FR3079228A1 - Procede de reduction simultanee de n, p, s dans la matiere organique et dispositif de traitement de la matiere organique - Google Patents

Procede de reduction simultanee de n, p, s dans la matiere organique et dispositif de traitement de la matiere organique Download PDF

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Abstract

L invention concerne un procédé de réduction simultanée des éléments chimiques N, P, S présents dans une matière organique (11), comprenant les étapes suivantes : • première étape de traitement thermique de la matière organique (11) dans une unité de traitement thermique (12) formant un hydrolysat (13), • deuxième étape de formation de gypse (14) par précipitation de l'élément chimique S présent sous forme d'ion sulfate dans l'hydrolysat (13) dans un dispositif de précipitation (9), • troisième étape de formation de struvite (16) par précipitation de l'élément N présent sous forme d'ammonium et de l'élément P présent sous forme d'ion phosphate et d'un élément Mg présent sous forme d'ion magnésium dans l'hydrolysat (13) dans le dispositif de précipitation (9), • quatrième étape d'alimentation d'un dispositif de digestion anaérobie (8) avec l'hydrolysat (13) duquel le gypse (14) et la struvite (16) ont été au moins partiellement prélevés. L'invention concerne aussi un dispositif de traitement de la matière organique.

Description

PROCEDE DE REDUCTION SIMULTANEE DE N, P, S DANS LA MATIERE ORGANIQUE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE LA MATIERE ORGANIQUE
L’invention se situe dans le domaine de traitement thermique de la matière organique, des biodéchets et plus particulièrement des boues primaires, mixtes ou biologiques des stations d’épuration municipales et industrielles.
Dans cette demande, l’invention sera présentée dans le cas de boues issues d’une station d’épuration. Néanmoins, l’invention s’applique à tout type de déchets organiques.
Les boues issues des stations d’épuration contiennent différents éléments chimiques dont l’azote N, le phosphore P et le soufre S. Ces éléments chimiques peuvent faire partie de nutriments faisant l’objet d’une récupération en vue d’une valorisation ultérieure, par exemple sous forme d’engrais, et/ou peuvent être non-souhaités.
Le soufre n’est pas désirable. Présent dans les boues, il va se libérer dans le digesteur anaérobie, en plus du biogaz, en tant que co-produit sous forme de sulfure d’hydrogène H2S qui est toxique et a une odeur nauséabonde. Généralement, une phase de désulfuration en aval du procédé de traitement doit avoir lieu pour éliminer, ou tout au moins réduire, ce composé indésirable. Une autre alternative consiste à ajouter du chlorure ferrique dans le digesteur anaérobie ou en amont de la digestion pour faire précipiter le sulfate afin qu’il ne soit pas disponible à une transformation en H2S dans le digesteur.
La problématique du phosphore est la protection du digesteur. Après la digestion, lors du transfert des boues, il va se produire un dégazage de dioxyde de carbone résultant en une augmentation assez brusque du pH. En présence de magnésium, ammonium et phosphate dans des conditions équimolaires, cela peut conduire à une réaction de précipitation de struvite non souhaitée car la struvite peut boucher les tuyauteries et peut détruire les pompes.
Quand on alimente un digesteur avec des boues, l’azote est libéré en acides aminés. L’azote est réduit et libéré sous forme d’azote ammoniacal. Le problème est qu’avec un pré-traitement thermique en amont, beaucoup d’azote est libéré, qui se transforme en partie sous forme de NH4 + et NH3 soluble. Ce dernier est inhibiteur pour les populations méthanogènes présentes dans le digesteur anaérobie à partir d’une certaine concentration (60 - 80 mg/L). Il faut alors opérer une mutation de populations qui va prendre plusieurs mois de stabilisation.
Par ailleurs, les retours de digestion en tête de station sont très chargés en azote. Cela nécessite une surconsommation en oxygène pour l’évacuation de l’ammoniac en di-azote. Il en résulte une augmentation de la consommation énergétique de la station.
Il existe des procédés de traitement de boues, mais chacun d’eux se concentre sur la réduction d’un élément chimique à la fois, c’est-à-dire le phosphore ou l’azote ou le soufre.
Par exemple, un procédé de dé-ammonification permet de traiter les concentrations d’ammonium générées par la digestion anaérobie des boues en tête de station. Il s’agit d’un procédé de traitement en aval de la digestion anaérobie. Comme indiqué précédemment, ce traitement n'empêche pas la mutation de la population microbienne en raison de la toxicité du NH3 dans le digesteur en présence d’un pré-traitement thermique des boues. Ce dernier est connu pour augmenter la teneur en ammonium dans les boues digérées lors du traitement des boues biologiques.
Une autre technologie consiste à réduire le phosphore en aval du digesteur. Il existe alors un risque de précipitation de struvite non contrôlée pouvant avoir des effets néfastes dans le digesteur ou dans les tuyaux de l’installation.
Enfin le sulfure d’hydrogène formé peut être traité biologiquement ou chimiquement. Ce traitement a lieu sur le biogaz produit par le digesteur. Une autre possibilité est d’injecter du chlorure ferrique dans le digesteur.
Mais cela n'empêche pas les bactéries sulfato-réductrices de consommer du carbone, qui peut être en compétition avec les populations méthanogènes en cas de forte teneur en sulfate dans les boues entrantes.
Autrement dit, il est nécessaire de mettre en œuvre plusieurs technologies de traitement et plusieurs installations pour la réduction de chacun des éléments chimiques N, P, S dans les boues, ce qui augmente considérablement le coût d’un tel procédé de traitement des boues.
Par ailleurs, on peut noter que l’art antérieur prévoit une technologie de traitement des espèces chimiques après leur formation dans le digesteur. L’art antérieur traite le problème de façon curative plutôt que d’agir en prévention.
L’invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de réduction simultanée des éléments chimiques N, P, S présents dans une matière organique, comprenant les étapes suivantes :
• première étape de traitement thermique de la matière organique dans une unité de traitement thermique formant un hydrolysat, • deuxième étape de formation de gypse par précipitation de l’élément chimique S présent sous forme d’ion sulfate dans l’hydrolysat dans un dispositif de précipitation, • troisième étape de formation de struvite par précipitation de l’élément N présent sous forme d’ammonium et de l’élément P présent sous forme d’ion phosphate et d’un élément Mg présent sous forme d’ion magnésium dans l’hydrolysat dans le dispositif de précipitation, • quatrième étape d’alimentation d’un dispositif de digestion anaérobie avec l’hydrolysat duquel le gypse et la struvite ont été au moins partiellement prélevés.
