WO2000017114A1 - Procede de stabilisation et de solidification des boues issues de stations d'epuration - Google Patents

Procede de stabilisation et de solidification des boues issues de stations d'epuration Download PDF

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    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the invention relates to a process for stabilizing and solidifying sludge, in particular of industrial, rural and / or urban origin, originating from treatment plants.
  • the present invention will find its application in the field of waste treatment, more particularly in the form of sludge from treatment plants, such treatment consisting, more precisely, in stabilizing this waste, in particular with a view to its recovery.
  • An ultimate solution consists in drying the sludge for incineration, a process which not only is relatively polluting due to the fumes, sometimes toxic, discharged into atmosphere, but also leads to the production of ash in which the concentration of heavy metals is even higher.
  • the invention relates to a process for stabilizing and solidifying sludge, in particular of industrial, rural and / or urban origin, originating from treatment plants, characterized in that one adds to the sludge containing 3 at 30% by volume of dry particles:
  • thermosetting resin of the aminoplast or phenoplast type, in proportions of between 5 and 40% relative to the volume of sludge to be treated.
  • a mixture of urea and formaldehyde and / or melamine and formaldehyde is added to the sludge to obtain an aminoplast-type resin.
  • the components added to the sludge to obtain a thermosetting resin of the phenoplast type are mela ine on the one hand and phenol on the other hand.
  • the application of the method according to the invention does not result in a chemical reaction with the sludge in order to reduce its toxicity, but in ensuring a coating and encapsulation of this sludge which, being thus trapped, is made insoluble. whence results, precisely, their stabilization.
  • the oil or mixture of oils added to the sludge can, here again, be based on recovery products or waste, in particular industrial waste.
  • use will preferably be made of cutting oils, draining oils or the like.
  • a quantity of oil, or oil mixture of between 3 and 12% by volume relative to the sludge is added to the sludge. It will be observed that good results are obtained for 6 to 9% by volume of oil, or mixture of oils, relative to the sludge.
  • An additional characteristic consists, also, in adding to the sludge a silicate, preferably a sodium or magnesium silicate, intended to accelerate the drying of said sludge. Such a silicate is added up to 5 to 25% by volume relative to said sludge, preferably up to 10 to 15% by volume.
  • the method according to the invention consists in grinding the solid block obtained after hardening of the resin to reduce it to sand and / or gravel.
  • a hydraulic binder such as cement or any other synthetic binder, for making, by molding, various objects, in particular intended for construction, such as slabs, palisade elements, even horticultural tubs or any other ornamental element, for example statues.
  • an ammonium salt in small proportions, preferably less than 5% by volume relative to the sludge to be treated, this ammonium salt acting as a hardener.
  • lime in the proportions again expressed in volume relative to the sludge to be treated, of the order of 13 to 17% while that the components (urea, formaldehyde, melamine, formaldehyde) for obtaining a thermosetting resin of the aminoplast type which have just been added to these sludges, represent, for their part, 8 to 12% by volume relative to these sludge.
  • the advantage of the present invention consists in that, through a simple and inexpensive process, it is possible to recycle the sludge from the treatment plants which we do not know what to do today. and without risk of pollution on the environment.
  • the particularly toxic components, such as the heavy metals contained in these sludges are, through the application of this process, made permanently inert.

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Abstract

L'invention a trait à un procédé de stabilisation et de solidification de boues, notamment d'origine industrielle, rurale et/ou urbaine, issues de stations d'épuration. Un tel procédé est caractérisé en ce que l'on vient additionner aux boues contenant 3 à 30 % en volume de particules sèches: de l'oxyde de calcium (ou chaux) dont la quantité ajoutée, comprise entre 5 et 20 % en volume de boues traitées, est, sensiblement inversement proportionnelle à la teneur en eau de ces boues; et les composants primaires d'une résine thermodurcissable, du type aminoplaste ou phénoplaste, dans des proportions comprises entre 5 et 40 % par rapport au volume de boues à traiter.

