décharges. Toutefois, lorsque les déchets sont contaminés par des métaux lourds ou des matières organiques dangereuses (ce qui est généralement le cas avec les sédiments provenant du curage des voies navigables), ce moyen est évidemment inacceptable. Avant de pouvoir être stockés, les déchets doivent en effet être traités, afin de satisfaire aux tests de non toxicité. Il est également important de pouvoir les sécher de manière efficace et économique, afin de faciliter leur manipulation et stockage. L'invention vise à fournir un procédé pour le traitement de déchets qui soit plus économiquement avantageux et/ou techniquement plus performant que les procédés de l'art antérieur, en particulier les procédés décrits dans les demandes 30 de brevets SOLVAY WO 02/32817, WO 04/035490, WO 2005/100261 et WO 2007/080179, dont le contenu entier est ici incorporé par référence, à quelque fin que ce soit.

A cet effet, l'invention concerne un procédé pour traiter un premier déchet contenant des métaux lourds non inertes, caractérisé en ce que l'on forme un mélange comprenant le premier déchet et un second déchet contenant des métaux lourds inertes par un traitement de phosphatation, de manière à produire un troisième déchet contenant des métaux lourds inertes. Le mélange peut être homogène ou hétérogène. Il est de préférence essentiellement homogène. Le mélange formé peut comprendre d'autres ingrédients que le premier déchet et le second déchet, par exemple de l'eau et/ou un agent tensioactif, ou un comburant gazeux tel que de l'oxygène ou de l'air. Le mélange peut être obtenu par quelque moyen que soit. Il peut être obtenu au moyen d'un agitateur, par un exemple dans un mélangeur prévu à cet effet. Le mélange ne requiert pas nécessairement l'utilisation de moyens de dispersion mécanique; ainsi donc par exemple, le mélange peut être formé dans l'enceinte d'un four de calcination ou d'un incinérateur, dans lequel le premier déchet et le second déchet sont introduits séparément mais où les turbulences causées par le comburant gazeux, exacerbées par la température élevée régnant dans l'enceinte, suffisent amplement pour mélanger les deux déchets. Si l'on attend suffisamment, la simple mise en contact du premier déchet avec le second déchet dans le mélange peut suffire pour obtenir l'inertage de métaux lourds du premier déchet, et donc pour produire le troisième déchet. Toutefois, le temps d'attente pour obtenir l'effet désiré peut être très long si le mélange formé est maintenu dans des conditions défavorables, en particulier s'il est à la fois laissé à une faible température (inférieure à 80°C, par exemple) et à l'état sec. Ainsi donc, afin d'accélérer l'inertage des métaux lourds contenus dans le premier déchet, on procédera avantageusement au mélange du premier déchet et du second déchet par voie humide (en formant de préférence une pâte aqueuse avec les deux déchets), ou encore l'on maintiendra le mélange à une température élevée (supérieure à 200°C, par exemple); dans ce cas, si le premier déchet et/ou le second déchet contiennent de la matière organique et sont aussi mélangés à un comburant, l'inertage des métaux lourds s'accompagnera de la combustion au moins partielle de la matière organique, avec, pour peu que la température de combustion soit suffisamment élevée (supérieure à 400°C voire à 550°C, par exemple), la décomposition essentiellement complète de la matière organique en produits gazeux (principalement, du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau) et la formation de mâchefers et/ou de cendres volantes, résidus solides contenant des métaux lourds inertes et constituant avantageusement le troisième déchet selon l'invention. Métaux lourds lixiviables. Avantageusement plus de 10% en poids, éventuellement plus de 15% ou plus de 20% en poids, des métaux lourds contenus dans le premier déchet sont lixiviables dans l'acide acétique 0.5 M. Avantageusement au plus 10% en poids des métaux lourds contenus dans le second déchet sont lixiviables dans l'acide acétique 0.5 M. Avantageusement au plus 10% en poids des métaux lourds contenus dans le troisième déchet sont lixiviables dans l'acide acétique 0.5 M. La fraction pondérale lixiviable des métaux lourds contenus dans le second déchet est avantageusement au moins 2 fois inférieure, de préférence au moins 4 fois inférieure à la fraction pondérale lixiviable des métaux lourds contenus dans le premier déchet.

La fraction pondérale lixiviable des métaux lourds contenus dans le troisième déchet vaut avantageusement au plus la fraction pondérale lixiviable des métaux lourds contenus dans le second déchet, et de manière préférée en vaut au plus la moitié. Quantités du premier déchet et du second déchet.