Ce procédé de traitement des boues permet la réduction simultanée des éléments chimiques N, P, S en amont du digesteur. Ce procédé représente une action préventive directement après le traitement thermique des boues quand l’hydrolysat (i.e. boues hydrolysées) issu du traitement thermique est encore très fluide dû à sa faible viscosité à ce stade du traitement, facilitant ainsi son mélange, pompage et aération.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention comprend avant la deuxième et la troisième étapes une étape d’addition dans le dispositif de précipitation d’au moins un agent de précipitation, préférentiellement un oxyde de calcium et magnésium, et encore préférentiellement la chaux magnésienne. L’oxyde de calcium et magnésium constitue un seul additif et permet une co-précipitation et/ou une précipitation séquentielle du phosphate et du sulfate.
Selon un autre mode de réalisation, la deuxième étape et la troisième étape se réalisent dans un seul réacteur dans le dispositif de précipitation ou bien la deuxième étape se réalise dans un premier réacteur et la troisième étape se réalise dans un deuxième réacteur dans le dispositif de précipitation. Cela permet de contrôler la précipitation de chaque espèce ainsi obtenue.
Selon un mode particulier de l’invention, la deuxième étape et la troisième étape sont réalisées de façon simultanée. Cela permet de travailler en mode continu.
Avantageusement, l’étape d’addition du au moins un agent de précipitation dans le dispositif de précipitation est caractérisée en ce que la quantité d’agent de précipitation est calculée en fonction d’une mesure du pH dans le dispositif de précipitation. Cela permet de contrôler l’addition de l’agent de précipitation pour l’introduire en quantité adéquate dans le dispositif de précipitation.
Avantageusement, l’étape d’addition du au moins un agent de précipitation dans le dispositif de précipitation est caractérisée en ce que la quantité d’agent de précipitation est calculée en fonction d’une mesure de la concentration de l’ion ammonium dans le dispositif de précipitation. Cela permet également de contrôler l’addition de l’agent de précipitation pour l’introduire en quantité adéquate dans le dispositif de précipitation.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le procédé comprend une étape d’addition d’un sel de phosphate si la concentration de l’ion ammonium mesurée dans le dispositif de précipitation est supérieure à une concentration prédéfinie. Cette étape permet de réduire la concentration de l’ion ammonium s’il s’avère être en excès.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé selon l’invention peut comprendre une étape d’échange de chaleur issue de l’hydrolysat après la première étape de traitement thermique, et dirigée en aval du dispositif de précipitation. Cette étape de récupération de chaleur permet de réchauffer le flux de boues en aval du dispositif de précipitation et entrant dans le dispositif de digestion anaérobique si celui-ci a été trop refroidi pendant les étapes de précipitation de gypse et de struvite.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé selon l’invention comprend une étape de digestion anaérobie, cette étape de digestion anaérobie formant des boues digérées destinées à alimenter l’unité de traitement thermique en matière organique, et se réalisant dans un dispositif de digestion anaérobie. La digestion anaérobie après un traitement thermique et précipitation permet d’augmenter la production du biogaz par rapport à une digestion standard du fait qu’il y a moins de compétition entre les bactéries méthanogènes et sulfato-réductrices.
L’invention concerne aussi un procédé de réduction simultanée des éléments chimiques N, P, S présents dans une matière organique, comprenant :
• une unité de traitement thermique, destiné à recevoir la matière organique et former un hydrolysat, • un dispositif de précipitation en sortie de l’unité de traitement thermique, et configuré de sorte que, quand le dispositif de réduction opère,
- du gypse se forme par précipitation d’un élément chimique S sous forme d’ion sulfate présent dans un hydrolysat issu de l’unité de traitement thermique, et
- de la struvite se forme par précipitation d’un élément N présent dans l’hydrolysat sous forme d’ammonium et d’un élément P présent dans l’hydrolysat sous forme d’ion phosphate et d’un élément Mg présent dans l’hydrolysat sous forme d’ion magnésium, • un dispositif de digestion anaérobie en sortie du dispositif de précipitation et configuré à être alimenté par l’hydrolysat duquel le gypse et la struvite ont été au moins partiellement prélevés.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de précipitation peut comprendre un réacteur configuré de sorte que, quand le dispositif opère, du gypse se forme dans le réacteur par précipitation d’un élément chimique S sous forme d’ion sulfate présent dans l’hydrolysat issu de l’unité de traitement thermique, et de la struvite se forme dans le réacteur par précipitation d’un élément N présent dans l’hydrolysat sous forme d’ammonium et d’un élément P présent dans l’hydrolysat sous forme d’ion phosphate et d’un élément Mg présent dans l’hydrolysat sous forme d’ion magnésium.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de précipitation peut comprendre un premier réacteur configuré de sorte que, quand le dispositif de réduction opère, du gypse se forme dans le premier réacteur par précipitation d’un l’élément chimique S sous forme d’ion sulfate présent dans l’hydrolysat issu de l’unité de traitement thermique, et un deuxième réacteur configuré de sorte que, quand le dispositif de réduction opère, de la struvite se forme dans le deuxième réacteur par précipitation d’une l’élément N présent dans l’hydrolysat sous forme d’ammonium et d’un élément P présent dans l’hydrolysat sous forme d’ion phosphate et d’un élément Mg présent dans l’hydrolysat sous forme d’ion magnésium.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif selon l’invention comprend un injecteur relié au dispositif de précipitation configuré pour additionner, dans le dispositif de précipitation, au moins un agent de précipitation, préférentiellement un oxyde de calcium et magnésium, et encore préférentiellement de la chaux magnésienne.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif peut comprendre un pH-mètre configuré pour mesurer le pH dans le dispositif de précipitation et un doseur du au moins un agent de précipitation configuré pour additionner le au moins un agent de précipitation dans le dispositif de précipitation en fonction de la mesure de pH dans le dispositif de précipitation.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif peut comprendre un dispositif de mesure de la concentration d’ammonium dans le dispositif de précipitation et un doseur du au moins un agent de précipitation configuré pour additionner le au moins un agent de précipitation dans le dispositif de précipitation en fonction de la concentration d’ammonium dans le dispositif de précipitation.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif peut comprendre un injecteur de sel de phosphate relié au dispositif de précipitation de sorte à additionner du sel de phosphate dans le dispositif de précipitation si la concentration de l’ion ammonium mesurée dans le dispositif de précipitation est supérieure à une concentration prédéfinie.