Description

PROCEDE DE STABILISATION ET DE SOLIDIFICATION DES BOUES ISSUES DE STATIONS D'EPURATION.
L' invention a trait à un procédé de stabilisation et de solidification de boues, notamment d'origine industrielle, rurale et/ou urbaine, issues de stations d'épuration.
Aussi, la présente invention trouvera son application dans le domaine du traitement des déchets , plus particulièrement sous la forme de boues issues de stations d'épuration, un tel traitement consistant, plus précisément, à stabiliser ces déchets, notamment en vue de leur revalorisation.
A ce propos, il est connu de valoriser de telles boues, notamment celles du type urbaine ou rurales, dans le domaine de l'agriculture en assurant leur épandage sur les terres de culture. Il convient, cependant, d'observer que de telles boues contiennent, souvent, une quantité non négligeable de métaux lourds, généralement toxiques, qui se retrouvent, par la suite, dans les récoltes , sans compter que , par infiltration, ces métaux lourds peuvent atteindre la nappe phréatique. L'on comprend que la valorisation de ces boues par ce biais présente un intérêt limité si l'on veut éviter de retrouver ces métaux lourds toxiques à un moment donné dans la chaîne alimentaire.
Il est encore connu de revaloriser des boues issues de stations d'épuration en les transformant en compost. On observera que cette solution, si elle s' avère plus coûteuse que celle précédemment évoquée, conduit, en fait, aux mêmes inconvénients lorsque ces composts sont utilisés dans des proportions trop importantes .
Une solution ultime consiste à assécher les boues en vue de leur incinération, procédé qui, non seulement, est relativement polluant en raison des fumées, parfois toxiques, rejetées dans l'atmosphère, mais conduit, en outre, à l'obtention de cendres dans lesquelles la concentration en métaux lourds est encore plus importante .
En fin de compte, l'objectif que l'on a cherché à atteindre au travers de la présente invention consistait à traiter ces boues en empêchant les composés toxiques qu'elles contiennent de se solubiliser, ce qui répond, comme on le sait, au problème de leur toxicité. Pour cela, ces composants toxiques sont définitivement piégés à l'intérieur d'une capsule formant une enveloppe totalement insoluble empêchant la diffusion desdits composants toxiques. De la sorte, même lorsque l'on va retrouver ces derniers , sous forme piégée, dans la nature, ils ne risquent plus , ni d' être drainés par les eaux de ruissellement dans la nappe phréatique, ni même d'être absorbés par les plantations agricoles .
A cet effet, l'invention concerne un procédé de stabilisation et de solidification de boues, notamment d'origine industrielle, rurale et/ou urbaine, issues de stations d'épuration, caractérisé en ce que l'on vient additionner aux boues contenant 3 à 30 % en volume de particules sèches :
- de l'oxyde de calcium (ou chaux) dont la quantité ajoutée, comprise entre 5 et 20 % en volume de boues à traiter, est, sensiblement inversement proportionnelle à la teneur en eau de ces boues ;
- et les composants primaires d'une résine thermodurcissable, du type aminoplaste ou phenoplaste, dans des proportions comprises entre 5 et 40 % par rapport au volume de boues à traiter.
Selon un premier mode de réalisation avantageux, il est ajouté aux boues un mélange d'urée et de formol et/ou de mélamine et de formol pour l'obtention d'une résine de type aminoplaste. Selon un second mode de réalisation les composants ajoutés aux boues pour l'obtention d'une résine thermodurcissable de type phenoplaste sont de la méla ine d'une part et du phénol d'autre part.
Ainsi, l'application du procédé selon l'invention n'a pas pour conséquence une réaction chimique avec les boues pour en diminuer la toxicité, mais d' assurer un enrobage et un encapsulage de ces boues qui, étant ainsi emprisonnées, sont rendues insolubles d'où résulte, précisément, leur stabilisation.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, il est encore possible d'ajouter, aux boues à traiter, une certaine quantité d' une huile ou d'un mélange d'huiles .
Le fait de rajouter de l'huile permet, d'une part, d'augmenter la compacité et la résistance des boues solidifiées et, d'autre part, de conférer à ces dernières un aspect lisse. Tel est, par exemple , le cas pour des boues issues de stations d' épurations qui, en l'absence d'huile, présentent un aspect granuleux, souple et friable.
En fait, l'huile ou le mélange d'huiles ajouté aux boues peut, là encore, être à base de produits de récupération ou de déchets, notamment industriels. A ce propos, on fera, de préférence, appel à des huiles de coupe, à des huiles de vidange ou autres .