La quantité pondérale du premier déchet vaut avantageusement au moins 10 %, de préférence au moins 20% et de manière particulièrement préférée au moins 40% de la quantité pondérale du second déchet. La quantité pondérale du premier déchet vaut au plus 200 %, de préférence au plus 100% et de manière particulièrement préférée au plus 60% de la quantité pondérale du second déchet. Mode particulier de réalisation de l'invention, s'agissant du traitement de phosphatation. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, on forme une pâte aqueuse comprenant le premier déchet et le second déchet, on fait mousser la pâte, on laisse maturer la pâte pendant au moins 12 heures puis on la sèche jusqu'à atteindre une siccité d'au moins 70%. Mode préféré de réalisation de l'invention, s'agissant du traitement de phosphatation. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, on co-calcine le premier déchet et le second déchet dans un four de calcination, au moins un produit de la co-calcination choisi parmi les mâchefers et les cendres volantes formant le troisième déchet contenant des métaux lourds inertés. Selon ce mode de réalisation préféré, il est avantageux que le premier déchet et le second déchet constituent ensemble dans le four de calcination un auto-combustible capable d'être calciné en l'absence d'un tiers combustible ayant un pouvoir calorifique inférieur plus élevé que celui de l'ensemble constitué par le premier déchet et le second déchet. Toujours selon ce mode de réalisation préféré, la co-calcination est réalisée à une température ou dans une plage de température entre 450°C et 1000°C. La co-calcination est avantageusement réalisée en atmosphère oxydante, en utilisant de préférence de l'air ambiant pour comburant. Post-traitement éventuel du troisième déchet. De manière avantageuse, on gâche le troisième déchet avec de l'eau, on ajoute éventuellement un liant hydraulique, puis on soumet l'ensemble comprenant le troisième déchet, l'eau et l'éventuel liant hydraulique à une prise et à un durcissement, de manière à former une masse solide. Description du premier déchet. Le premier déchet contient avantageusement de la matière organique, en une teneur habituellement égale à au moins 5%, de préférence au moins 10%, de manière particulièrement préférée au moins 20%, de manière tout particulièrement préférée au moins 40 %, de manière encore plus préférée au moins 60 %, et de la manière la plus préférée au moins 75%. Le cas échéant, le premier déchet contient de la matière organique en une teneur habituellement égale à au plus 95%, souvent au plus 90%. Le premier déchet contient avantageusement au moins un sel calcique.

De manière avantageuse, le premier déchet est une boue d'origine naturelle que l'on a au besoin séchée jusqu'à atteindre une siccité d'au moins 70%. Le premier déchet peut aussi être un déchet, en ce compris un déchet artificiel, sous forme solide. Le premier déchet préféré est une boue de station d'épuration que l'on a séchée jusqu'à atteindre une siccité d'au moins 80%, de préférence au moins 85%. Le premier déchet a avantageusement une siccité d'au moins 85 %, de préférence d'au moins 90%, et dans certains cas particuliers d'au moins 99%. Description du second déchet.

Le second déchet contient avantageusement de la matière organique, en une teneur habituellement égale à au moins 1%, de préférence au moins 2%, de manière particulièrement préférée au moins 5%, et parfois à au moins 40 %, à au moins 60 % ou à au moins 75%. Le cas échéant, le second déchet contient de la matière organique en une teneur habituellement égale à au plus 95%, de préférence à au plus 40% et de manière particulièrement préférée à au plus 20%. Le second déchet contient habituellement au moins un sel d'au moins un métal autre qu'un métal lourd, lequel sel comprend au moins un groupement mono- ou poly- phosphate répondant à la formule générale 0 P 0* 0* où x est un nombre entier nul ou strictement positif (x pouvant ainsi par exemple être égal à 1, 2 ou de 3 à 9) et où les (3 + x) atomes d'oxygène marqués d'un astérisque (0*) sont, indépendamment les uns des autres, liés à un atome d'hydrogène ou à un atome d'un métal autre qu'un métal lourd.