Avantageusement, le dispositif selon l’invention peut comprendre un échangeur de chaleur entre l’unité de traitement thermique et le dispositif de précipitation, et/ou entre le dispositif de digestion anaérobie et le dispositif de précipitation, configuré pour récupérer la chaleur issue de l’hydrolysat après la première étape de traitement thermique, et/ou pour récupérer la chaleur issue du dispositif de digestion anaérobie, et pour diriger la chaleur vers le dispositif de précipitation.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif de digestion anaérobie comprend une entrée en connexion avec une sortie du dispositif de précipitation et une sortie en connexion avec une entrée de l’unité de traitement thermique en matière organique. Ou bien le dispositif de digestion anaérobie comprend un premier digesteur anaérobie comprenant une entrée en connexion avec la sortie du dispositif de précipitation et un deuxième digesteur anaérobie comprenant une sortie en connexion avec une entrée de l’unité de traitement thermique en matière organique.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d’un mode de réalisation donné à titre d’exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel :
- la figure 1 représente schématiquement les étapes du procédé de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique selon l’invention,
- la figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation d’un dispositif de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique comprenant un seul réacteur de précipitation selon l’invention,
- la figure 3 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique comprenant deux réacteurs de précipitation selon l’invention,
- la figure 4 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique selon l’invention,
- la figure 5 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique selon l’invention,
- la figure 6 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique selon l’invention,
- la figure 7 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique selon l’invention,
- la figure 8 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique selon l’invention.
Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.
La figure 1 représente schématiquement les étapes du procédé de réduction simultanée de N, P, S dans une matière organique 11 selon l’invention. Selon l’invention, le procédé comprend une première étape 101 de traitement thermique de la matière organique 11 dans une unité de traitement thermique 12 formant un hydrolysat 13. Le procédé comprend une deuxième étape 102 de formation de gypse 14 par précipitation de l’élément chimique S présent sous forme d’ion sulfate dans l’hydrolysat 13 dans un dispositif de précipitation 9, et une troisième étape 103 de formation de struvite 16 par précipitation de l’élément N présent sous forme d’ammonium et de l’élément P présent sous forme d’ion phosphate et d’un élément Mg présent sous forme d’ion magnésium dans l’hydrolysat 13 dans le dispositif de précipitation 9. Enfin le procédé comprend une quatrième étape 104 d’alimentation d’un dispositif de digestion anaérobie 8 avec l’hydrolysat 13 duquel le gypse 14 et la struvite 16 ont été au moins partiellement prélevés.
Le procédé selon l’invention permet ainsi de former du gypse et de la struvite, et donc de réduire la quantité de l’élément phosphore et des éléments azote et soufre présent dans l’hydrolysat. Il en résulte une diminution de la production de sulfure d’hydrogène dans le biogaz formé dans le digesteur anaérobie, du fait de la réduction de l’activité des bactéries sulfato-réductrices via la réduction de l’ion sulfate dans l’hydrolysat qui alimente le digesteur anaérobie. Il est aussi possible de contrôler la quantité d’azote restant que l’on souhaite diriger vers le dispositif de digestion anaérobie.
Avant la deuxième et la troisième étapes 102, 103, le procédé comprend une étape 105 d’addition dans le dispositif de précipitation 9 d’au moins un agent de précipitation 19, 20. Cet agent de précipitation est un réactif qui participe à la ou les réactions chimiques permettant la précipitation du gypse et de la struvite. Bien que d’autres agents de précipitation sont possibles (NaOH, MgCI2 par exemple), préférentiellement cet agent de précipitation est un oxyde de calcium et magnésium, et encore préférentiellement cet agent de précipitation est la chaux magnésienne de formule CaOMgO.
Le gypse, de formule CaSO4, se forme par la réaction :
Ca2+ + SO42’ + 2H2O CaSO4 + 2H2O
La struvite, de formule MgNH4PO4.6H2O, se forme par la réaction : Mg2+ + NH4+ + PO43’ + 6H2O MgNH4PO4.6H2O
L’addition de la chaux magnésienne en tant qu’agent de précipitation offre l’avantage d’ajouter un seul agent de précipitation. La chaux magnésienne contient à la fois l’élément calcium et l’élément magnésium, tous deux nécessaires pour les réactions de précipitation du gypse et de la struvite. Par la suite, il en résulte aussi l’avantage de n’avoir à doser qu’un seul agent de précipitation.
On peut aussi noter que l’ion magnésium présent dans l’hydrolysat est soit déjà présent dans l’hydrolysat et/ou issu de l’agent de précipitation.
Par ailleurs, la deuxième étape et la troisième étape peuvent se réaliser dans un seul réacteur dans le dispositif de précipitation 9 ou bien la deuxième étape peut se réaliser dans un premier réacteur 15 et la troisième étape peut se réaliser dans un deuxième réacteur 17 dans le dispositif de précipitation 9.
De plus, la deuxième étape 102 et la troisième étape 103 peuvent se réaliser de façon simultanée. Nous parlons alors de co-précipitation de gypse et struvite. Toutefois, la précipitation du gypse et de la struvite peut se réaliser de façon séquentielle.
L’addition de chaux magnésienne présente en outre l’avantage de contribuer à l’alcalinité dans le digesteur anaérobie du fait que les ions calcium en excès vont se combiner avec du dioxyde de carbone dissous pour produire du carbonate de calcium (CaCO3).
Comme l’agent de précipitation est la chaux magnésienne, il n’y a pas d’addition de MgCI2 comme cela est souvent le cas dans les procédés de précipitation de struvite de l’art antérieur. Cela permet d’empêcher l’accumulation de dichlore (Cl2) dans le digesteur anaérobie, qui est toxique et génère des problèmes de corrosion dans le réservoir en contact avec des eaux usées à fort contenu en chlorite.
L’étape 105 d’addition de l’agent de précipitation 19 (préférentiellement la chaux magnésienne) dans le dispositif de précipitation 9 peut être caractérisée en ce que la quantité d’agent de précipitation 19 est calculée (étape 106) en fonction d’une mesure du pH dans le dispositif de précipitation 9. La chaux magnésienne CaOMgO apporte à la solution dans le dispositif de précipitation 9 le pH requis, ainsi que les ions Ca2+ et Mg2+. Avec la précipitation du gypse et de la struvite, le pH va diminuer. Ainsi, l’introduction de chaux magnésienne (ou plus généralement d’oxyde de calcium et magnésium) peut être contrôlée par une mesure de pH, continue ou semi-continue, dans le dispositif de précipitation.
L’étape 105 d’addition de l’agent de précipitation 19 (préférentiellement la chaux magnésienne) dans le dispositif de précipitation 9 peut aussi être caractérisée en ce que la quantité d’agent de précipitation 19 est calculée (étape 107) en fonction d’une mesure de la concentration de l’ion ammonium dans le dispositif de précipitation 9. Il est ainsi possible de contrôler l’addition d’oxyde de calcium et magnésium avec une mesure, continue ou semi-continue, de l’ion ammonium NH4 + dans le dispositif de précipitation 9 et en appliquant un ratio molaire NH4+ : PO42' : Mg2+ de 1 : 1 : (1-3) et en maintenant le pH dans une gamme comprise entre
7,5 et 9,5.
Le procédé peut comprendre une étape 108 d’addition d’un sel de phosphate 20 (par exemple du phosphate de potassium) si la concentration de l’ion ammonium mesurée dans le dispositif de précipitation 9 est supérieure à une concentration prédéfinie. Le procédé selon l’invention ne se base pas seulement sur la réduction de l’élément P dans l’hydrolysat, mais aussi sur la réduction simultanée de l’élément N pour obtenir la concentration finale en N, P et S requise. En procédant ainsi, il n’est pas nécessaire d’avoir recours à une mutation de populations microbiennes coûteuse en temps. De plus, cela permet de réduire la quantité de NH3 + et PO42' qui sont retournés en tête de station. Cela permet de réduire les besoins en aération des bassins d’aération. Enfin, le procédé selon l’invention permet le couplage d’un traitement thermique et d’une digestion anaérobie sans problème de toxicité liée au NH3.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le procédé peut comprendre une étape 109 d’échange de chaleur issue de l’hydrolysat 13 après la première étape 101 de traitement thermique, et dirigée en aval du dispositif de précipitation 9. L’étape de récupération de chaleur issue de l’hydrolysat 13 en sortie du traitement thermique vers le dispositif de précipitation, en aval du dispositif de précipitation, permet de réchauffer les boues avant qu’elles n’entrent dans le dispositif de digestion anaérobie. Cela contribue à maintenir le digesteur anaérobie à bonne température. L’hydrolysat est souvent plus chaud que les boues dans le digesteur anaérobie et cela est suffisant pour maintenir le digesteur anaérobie à température. Toutefois, lorsque l’unité de traitement thermique est éteinte, l’étape 109 d’échange de chaleur permet d’assurer le maintien de la température optimale dans le digesteur.
Avantageusement, le procédé selon l’invention comprend une étape 110 de digestion anaérobie, cette étape de digestion anaérobie formant des boues digérées 42 destinées à alimenter l’unité de traitement thermique 12 en matière organique 11, et se réalisant dans un dispositif de digestion anaérobie 8. Cette étape 110 de digestion anaérobie permet de produire du biogaz. L’alimentation de l’unité de traitement 12 par les boues digérées 42 permet en outre de réduire la quantité de boues issues de ce procédé de traitement.
Avantageusement, le procédé selon l’invention comprend une étape 111 de recirculation d’ammonium présent dans le dispositif de digestion anaérobie 8 vers le dispositif de précipitation 9. Cette étape de recirculation permet d’apporter l’ammonium du dispositif de digestion anaérobique dans le dispositif de précipitation. En sortie de l’unité de traitement thermique, l’azote est essentiellement présent sous forme amine, et pas encore en majorité sous forme ammoniacale. C’est après l’étape de digestion qu’il va être sous forme NH4 +. La recirculation entre le dispositif de digestion anaérobique et le dispositif de précipitation permet d’apporter les ions NH4 + qui interviennent dans la réaction de précipitation de struvite.
La figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation d’un dispositif 1 de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique 11 selon l’invention. Le dispositif 1 comprend une unité de traitement thermique 12, destiné à recevoir la matière organique 11 et former un hydrolysat 13, un dispositif de précipitation 9 en sortie de l’unité de traitement thermique 12, et configuré de sorte que, quand le dispositif 1 de réduction opère, du gypse 14 se forme par précipitation d’un élément chimique S sous forme d’ion sulfate présent dans un hydrolysat 13 issu de l’unité de traitement thermique 12, et de la struvite 16 se forme par précipitation d’un élément N présent dans l’hydrolysat 13 sous forme d’ammonium et d’un élément P présent dans l’hydrolysat 13 sous forme d’ion phosphate et d’un élément Mg présent dans l’hydrolysat 13 sous forme d’ion magnésium, un dispositif de digestion anaérobie 8 en sortie du dispositif de précipitation 9 et configuré à être alimenté par l’hydrolysat 13 duquel le gypse 14 et la struvite 16 ont été au moins partiellement prélevés. Le dispositif de digestion anaérobie 8 permet de produire du biogaz 31.
Dans le dispositif 1 représenté sur la figure 2, le dispositif de précipitation 9 comprend un réacteur configuré de sorte que, quand le dispositif opère, du gypse 14 se forme dans le réacteur par précipitation d’un élément chimique S sous forme d’ion sulfate présent dans l’hydrolysat 13 issu de l’unité de traitement thermique 12, et de la struvite 16 se forme dans le réacteur par précipitation d’un et d’un élément Mg présent dans l’hydrolysat 13 sous forme d’ion magnésium dans l’hydrolysat 13 sous forme d’ammonium et d’un élément P présent dans l’hydrolysat 13 sous forme d’ion phosphate.
Avantageusement, le dispositif 1 comprend un injecteur 25 relié au dispositif de précipitation 9 configuré pour additionner, dans le dispositif de précipitation 9, au moins un agent de précipitation 19, préférentiellement un oxyde de calcium et magnésium, et encore préférentiellement de la chaux magnésienne, pour apporter les réactifs nécessaires aux réactions de précipitation du gypse et de la struvite comme expliqué précédemment.