Le second déchet contient de préférence au moins un phosphate calcique comprenant au moins un groupement mono- ou poly- phosphate répondant à la formule générale 0* 0* où x est un nombre entier nul ou strictement positif et où les (3 + x) atomes d'oxygène marqués d'un astérisque (0*) sont, indépendamment les uns des autres, liés à un atome d'hydrogène ou à un atome d'un métal autre qu'un métal lourd, sous réserve qu'au moins l'un d'eux est lié à un atome de calcium; parfois, plusieurs atomes de métal sont liés aux atomes d'oxygène marqués d'un astérisque (0*) et tous sont des atomes de calcium. De préférence, le phosphate calcique est ou comprend un sel choisi parmi le dihydrogénophosphate de calcium [Ca(H2PO4)2], le phosphate « tricalcique TCP » [Ca9(PO4)61, les whitlockhites [en particulier, les whitlockhites répondant à la formule Ca9(Mg,Fe)(PO4)6(HPO4)] et les apatites [en particulier, les apatites répondant à la formule Ca10(PO4)6(OH,F,C1,Br)2 telle que l'hydroxyapatitel, les formes hydratées desdits sels, et leurs mélanges. De manière particulièrement préférée, le phosphate calcique est ou comprend le monohydrogénophosphate de calcium anhydre (aussi appelé monétite) et/ou un monohydrogénophosphate de calcium hydraté (en particulier, la brushite (CaHPO4.2H20). Egalement de manière particulièrement préférée, le phosphate calcique est ou comprend une whitlockhite répondant à la formule Ca9(Mg,Fe)(PO4)6(HPO4)- Toujours de manière particulièrement préférée, le phosphate calcique est ou comprend l'hydroxyapatite. Le poids du au moins un phosphate calcique contenu dans le second déchet, exprimé en équivalent phosphore et rapporté au poids de matière sèche du premier déchet, vaut avantageusement au moins 0.35 %, de préférence au moins 0.5 %, de manière particulièrement préférée au moins 0.7 %. Par ailleurs, le poids du au moins un phosphate calcique, exprimé en équivalent phosphore et rapporté au poids de matière sèche du premier déchet, vaut avantageusement au plus 5 %, de préférence au plus 3 %, de manière particulièrement préférée au plus 2 % et de manière tout particulièrement préférée de 0.7% à 2 %. Le traitement de phosphatation que l'on a appliqué au second déchet est de préférence un traitement à l'acide phosphorique; il est par ailleurs réalisé de préférence en milieu humide De manière avantageuse, le second déchet est une boue d'origine naturelle ou artificielle que l'on a au besoin séchée jusqu'à atteindre une siccité d'au moins 70%. Egalement de manière avantageuse, le second déchet est composé de sédiments provenant du curage d'un milieu aquatique, tel qu'un cours d'eau ou un plan d'eau stagnante. De préférence, le second déchet est une boue ayant une siccité originelle inférieure à 70% (i) que l'on a transformée à l'état de mousse en lui ajoutant de l'acide phosphorique, (ii) que l'on a fait maturer de manière à ce que la phosphatation se développe au sein de la mousse, puis (iii) que l'on a séché jusqu'à atteindre une siccité d'au moins 70%. - 7 - De manière particulièrement préférée, on a fait maturer la boue pendant un temps suffisant ti que pour convertir plus de 50%, de préférence plus 90% et de manière particulièrement préférée essentiellement 100 % de l'acide phosphorique en au moins un phosphate métallique. Le au moins un phosphate métallique est ou comprend avantageusement un phosphate calcique, en particulier un phosphate calcique comme décrit ci-avant. Le temps ti vaut avantageusement au moins 5 minutes, de préférence au moins 15 minutes, de manière particulièrement préférée au moins 1 heure, et de manière tout particulièrement préférée au moins 3 heures.

Egalement de manière particulièrement préférée, on a fait maturer la boue pendant un temps t2 suffisant que pour diviser au moins par 2, de préférence au moins par 4 et de manière particulièrement préférée au moins par 6, par le pourcentage en poids des métaux lourds lixiviables dans l'acide acétique 0.5 M que ladite boue contient, par rapport au pourcentage en poids des métaux lourds lixiviables dans l'acide acétique 0.5 M contenus dans la boue avant qu'on lui ajoute l'acide phosphorique. Toujours de manière particulièrement préférée, on a fait maturer la boue pendant un temps t3 suffisant pour qu'au plus 10%, de préférence au plus 7 % et de manière particulièrement préférée au plus 5%, en poids des métaux lourds contenus dans le second déchet soient lixiviables dans l'acide acétique 0.5 M. Le second déchet a avantageusement une siccité d'au moins 85 %, de préférence d'au moins 90% et, dans certains cas particuliers, elle vaut au moins 99%. Mode particulier de réalisation de l'invention.

Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, le procédé comprend en outre l'étape selon laquelle on produit le second déchet en appliquant le traitement de phosphatation à un déchet contenant des métaux lourds non inertés. La présente invention concerne également l'utilisation d'un déchet (appelé ci-avant le « second déchet ») contenant des métaux lourds inertés par un traitement de phosphatation comme agent d'inertage d'un autre déchet contenant des métaux lourds non inertés (appelé ci-avant le « premier déchet »). La présente invention concerne également une méthode pour former une masse solide pouvant servir à la construction d'une route, à la fabrication d'une brique ou à la préparation d'un béton, selon laquelle on gâche le « troisième déchet » avec de l'eau, on ajoute éventuellement un liant hydraulique, puis on soumet l'ensemble comprenant le troisième déchet, l'eau et l'éventuel liant hydraulique à une prise et à un durcissement, de manière à former la masse solide. Enfin, la présente invention concerne un produit fini, tel qu'une route, une brique ou un béton, comprenant la masse solide formée par la méthode comme décrite au paragraphe précédent, ou le procédé selon l'invention dans son mode de réalisation où le troisième déchet subit un post-traitement comme décrit ci-avant. AUTRES PRECISIONS CONCERNANT LA PRESENTE INVENTION.