La figure 3 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif 10 de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique 11 selon l’invention. Le dispositif de réduction 10 représenté à la figure 3 comprend les mêmes éléments que le dispositif de réduction 1 représenté à la figure 2. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, le dispositif de précipitation 9 comprend un premier réacteur 15 configuré de sorte que, quand le dispositif de réduction 10 opère, du gypse se forme dans le premier réacteur 15 par précipitation d’un l’élément chimique S sous forme d’ion sulfate présent dans l’hydrolysat 13 issu de l’unité de traitement thermique 12, et un deuxième réacteur 17 configuré de sorte que, quand le dispositif de réduction opère, de la struvite 16 se forme dans le deuxième réacteur 17 par précipitation d’un élément N présent dans l’hydrolysat 13 sous forme d’ammonium et d’un élément P présent dans l’hydrolysat 13 sous forme d’ion phosphate et d’un élément Mg présent dans l’hydrolysat 13 sous forme d’ion magnésium.
L’invention permet d’avoir une précipitation séquentielle et ciblée. Lorsque du calcium et du sulfate sont en présence en condition de potentiel rédox positif avec un pH supérieur à 8, il va y avoir précipitation de gypse. Le gypse est un sel à solubilité rétrograde, c’est-à-dire qu’il devient moins soluble quand la température augmente. En sortie de l’unité de traitement thermique, la température de l’hydrolysat se situe environ entre 60 et 106 °C.
La struvite, quant à elle, n’est pas formée au-dessus de 55-60°C car elle est soluble dans ce domaine de température.
Il est ainsi possible de prévoir une précipitation séquentielle selon la gamme de température dans laquelle l’hydrolysat se situe.
Par exemple, le gypse est solubilisé par aération, ce qui va augmenter le potentiel rédox. En utilisant la température et la chaux magnésienne, le pH va augmenter et la précipitation du gypse a lieu. La température est ainsi ramenée en dessous de 60°C. Dans le même dispositif de précipitation, ou dans un deuxième réacteur si le dispositif de précipitation comprend deux réacteurs, de façon simultanée ou séquentielle, comme le pH est déjà dans la gamme souhaitée, et que le magnésium est déjà présent (de par l’introduction de la chaux magnésienne), le reste de phosphore présent dans l’hydrolysat intervient dans la réaction de précipitation de la struvite.
La précipitation en deux temps peut avoir lieu dans un même réacteur ou dans deux réacteurs distincts placés en série, le premier réacteur étant dédié à la précipitation du gypse et le deuxième réacteur étant dédié à la précipitation de la struvite. Dans un premier temps, la température se situe entre 60 et 105°C (précipitation du gypse) et dans un second temps, la température se situe entre 35 et 55°C (précipitation de la struvite). S’il y a co précipitation dans un seul réacteur, la température de l’hydrolysat devrait être inférieure, idéalement de l’ordre de 35-55°C pour permettre à la fois la précipitation de gypse et de la struvite.
La réaction de précipitation de la struvite faisant réagir les ions Mg2+, NH4+, PO43' en rapport équimolaire, le phosphore intervient dans la formation de la struvite. Généralement, il reste de l’ammoniac puisque les ions NH4 + sont souvent en excès dans la matière organique. Soit seul le phosphore présent dans les boues est utilisé pour la précipitation de la struvite, soit on ajoute du phosphore pour que l’ammoniac ne soit plus en excès mais en équimolarité.
Ainsi, l’élément chimique S est traité par précipitation du gypse, puis les éléments chimiques N et P sont traités simultanément par précipitation de la struvite.
Il n’est pas forcément nécessaire d’éliminer tous les éléments S, N, P dans les boues. Il est souhaitable d’enlever juste ce qu’il faut pour protéger le digesteur anaérobie pour éviter toute précipitation de struvite noncontrôlée dans le digesteur anaérobie. De plus, il est ainsi possible de contrôler la précipitation pour ne garder que les éléments souhaités pour les traitements opérés en aval, selon si on souhaite garder du phosphore ou de l’azote, ou pas.
L’invention permet donc une réduction contrôlée des éléments N, S et P.
En aval du digesteur anaérobie 8, le dispositif peut comprendre en outre une unité de déshydratation 33 pour séparer les boues 32 issues du digesteur anaérobie 8 en un cake solide 34 et en filtrat 35. Le filtrat 35 peut être redirigé en tête de station afin d’être traité.
La figure 4 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif 40 de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique selon l’invention. Le dispositif de réduction 40 représenté à la figure 4 comprend les mêmes éléments que le dispositif de réduction 1 représenté à la figure 2. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 4, le dispositif 40 comprend un dispositif de recirculation d’ammonium 52 entre le dispositif de digestion anaérobie 8 et le dispositif de précipitation 9, configuré pour apporter l’ammonium du dispositif de digestion anaérobique dans le dispositif de précipitation. En effet, l’azote n’est pas encore en majorité sous forme ammoniacale à la sortie du traitement thermique (mais sous forme amine). Il n’est sous forme NH4+ que suite à la digestion. La recirculation entre le dispositif de digestion anaérobique et le dispositif de précipitation permet ainsi de fournir les ions NH4+ nécessaires aux réactions de précipitation. Le dispositif de recirculation d’ammonium 52 peut aussi être couplé à un échangeur de chaleur du dispositif de digestion anaérobique vers le dispositif de précipitation.
En plus du dispositif de recirculation d’ammonium 52 ou bien en alternative, et comme représenté sur les figures, les ions ammonium peuvent être apportés dans le dispositif de précipitation via un dispositif externe 21 d’injection d’ammonium. En mettant en oeuvre le dispositif externe 21 d’injection d’ammonium, il est ainsi possible d’apporter l’ammonium dans le dispositif de précipitation sans nécessairement avoir besoin du dispositif de recirculation d’ammonium 52 entre le dispositif de digestion et le dispositif de précipitation.