Précisions relatives à la nature du premier et du second déchet. Le premier déchet et le second déchet peuvent, indépendamment l'un de l'autre, être : - issus de la décantation d'eaux usées d'origine industrielle ou urbaine, - issus de la décontamination de sols tels que ceux de certains sites industriels ; - des résidus de broyage d'automobiles - des cendres d'incinération - des sédiments provenant du curage de rivières, d'étangs, de puits ou d'égouts, et - des sédiments provenant du curage de voies navigables (p.ex. ports, lacs, fleuves, canaux). Une forme particulière de curage est le dragage. Le dragage doit être compris comme une opération d'une certaine envergure réalisée avec des outils lourds (pompe aspirante, drague, etc.), le curage désignant toute opération en milieu aquatique impliquant la mobilisation de matériaux, même d'origine végétale, par exemple dans un canal ou dans le lit mineur ou l'espace de mobilité d'un cours d'eau. On entend par cendres volantes les cendres de combustion qui sont entraînées par les fumées de combustion. Précisions relatives aux métaux lourds.

La teneur en métaux lourds d'un déchet est obtenue en ajoutant les teneurs en chacun des métaux lourds contenus dans le déchet. On entend désigner métal lourd, tout métal choisi parmi les métaux dont la masse spécifique est au moins égale à 5 g/cm3 (tels que le cadmium, le chrome, le cuivre, le mercure, le nickel, le plomb et le zinc), ainsi que parmi le béryllium, l'arsenic, le sélénium et l'antimoine. Teneur en As. Le premier déchet et le second déchet peuvent, indépendamment l'un de l'autre, contenir au moins 2 mg/kg, au moins 10 mg/kg ou au moins 20 mg/kg de matière sèche en As. Il peut contenir au plus 500 mg/kg en As. Teneur en Cd. Le premier déchet et le second déchet peuvent, indépendamment l'un de l'autre, contenir au moins 1 mg/kg, au moins 5 mg/kg ou au moins 10 mg/kg de matière sèche en Cd. Il peut contenir au plus 250 mg/kg en Cd. Teneur en Cr. Le premier déchet et le second déchet peuvent, indépendamment l'un de l'autre, contenir au moins 5 mg/kg, au moins 25 mg/kg ou au moins 50 mg/kg de matière sèche en Cr. Il peut contenir au plus 1000 mg/kg en Cr. Teneur en Hg. Le premier déchet et le second déchet peuvent, indépendamment l'un de l'autre, contenir au moins 0.1 mg/kg, au moins 0.5 mg/kg ou au moins 1 mg/kg de matière sèche en Hg. Il peut contenir au plus 25 mg/kg en Hg. Teneur en Cu. Le premier déchet et le second déchet peuvent, indépendamment l'un de l'autre, contenir au moins 5 mg/kg, au moins 25 mg/kg, au moins 100 mg/kg ou au moins 250 mg/kg de matière sèche en Cu. Il peut contenir au plus 1000 mg/kg en Cu ou au plus 10000 mg/kg en Cu.

Teneur en Pb. Le premier déchet et le second déchet peuvent, indépendamment l'un de l'autre, contenir au moins 5 mg/kg, au moins 25 mg/kg, au moins 100 mg/kg ou au moins 250 mg/kg de matière sèche en Pb. Il peut contenir au plus 1000 mg/kg en Pb ou au plus 10000 mg/kg en Pb. Teneur en Zn. Le premier déchet et le second déchet peuvent, indépendamment l'un de l'autre, contenir au moins 5 mg/kg, au moins 50 mg/kg, au moins 200 mg/kg, au moins 500 mg/kg ou au moins 1000 mg/kg de matière sèche en Zn. Il peut contenir au plus 10000 mg/kg en Zn ou au plus 50000 mg/kg en Zn. Teneur en Ni. Le premier déchet et le second déchet peuvent, indépendamment l'un de l'autre, contenir au moins 5 mg/kg, au moins 15 mg/kg ou au moins 30 mg/kg de matière sèche en Ni. Il peut contenir au plus 500 mg/kg en Ni. Les teneurs sont avantageusement mesurées par spectrométrie d'émission optique sur plasma à couplage inductif (ICP - OES).

Précisions relatives à la siccité des déchets. La siccité d'un échantillon d'un déchet est déterminée en calculant le - 10 - rapport entre les poids de l'échantillon après et avant un séjour de 4 heures dans une étuve maintenue à 100 °C. Précisions relatives aux boues. On entend désigner par boue, toute substance aqueuse contenant des matières solides en suspension. Elle peut être d'origine naturelle ou résulter de l'ajout d'eau à une substance solide pulvérulente, obtenue par exemple par broyage. Lorsque la boue est d'origine naturelle, elle contient de manière avantageuse des limons, des vases et des matières minérales en suspension (sables voire gravillons). Les boues provenant du curage des voies navigables ou de sols pollués constituent des exemples de boues naturelles auxquelles l'invention s'applique. D'autre part, les boues résultant de l'ajout d'eau à des cendres d'incinération ou à des résidus de broyage d'automobile sont des exemples de boues artificielles auxquelles l'invention s'applique. La largeur de la distribution granulométrique des particules en suspension dans la boue peut être très importante, par exemple de moins de 1 micron à plusieurs centaines de microns, voire plusieurs millimètres. Les boues contiennent souvent une teneur élevée en très fines particules. Il est fréquent que 10 % du poids de la boue séchée soit constitué de particules ayant un diamètre inférieur à 5 microns, tandis que le contenu en particules ayant un diamètre supérieur à 500 microns peut atteindre plusieurs pour-cent. D'autre part, les histogrammes de granulométrie de certaines boues ont la particularité d'être multimodaux, c'est à dire qu'ils présentent plusieurs pics. Précisions relatives au traitement de phosphatation à l'acide phosphorique. La quantité d'acide phosphorique à mettre en oeuvre dépend de la composition précise du déchet à traiter et notamment de la teneur en métaux lourds. En pratique, une quantité pondérale d'au moins 1 % (de préférence au moins 2 %) par rapport au poids de matière sèche est à mettre en oeuvre. Il est préférable que la quantité d'acide phosphorique soit inférieure à 15 %. Des quantités allant de 2 à 6 % conviennent en général bien.

Il est intéressant d'utiliser de l'acide phosphorique fortement dilué dans lequel on met en solution une source de phosphate économique, telle que certains minerais phosphatés contenant du P205 ou des résidus de calcination de farines animales, également riches en phosphates. Par exemple, en partant d'un acide dont la concentration correspond à 20 ml d'acide phosphorique à 85 % dilué dans 980 ml d'eau et en lui ajoutant des minerais phosphatés ou des farines animales calcinées, on obtient de manière très économique un acide convenant pour le procédé selon l'invention. On a observé que la phosphatation du déchet permet d'obtenir un déchet dans lequel des composés toxiques présents dans le déchet sont inertés. Pour le traitement à l'acide phosphorique en question, des siccités inférieures à 30 % ou dans certains cas 40 %, sont de préférence à éviter. Si la siccité est supérieure à 70 %, il est nécessaire dans certains cas d'ajouter de l'eau pour que la phosphatation puisse être faite de manière optimum. Dans une variante recommandée de ce traitement, on effectue un moussage du déchet, à la suite duquel il se présente sous forme d'une mousse (on entend par mousse, pour un produit de départ donné, un état de ce produit ayant une densité inférieure à celle du produit de départ). Le moussage permet de faciliter la manipulation ultérieure du déchet. En effet, les inventeurs ont observé qu'après une période de stockage variant typiquement de 2 à 7 jours, de préférence de 4 à 6 jours, durant laquelle le déchet, initialement à l'état de mousse, est laissé au repos à des températures extérieures usuelles (mais évitant le gel), sa consistance se rapproche de celle d'un corps solide pouvant être facilement manipulée par des engins de chantier tels que pelleteuses ou bulldozers tout en contenant encore beaucoup d'eau (typiquement jusqu'à 40 % en poids). Des mousses de densité faible sont apparues donner lieu aux meilleures consistances. La densité de la mousse doit habituellement être inférieure à 95 % de celle du déchet avant traitement. Des valeurs inférieures à 90 %, de préférence inférieures à 85 %, plus préférentiellement 80 %, sont avantageuses. On préfère que la densité ne descende pas en dessous de 30 %. Des valeurs comprises entre 60 et 75 % conviennent particulièrement bien.

Le moussage du déchet peut être effectué par toute technique de moussage connue adaptée au déchet à traiter. En général, la phosphatation du déchet au moyen d'acide phosphorique provoque un dégagement gazeux suffisant pour obtenir le moussage. S'il est insuffisant, le moussage peut notamment être obtenu par voie chimique par l'ajout de réactifs provoquant in situ un dégagement gazeux. On utilise dans un mode d'exécution préféré la réaction d'un acide tel que l'acide chlorhydrique, sulfurique ou phosphorique avec par exemple un carbonate pour obtenir le dégagement gazeux. On a observé qu'un dégagement gazeux d' H25 lors de la phosphatation améliore le moussage des boues. L'addition ou la présence de tensioactifs, qui stabilisent la mousse est également favorable. A cet égard, on a observé que certains acides humiques présents dans les boues issues du curage de voies navigables ont un effet - 12 - favorable sur le moussage, probablement dû à leur caractère tensioactif. En fonction du déchet traité il conviendra cependant éventuellement d'ajouter certains tensioactifs pour obtenir une mousse ayant une densité selon l'invention. La sélection du tensioactif le plus approprié et de la quantité à mettre en oeuvre se fera au cas par cas, de manière connue en soi. D'autre part, on préfère que le déchet soit soumis à une agitation mécanique, pour faciliter le moussage. L'intensité de l'agitation est choisie en fonction des conditions particulières d'utilisation du procédé selon l'invention. Il est avantageux que l'agitation mécanique ne soit pas trop intense. Le recours à des vis mélangeuses est en général à éviter car elles empêchent le plus souvent la formation de la mousse. L'utilisation de réacteurs tubulaires, qui sont des segments de tubes munis ou non de mélangeurs statiques, est recommandée. On les dimensionnera avantageusement de manière à y obtenir un temps de séjour compris entre 2 et 10 secondes. Dans chaque cas, l'agitation mécanique est réglée de manière à favoriser le moussage selon l'invention. Dans certains cas, il est préférable que le réactif provoquant le moussage soit additionné au déchet en amont de son passage au travers d'une pompe, laquelle provoquera l'agitation mécanique recherchée. Le recours à des mélangeurs statiques peut également être avantageux pour obtenir l'intensité d'agitation mécanique optimum.