La figure 5 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif 50 de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique 11 selon l’invention. Le dispositif de réduction 50 représenté à la figure 5 comprend les mêmes éléments que le dispositif de réduction 10 représenté à la figure 3. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 5, le dispositif 50 comprend un pH-mètre 26 configuré pour mesurer le pH dans le dispositif de précipitation 9 et un doseur 27 du au moins un agent de précipitation 19, 20 configuré pour additionner le au moins un agent de précipitation 19, 20 dans le dispositif de précipitation 9 en fonction de la mesure de pH dans le dispositif de précipitation 9. Le pH-mètre 26 et le doseur 27 forment un moyen de contrôle de l’addition de l’agent de précipitation pour l’introduire en quantité adéquate dans le dispositif de précipitation 9. La chaux magnésienne CaOMgO apporte à la solution dans le dispositif de précipitation 9 le pH requis, ainsi que les ions Ca2+ et Mg2+. La précipitation du gypse et de la struvite résulte en une diminution de pH dans le dispositif de précipitation 9. Ainsi, l’addition d’oxyde de calcium et magnésium peut être contrôlée par une mesure de pH, continue ou semicontinue, dans le dispositif de précipitation 9. Selon le pH mesuré, il est possible de doser la quantité d’agent de précipitation à injecter dans le dispositif de précipitation 9.
On peut noter que le dispositif 50 comprend un échangeur de chaleur 51, mais sa présence est optionnelle. Ou bien il pourrait y avoir un échangeur de chaleur 51 et un autre échangeur de chaleur couplé au dispositif de recirculation d’ammonium 52.
Un échangeur de chaleur 51 peut être positionné entre l’unité de traitement thermique 12 et la sortie du dispositif de précipitation 9, configuré pour récupérer la chaleur issue de l’hydrolysat 13 après la première étape de traitement thermique. La chaleur ainsi récupérée peut être dirigée en sortie du dispositif de précipitation 9, c’est-à-dire vers l’hydrolysat alimentant le dispositif de digestion anaérobie. L’objectif d’un échangeur de chaleur 51 est de maintenir le dispositif de digestion anaérobie 8 à la bonne température. En sortie de l’unité de traitement thermique 12, l’hydrolysat 13 est souvent plus chaud que les boues dans le dispositif de digestion anaérobique 8, et cette différence de température suffit à maintenir le dispositif de digestion anaérobique 8 à température. Néanmoins, quand l’unité de traitement thermique 12 ne fonctionne pas, par exemple lors d’une maintenance, l’échangeur de chaleur 51 assure le maintien de la température souhaitée dans le dispositif de digestion anaérobie 8.
La figure 6 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif 60 de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique selon l’invention. Le dispositif de réduction 60 représenté à la figure 6 comprend les mêmes éléments que le dispositif de réduction 10 représenté à la figure 3. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 6, le dispositif 60 comprend un dispositif de mesure 28 de la concentration d’ammonium dans le dispositif de précipitation 9 et un doseur 29 du au moins un agent de précipitation 19 configuré pour additionner le au moins un agent de précipitation 19 dans le dispositif de précipitation 9 en fonction de la concentration d’ammonium dans le dispositif de précipitation 9. L’addition d’oxyde de calcium et magnésium est contrôlée grâce à une mesure, continue ou semi-continue, de l’ion ammonium NH4 + dans le dispositif de précipitation 9 et en appliquant un ratio molaire NH4+ : PO43' : Mg2+ de 1 : 1 : (1-3) et en maintenant le pH dans une gamme comprise entre 7,5 et 9,5. En connaissant la concentration en NH4 + dans le dispositif de précipitation 9 et en considérant le ratio molaire souhaité, on peut en déduire la quantité d’oxyde de calcium et de magnésium à injecter dans le dispositif de précipitation 9.
On peut noter que le dispositif 60 ne comprend pas d’échangeur de chaleur, mais il pourrait de façon optionnelle comprendre un ou plusieurs échangeur(s) de chaleur.
Le dispositif 60 peut comprendre, tout comme les dispositifs 1,10, 40, 50 présentés précédemment, un injecteur 30 de sel de phosphate 20 relié au dispositif de précipitation 9 de sorte à additionner du sel de phosphate 20 (par exemple du phosphate de potassium) dans le dispositif de précipitation 9 si la concentration de l’ion ammonium mesurée dans le dispositif de précipitation 9 est supérieure à une concentration prédéfinie. En ajoutant un sel de phosphate dans le dispositif de précipitation dans lequel la concentration de l’ion ammonium est trop élevée, la réaction de précipitation de la struvite va être favorisée. Il en résulte une réduction simultanée de l’élément N pour obtenir la concentration finale en N, P et S requise. En procédant ainsi, cela permet de réduire la quantité de NH3 + et PO43' qui sont retournés en tête de station. Cela permet de plus de pouvoir coupler un traitement thermique et une digestion anaérobie sans faire face au problème de toxicité liée à la présence de NH3.
Da façon optionnelle, le dispositif 60 comprend une unité de déshydratation 36 positionnée directement en aval de l’unité de traitement thermique 12, et en amont du dispositif de précipitation 9. Cette unité de déshydratation 36 reçoit l’hydrolysat 13 qu’elle sépare en cake 38 et en filtrat 37. C’est cette partie (i.e. le filtrat 37) de l’hydrolysat qui alimente alors le dispositif de précipitation 9.
La figure 7 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif 70 de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique selon l’invention. Le dispositif de réduction 70 représenté à la figure 7 comprend les mêmes éléments que le dispositif de réduction 60 représenté à la figure 6. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 7, le dispositif de digestion anaérobie 8 comprend une entrée 71 en connexion avec une sortie 73 du dispositif de précipitation 9 et une sortie 72 en connexion avec une entrée 74 de l’unité de traitement thermique 12 en matière organique 11. Autrement dit, le dispositif de digestion anaérobie 8 est alimenté par l’hydrolysat 13 duquel le gypse et la struvite formés ont été, au moins partiellement, prélevés, et produit du biogaz 31. Les boues digérées 42 sont ensuite introduites dans l’unité de traitement thermique 12 avec ou sans séparation de phase. Le dispositif 70 peut comprendre une unité de déshydratation 43. Le centrât est retourné en tête de station. Il s’agit d’une étape de pré-épaississement de la boue. Le cake produit, quant à lui, peut alimenter l’unité de traitement thermique 12. Si une étape de centrifugation existe en aval du traitement thermique, un cake est produit et le centrât résultant de cette centrifugation est dirigé vers le dispositif de précipitation.