L'étape de moussage comprend avantageusement une période de maturation. En effet, la réaction du déchet avec l'acide phosphorique et/ou tout autre réactif requiert un certain temps. On recommande que la durée de la période de maturation soit suffisante pour que 80 %, de préférence 90 %, plus préférentiellement 95 % des réactifs mis en oeuvre aient réagi. En général une période de 2 jours, de préférence 3 jours convient bien. Selon une variante avantageuse, le procédé comprend une étape de moussage et la mousse obtenue, ayant avantageusement été soumise à une maturation, est séchée. Dans la suite de la description, on désigne par « boue séchée » le produit obtenu à l'issue du séchage de la mousse. Ce produit n'est plus nécessairement à l'état de mousse, car la mousse a tendance à se densifier au cours de son séchage. La mousse est de préférence soumise à un traitement identique aux composts. Le compostage est une technique de traitement bien connue des déchets fermentescibles (susceptibles de fermentation) tels que des déchets verts. Elle consiste essentiellement à stocker le déchet pendant une longue durée au contact de l'air, à température ambiante extérieure, pour permettre la dégradation de matières organiques contenues dans le déchet et - 13 - l'élimination par percolation du liquide qu'il contient. L'utilisation, selon ce mode de réalisation de l'invention, des techniques apparentées au compostage pour sécher des boues moussées contenant des matières organiques - même non fermentescibles- et des métaux lourds permet d'atteindre de manière surprenante des siccités importantes de manière très économique. La consommation d'énergie lors de la calcination ultérieure éventuelle de la mousse est de ce fait réduite. Le séchage de la mousse par des techniques apparentées au compostage permet même de supprimer l'étape de calcination lorsque la dégradation des matières organiques qui est obtenue est suffisante.

Au cours du séchage, le déchet est avantageusement entreposé pendant une période suffisamment longue pour que l'eau puisse s'évacuer spontanément, sous l'action de la gravité. Une période de séchage supérieure à 24 heures est souvent nécessaire. On préfère que le séchage dure au moins 48 heures. Un séchage pendant plus d'un mois est apparu inutile. En pratique, des durées de séchage comprises entre une et deux semaines conviennent bien. Comme exposé ci-dessus, lorsque le déchet se présente sous la forme d'une mousse, le séchage est plus aisé et plus efficace. En effet, la consistance améliorée de la mousse séchée permet sa manipulation de masse par des engins de chantier courants et notamment permet de la retourner pendant le compostage.

Cela permet d'atteindre plus rapidement les siccités souhaitées. Selon une variante recommandée de ce mode de réalisation, le séchage est réalisé dans des conditions telles qu'après 12 jours de séchage, la mousse séchée atteigne une siccité dépassant 65 %, de préférence 70 %. Le séchage peut être réalisé directement sur le sol. Cependant, dans un mode d'exécution avantageux du procédé selon l'invention, on dispose la mousse sur une couche de sable. Dans ce mode d'exécution, on préfère que la couche de sable soit elle-même placée sur une membrane imperméable à l'eau, afin d'éviter la contamination du sol par les métaux lourds et de permettre la récupération de l'eau issue de la boue phosphatée pendant le compostage. Des membranes en matière plastique, par exemple du polyéthylène ou du PVC, conviennent bien. Le séchage peut se faire à l'air libre, à l'extérieur, sans se prémunir contre l'action des pluies et les pleines variations de température, à condition que celle-ci reste supérieure à 0°C. Il est néanmoins préférable d'utiliser un système de séchage confiné, tel que tunnel de compostage. De tels tunnels de compostage sont bien connus dans le domaine du traitement industriel de déchets organiques - 14 - susceptibles de fermentation. Le tunnel de compostage est avantageusement équipé de systèmes de circulation d'air et de systèmes de collecte et traitement des gaz émis, tels que du sulfure d'hydrogène. Le sulfure d'hydrogène est de préférence récupéré et par exemple traité sur un biofiltre ou réinjecté lors d'une éventuelle calcination. On préfère que le tunnel de compostage comprenne une couche de sable disposée sur une membrane imperméable à l'eau. Précisions relatives à la calcination. La calcination est destinée à détruire la matière organique contenue dans le premier déchet et/ou dans le second déchet. La matière organique peut par exemple comprendre des hydrocarbures apolaires, des hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques (mono- ou polycycliques) et des solvants halogénés. La calcination est généralement réalisée à une température supérieure à 450°C, afin que la matières organique soit suffisamment détruite. Il convient d'éviter une température excessive, qui aurait pour résultat de vaporiser une partie des métaux lourds. En pratique, la température de calcination est inférieure à 1000°C. De préférence, la température de calcination est supérieure à 500°C et inférieure à 800°C. Afin de détruire particulièrement bien la matières organique et volatiliser le moins possible de métaux lourds, il est spécialement avantageux que la température de calcination soit comprise entre 550°C et 750°C.

On a observé que, de manière avantageuse, la calcination est effectuée sous atmosphère contrôlée. A cet effet, dans une forme de réalisation particulière du procédé selon l'invention, cette atmosphère est oxydante. Cette variante facilite la prise du mortier éventuel subséquent, tel que décrit ci-dessous. Dans ce cas, on peut utiliser par exemple de l'air ambiant. Il faut alors veiller à ce que de l'air soit disponible en suffisance dans le four. Dans une autre forme de réalisation particulière, l'atmosphère est réductrice. Cette forme de réalisation est notamment avantageuse en ce qu'elle inhibe la formation du chrome VI.

La durée de la calcination dépend de la composition de déchet à traiter et de la disposition de la matière dans le four de calcination. Elle doit également être suffisante pour détruire la matière organique. Précisions relatives au post-traitement du troisième déchet. Le produit issu de l'étape de calcination peut être gâché avec de l'eau puis soumis à une prise et un durcissement. Dans ce mode de réalisation, on incorpore de préférence à l'eau de gâchage un additif réducteur. A titre - 15 - d'exemple, cet additif peut être sélectionné parmi le fer, le manganèse, les composés du fer (II), les composés du manganèse (II) et les sels réducteurs des métaux alcalins. Le sulfite de sodium est préféré. L'agent réducteur est avantageusement additionné en une quantité pondérale comprise entre 0,1 et 1 % du poids de matières sèches contenues dans la boue. Lors de l'étape de calcination, certaines boues, en particulier celles qui sont riches en calcite, donnent lieu à la formation de matériaux pouzzolaniques. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'ajouter un liant hydraulique pour provoquer la prise et le durcissement.

Lorsqu'un liant hydraulique est nécessaire pour assurer la prise et le durcissement, sa constitution précise est peu critique. Il est communément constitué de ciment Portland. Des matériaux pouzzolaniques tels que des cendres de combustion de charbon peuvent également convenir. Il faut ajouter, lors du mélange du liant hydraulique avec le produit de la calcination destiné à former un mortier, une quantité d'eau de gâchage suffisante pour obtenir une pâte plastique. La quantité de liant hydraulique à mettre en oeuvre dépend de divers paramètres, en particulier du liant hydraulique sélectionné, de la composition de la boue et des propriétés recherchées pour le produit final du procédé de traitement selon l'invention, notamment sa résistance mécanique. En pratique, on recommande souvent de mettre en oeuvre une quantité pondérale de liant supérieure à 1 % du poids des cendres de calcination. Selon l'invention, il est souhaitable que le poids du liant hydraulique soit inférieur à 50 % et n'excède pas de préférence 30 %. Dans une variante avantageuse du procédé selon l'invention, on met en oeuvre une quantité pondérale de liant hydraulique supérieure à 2 % et inférieure à 20 % du produit de la calcination. La forme de la masse solide obtenue à l'issue du durcissement, qui peut durer plusieurs jours, est celle sous laquelle le mortier a été façonné. Elle peut comprendre par exemple des briquettes ou des blocs sphériques ou prismatiques.

Elle est compacte, sensiblement exempte d'inclusions gazeuses et présente de ce fait de bonnes propriétés mécaniques, notamment une dureté et une résistance aux chocs suffisantes pour permettre sa manutention et son stockage sans difficultés. La masse solide et compacte obtenue à l'issue du durcissement respecte avantageusement les normes de toxicité sur les lixiviats extraits selon des procédures sévères telles que celles définies par les normes « TL » ou « NEN ». - 16 - Le test français de triple lixiviation « TL » est décrit dans la norme française XPX 31 -210. Le protocole du test consiste à broyer la matière de manière à pouvoir la passer au travers d'un tamis de 4 mm Cette matière broyée est soumise à une triple lixiviation avec de l'eau déminéralisée, dans un rapport liquide/solide égal à 10, sous agitation constante. A l'issue de chaque lixiviation on mesure la teneur du liquide en les métaux lourds. Le test néerlandais « NEN » consiste, quant à lui, à broyer finement l'échantillon (sous 4 mm) et lui ajouter de l'eau dans un rapport eau : solide de 10. Il est alors maintenu trois heures à pH 7, puis également trois heures à pH 4 (ce qui est le pH minimum de l'eau de pluie). L'ajustement du pH se fait en continu à l'aide d'une solution 1N d'acide nitrique (acide non complexant). Le contenu de la phase liquide en métaux lourds est alors déterminé par analyse. Selon le test américain TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure), on prend 100g de matière solide, passée au tamis de 9,5 mm et on met l'échantillon en contact pendant 18 heures avec 2000 ml de solution à 5,7 g/1 CH3COOH.