L’entrée 71 du dispositif de digestion anaérobie 8 peut aussi être configurée de sorte à être alimentée par des boues fraîches qui n’ont pas subi les étapes de précipitation.
La figure 8 représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un dispositif 80 de réduction simultanée de N, P, S dans la matière organique 11 selon l’invention. Le dispositif de réduction 80 représenté à la figure 8 comprend les mêmes éléments que le dispositif de réduction 60 représenté à la figure 6. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 8, le dispositif de digestion anaérobie 8 comprend un premier digesteur anaérobie 18 comprenant une entrée 71 en connexion avec la sortie 73 du dispositif de précipitation 9 et un deuxième digesteur anaérobie 22 comprenant une sortie 75 en connexion avec une entrée 74 de l’unité de traitement thermique 12 en matière organique 11. Le fonctionnement de ce dispositif 80 est donc similaire à celui du dispositif 70 à ceci près que les boues digérées issues du digesteur anaérobie positionné en aval du dispositif de précipitation 9 ne sont pas introduites dans l’unité de traitement thermique 12.
Dans les deux cas, la digestion anaérobie permet une meilleure production de biogaz comme les boues dans le digesteur sont peu ou pas chargées en N, P, S. Avec moins d’ions sulfate, les bactéries sulfatoréductrices sont moins actives et n’entrent pas en compétition avec les bactéries méthanogènes.
L’entrée de chacun des dispositifs de digestion anaérobie peut aussi être configurée de sorte à être alimentée par des boues fraîches qui n’ont pas subi les étapes de précipitation.
Par ailleurs, la réduction des ions SO4 2', NH4+ et PO43' présents dans les boues en amont du digesteur anaérobie permet de réduire la formation de struvite dans le digesteur et/ou lors de procédés en aval. En effet, cette formation ne serait pas souhaitée du fait des risques qu’elle induit.
Le passage des boues dans le dispositif de précipitation où la précipitation de gypse et de struvite se produit permet de refroidir les boues, sans nécessiter de dispositif de refroidissement additionnel.

Claims (20)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de réduction simultanée des éléments chimiques N, P, S présents dans une matière organique (11), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
    • première étape (101) de traitement thermique de la matière organique (11) dans une unité de traitement thermique (12) formant un hydrolysat (13), • deuxième étape (102) de formation de gypse (14) par précipitation de l’élément chimique S présent sous forme d’ion sulfate dans l’hydrolysat (13) dans un dispositif de précipitation (9), • troisième étape (103) de formation de struvite (16) par précipitation de l’élément N présent sous forme d’ammonium et de l’élément P présent sous forme d’ion phosphate et d’un élément Mg présent sous forme d’ion magnésium dans l’hydrolysat (13) dans le dispositif de précipitation (9), • quatrième étape (104) d’alimentation d’un dispositif de digestion anaérobie (8) avec l’hydrolysat (13) duquel le gypse (14) et la struvite (16) ont été au moins partiellement prélevés.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant avant la deuxième et la troisième étapes (102, 103) une étape (105) d’addition dans le dispositif de précipitation (9) d’au moins un agent de précipitation (19, 20), préférentiellement un oxyde de calcium et magnésium, et encore préférentiellement la chaux magnésienne.
  3. 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2,
    - dans lequel la deuxième étape et la troisième étape se réalisent dans un seul réacteur (15, 17) dans le dispositif de précipitation (9) ou
    - dans lequel la deuxième étape se réalise dans un premier réacteur (15) et la troisième étape se réalise dans un deuxième réacteur (17) dans le dispositif de précipitation (9).
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la deuxième étape (102) et la troisième étape (103) sont réalisées de façon simultanée.
  5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, l’étape (105) d’addition du au moins un agent de précipitation (19) dans le dispositif de précipitation (9) étant caractérisée en ce que la quantité d’agent de précipitation (19) est calculée (106) en fonction d’une mesure du pH dans le dispositif de précipitation (9).
  6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, l’étape (105) d’addition du au moins un agent de précipitation (19) dans le dispositif de précipitation (9) étant caractérisée en ce que la quantité d’agent de précipitation (19) est calculée (107) en fonction d’une mesure de la concentration de l’ion ammonium dans le dispositif de précipitation (9).
  7. 7. Procédé selon la revendication 6, comprenant une étape (108) d’addition d’un sel de phosphate (20) si la concentration de l’ion ammonium mesurée dans le dispositif de précipitation (9) est supérieure à une concentration prédéfinie.
  8. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape (109) d’échange de chaleur issue de l’hydrolysat (13) après la première étape (101) de traitement thermique, et dirigée en aval du dispositif de précipitation (9).
  9. 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape (110) de digestion anaérobie, cette étape de digestion anaérobie
    - formant des boues digérées (42) destinées à alimenter l’unité de traitement thermique (12) en matière organique (11),
    - se réalisant dans un dispositif de digestion anaérobie (8).
  10. 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape (111) de recirculation d’ammonium présent dans le dispositif de digestion anaérobie (8) vers le dispositif de précipitation (9).
  11. 11. Dispositif (1, 10, 40, 50, 60, 70, 80) de réduction simultanée des éléments chimiques N, P, S présents dans une matière organique (11), caractérisé en ce qu’il comprend :
    • une unité de traitement thermique (12), destiné à recevoir la matière organique (11) et former un hydrolysat (13), • un dispositif de précipitation (9) en sortie de l’unité de traitement thermique (12), et configuré de sorte que, quand le dispositif de réduction opère,
    - du gypse (14) se forme par précipitation d’un élément chimique S sous forme d’ion sulfate présent dans un hydrolysat (13) issu de l’unité de traitement thermique (12), et
    - de la struvite (16) se forme par précipitation d’un élément N présent dans l’hydrolysat (13) sous forme d’ammonium et d’un élément P présent dans l’hydrolysat (13) sous forme d’ion phosphate et d’un élément Mg présent dans l’hydrolysat (13) sous forme d’ion magnésium, • un dispositif de digestion anaérobie (8) en sortie du dispositif de précipitation (9) et configuré à être alimenté par l’hydrolysat (13) duquel le gypse (14) et la struvite (16) ont été au moins partiellement prélevés.