Claims

REVENDICATIONS1 - Procédé pour traiter un premier déchet contenant des métaux lourds non inertes, caractérisé en ce que l'on forme un mélange comprenant le premier déchet et un second déchet contenant des métaux lourds inertes par un traitement de phosphatation, de manière à produire un troisième déchet contenant des métaux lourds inertes.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - plus de 10% en poids des métaux lourds contenus dans le premier déchet sont lixiviables dans l'acide acétique 0.5 M ; - au plus 10% en poids des métaux lourds contenus dans le second déchet sont lixiviables dans l'acide acétique 0.5 M ; et - au plus 10% en poids des métaux lourds contenus dans le troisième déchet sont lixiviables dans l'acide acétique 0.5 M.
3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fraction pondérale lixiviable des métaux lourds contenus dans le second déchet est au moins 4 fois inférieure à la fraction pondérale lixiviable des métaux lourds contenus dans le premier déchet.
4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fraction pondérale lixiviable des métaux lourds contenus dans le troisième déchet vaut au plus la moitié de la fraction pondérale lixiviable des métaux lourds contenus dans le second déchet.
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité pondérale du premier déchet vaut au moins 20% et au plus 100% de la quantité pondérale du second déchet.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on forme une pâte aqueuse comprenant le premier déchet et le second déchet, on fait mousser la pâte, on laisse maturer la pâte pendant au moins 12 heures puis on la sèche jusqu'à atteindre une siccité d'au moins 70%.
7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé- 18 - en ce que l'on co-calcine le premier déchet et le second déchet dans un four de calcination, au moins un produit de la co-calcination choisi parmi les mâchefers et les cendres volantes formant le troisième déchet contenant des métaux lourds inertés.
8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier déchet et le second déchet constituent ensemble dans le four de calcination un auto-combustible capable d'être calciné en l'absence d'un tiers combustible ayant un pouvoir calorifique inférieur plus élevé que celui de l'ensemble constitué par le premier déchet et le second déchet.
9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier déchet contient de la matière organique en une teneur égale à au moins 75%.
10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier déchet est une boue de station d'épuration que l'on a séchée jusqu'à atteindre une siccité d'au moins 80%.
11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second déchet contient de la matière organique en une teneur égale à au moins 2% et à au plus 20%.
12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second déchet contient au moins un phosphate calcique, ledit phosphate calcique étant ou comprenant un sel choisi parmi le dihydrogénophosphate de calcium [Ca(H2PO4)2], le phosphate « tricalcique TCP » [Ca9(PO4)61, les whitlockhites et les apatites, les formes hydratées desdits sels, et leurs mélanges, et que le poids du au moins un phosphate calcique contenu dans le second déchet, exprimé en équivalent phosphore et rapporté au poids de matière sèche du premier déchet, vaut au moins 0.35 % et au plus 5 %.
13 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second déchet est une boue d'origine naturelle composée de sédiments provenant du curage d'un milieu aquatique, tel qu'un cours d'eau ou un plan d'eau stagnante.
14 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,- 19 - caractérisé en ce que le second déchet est une boue d'origine naturelle ou artificielle ayant une siccité originelle inférieure à 70% (i) que l'on a transformée à l'état de mousse en lui ajoutant de l'acide phosphorique, (ii) que l'on a fait maturer de manière à ce que la phosphatation se développe au sein de la mousse, puis (iii) que l'on a séché jusqu'à atteindre une siccité d'au moins 70%.
15 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape selon laquelle on produit le second déchet en appliquant le traitement de phosphatation à un déchet contenant des métaux lourds non inertés.
16 - Utilisation d'un déchet contenant des métaux lourds inertés par un traitement de phosphatation comme agent d'inertage d'un autre déchet contenant des métaux lourds non inertés.
17 - Méthode pour former une masse solide pouvant servir à la construction d'une route, à la fabrication d'une brique ou à la préparation d'un béton, selon laquelle on gâche avec de l'eau le troisième déchet produit par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, on ajoute éventuellement un liant hydraulique, puis on soumet l'ensemble comprenant le troisième déchet, l'eau et l'éventuel liant hydraulique à une prise et à un durcissement, de manière à former la masse solide.
18 - Produit fini, tel qu'une route, une brique ou un béton, comprenant la masse solide formée par la méthode selon la revendication 17.