  12. 12. Dispositif (10, 40, 50, 60, 70) de réduction simultanée des éléments chimiques N, P, S selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de précipitation (9) comprend un réacteur configuré de sorte que, quand le dispositif opère,
    - du gypse (14) se forme dans le réacteur par précipitation d’un élément chimique S sous forme d’ion sulfate présent dans l’hydrolysat(13) issu de l’unité de traitement thermique (12), et
    - de la struvite (16) se forme dans le réacteur par précipitation d’un élément N présent dans l’hydrolysat (13) sous forme d’ammonium et d’un élément P présent dans l’hydrolysat (13) sous forme d’ion phosphate et d’un élément Mg présent dans l’hydrolysat (13) sous forme d’ion magnésium.
  13. 13. Dispositif (10, 40, 50, 60, 70, 80) de réduction simultanée des éléments chimiques N, P, S selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de précipitation (9) comprend :
    - un premier réacteur (15) configuré de sorte que, quand le dispositif de réduction opère, du gypse (14) se forme dans le premier réacteur (15) par précipitation d’un élément chimique S sous forme d’ion sulfate présent dans l’hydrolysat (13) issu de l’unité de traitement thermique (12), et
    - un deuxième réacteur (17) configuré de sorte que, quand le dispositif de réduction opère, de la struvite (16) se forme dans le deuxième réacteur (17) par précipitation d’un élément N présent dans l’hydrolysat (13) sous forme d’ammonium et d’un élément P présent dans l’hydrolysat (13) sous forme d’ion phosphate et d’un élément Mg présent dans l’hydrolysat (13) sous forme d’ion magnésium.
  14. 14. Dispositif (1, 10, 40, 50, 60, 70, 80) selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, comprenant un injecteur (25) relié au dispositif de précipitation (9) configuré pour additionner, dans le dispositif de précipitation (9), au moins un agent de précipitation (19), préférentiellement un oxyde de calcium et magnésium, et encore préférentiellement de la chaux magnésienne.
  15. 15. Dispositif (50) selon l’une quelconque des revendications 11 à
    14, comprenant un pH-mètre (26) configuré pour mesurer le pH dans le dispositif de précipitation (9) et un doseur (27) du au moins un agent de précipitation (19) configuré pour additionner le au moins un agent de précipitation (19) dans le dispositif de précipitation (9) en fonction de la mesure de pH dans le dispositif de précipitation (9).
  16. 16. Dispositif (60) selon l’une quelconque des revendications 11 à
    15, comprenant un dispositif de mesure (28) de la concentration d’ammonium dans le dispositif de précipitation (9) et un doseur (29) du au moins un agent de précipitation (19) configuré pour additionner le au moins un agent de précipitation (19) dans le dispositif de précipitation (9) en fonction de la concentration d’ammonium dans le dispositif de précipitation (9).
  17. 17. Dispositif (60) selon la revendication 16, comprenant un injecteur (30) de sel de phosphate (20) relié au dispositif de précipitation (9) de sorte à additionner du sel de phosphate (20) dans le dispositif de précipitation (9) si la concentration de l’ion ammonium mesurée dans le dispositif de précipitation (9) est supérieure à une concentration prédéfinie.
  18. 18. Dispositif (50) selon l’une des revendications 11 à 17, comprenant un échangeur de chaleur (51) entre l’unité de traitement thermique (12) et le dispositif de précipitation (9), configuré pour récupérer la chaleur issue de l’hydrolysat (13) après la première étape de traitement thermique, et pour la diriger en aval du dispositif de précipitation (9).
  19. 19. Dispositif (70, 80) selon l’une quelconque des revendications 11 à 18, caractérisé en ce que le dispositif de digestion anaérobie (8) comprend :
    - une entrée (71) en connexion avec une sortie (73) du dispositif de précipitation (9) et une sortie (72) en connexion avec une entrée (74) de l’unité de traitement thermique (12) en matière organique (11), ou
    - un premier digesteur anaérobie (18) comprenant une entrée (71) en connexion avec la sortie (73) du dispositif de précipitation (9) et un deuxième digesteur anaérobie (22) comprenant une sortie (75) en connexion avec une entrée (74) de l’unité de traitement thermique (12) en matière organique (11).
  20. 20. Dispositif (40, 50) selon l’une quelconque des revendications 11 à 19, comprenant un dispositif de recirculation d’ammonium (52) entre le dispositif de digestion anaérobie (8) et le dispositif de précipitation (9), configuré pour apporter de l’ammonium présent dans le dispositif de digestion anaérobique (8) dans le dispositif de précipitation (9).
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0278745A2 (fr) * 1987-02-13 1988-08-17 WASTE TREATMENT PATENTS & RESEARCH N.V. Procédé pour le traitement de l'eau
US20100255562A1 (en) * 2007-09-03 2010-10-07 Kang Seok-Woong Method and apparatus for treatmet of sludge
PL409443A1 (pl) * 2014-09-10 2016-03-14 Instytut Maszyn Przepływowych Im. Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk Sposób postępowania z osadami po fermentacji metanowej, zwłaszcza w oczyszczalni ścieków, mający na celu zmniejszenie ilości osadów oraz dodatkową produkcję biogazu
US9556049B2 (en) * 2011-09-09 2017-01-31 Cnp—Technology Water And Biosolids Gmbh Method for treating sewage sludge and wastewater treatment plant
US20170305774A1 (en) * 2014-10-30 2017-10-26 Eliquo Stulz Gmbh Method and device for the treatment of organic matter, involving recirculation of digested sludge

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0278745A2 (fr) * 1987-02-13 1988-08-17 WASTE TREATMENT PATENTS & RESEARCH N.V. Procédé pour le traitement de l'eau
US20100255562A1 (en) * 2007-09-03 2010-10-07 Kang Seok-Woong Method and apparatus for treatmet of sludge
US9556049B2 (en) * 2011-09-09 2017-01-31 Cnp—Technology Water And Biosolids Gmbh Method for treating sewage sludge and wastewater treatment plant
PL409443A1 (pl) * 2014-09-10 2016-03-14 Instytut Maszyn Przepływowych Im. Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk Sposób postępowania z osadami po fermentacji metanowej, zwłaszcza w oczyszczalni ścieków, mający na celu zmniejszenie ilości osadów oraz dodatkową produkcję biogazu
US20170305774A1 (en) * 2014-10-30 2017-10-26 Eliquo Stulz Gmbh Method and device for the treatment of organic matter, involving recirculation of digested sludge

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