A ce propos , on remarquera que l' on rajoute aux boues une quantité d'huile, ou de mélange d'huile, comprise entre 3 et 12% en volume par rapport aux boues . On observera que de bons résultats sont obtenus pour 6 à 9% en volume d'huile, ou de mélange d'huiles, par rapport aux boues. Une caractéristique additionnelle consiste, encore, à ajouter aux boues un silicate, de préférence un silicate de sodium ou de magnésium, destiné à accélérer le séchage desdites boues. Un tel silicate est rajouté à hauteur de 5 à 25% en volume par rapport auxdites boues, de préférence à hauteur de 10 à 15% en volume.
Il convient d' observer que le durcissement de la résine conduit à la formation d'un bloc solide. Ce dernier, notamment lorsqu'il a été procédé à un ajout d'huile, présente des qualités d'étanchéi é à l'eau.
Finalement, dans une étape suivante, le procédé selon l'invention consiste à broyer le bloc solide obtenu après durcissement de la résine pour le réduire en sable et/ou en gravier .
A ce sable et/ou à ce gravier on peut alors mélanger un liant hydraulique, tel que du ciment ou encore tout autre liant synthétique, pour la confection, par moulage, d'objets divers, notamment destinés à la construction, tel que dalles, éléments de palissade, voire des bacs horticoles ou tout autre élément ornemental , par exemple des statues .
II est donné, ci-dessous, les éléments de l'application du procédé selon l'invention pour la stabilisation de boues à forte et à faible concentration d'eau et correspondant, respectivement, à des boues de type urbaines ou rurales et à des boues industrielles .
1. Application du procédé selon l'invention pour la stabilisation et la solidification de boues à teneur en eau élevée, comportant, en volume, entre 3 et 7 % de particules sèches . Ainsi, dans le cadre de l'application du procédé, l'on vient ajouter à ces boues entre 8 et 12 %, en volume par rapport à ces dernières , de chaux (CaOH) , tandis que les composants primaires (urée, formol ; mélamine, formol) pour l'obtention d'une résine thermodurcissable du type aminoplaste, représentent, quant à eux, de l'ordre de 20 à 35 % en volume par rapport aux boues traiter.
A ce mélange est encore ajouté, avantageusement, un sel d'ammonium dans de faibles proportions, préférentiellement inférieures à 5 % en volume par rapport aux boues à traiter, ce sel d'ammonium intervenant en tant que durcisseur.
2. Application du procédé de stabilisation et de solidification conforme à l' invention à des boues à faible teneur en eau, comportant entre 20 et 25 %, en volume, de particules sèches.
Dans ce cas d'espèce on vient ajouter à ces boues, conformément au procédé selon l'invention, de la chaux dans les proportions, là encore exprimées en volume par rapport aux boues à traiter, de l'ordre de 13 à 17 % tandis que les composants (urée, formol ; mélamine, formol) pour l'obtention d'une résine thermodurcissable du type aminoplaste que l'on vient additionner à ces boues, représentent, pour leur part, 8 à 12 % en volume par rapport à ces boues .
Là encore, l'on vient ajouter à ce mélange un durcisseur sous forme d' un sel d' ammonium dans des proportions similaires à 1' exemple précédent.
A noter que ces mélanges sont, à chaque fois, déversés dans des moules aux dimensions adaptées pour la confection de blocs solides qui, après durcissement de la résine, sont susceptibles d'être aisément broyés par l'intermédiaire d'unités de broyage adaptées. A l'issue de cette opération de broyage, l'on peut encore effectuer un criblage permettant de séparer le gravier, donc les grosses particules , des plus petites correspondant au sable .
L'on comprend, évidemment, que l'intérêt de la présente invention consiste en ce qu'au travers d'un procédé simple et peu coûteux il est possible de revaloriser les boues des stations d'épuration dont on ne sait que faire aujourd'hui et, ceci, sans risque de pollution sur l'environnement. En effet, les composants particulièrement toxiques, tels que les métaux lourds que contiennent ces boues, sont, au travers de l'application de ce procédé rendus définitivement inertes.

Claims

Revendications
1. Procédé de stabilisation et de solidification de boues , notamment d'origine industrielle, rurale et/ou urbaine, issues de stations d'épuration, caractérisé en ce que l'on vient additionner aux boues contenant 3 à 30 % en volume de particules sèches :
- de l'oxyde de calcium (ou chaux) dont la quantité ajoutée, comprise entre 5 et 20 % en volume de boues à traiter, est, sensiblement inversement proportionnelle à la teneur en eau de ces boues ;
- et les composants primaires d'une résine thermodurcissable, du type aminoplaste ou phenoplaste, dans des proportions comprises entre 5 et 40 % par rapport au volume de boues à traiter.
2. Procédé de stabilisation et de solidification de boues selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on rajoute au mélange oxyde de calcium-composants primaires, un durcisseur sous forme d' n sel d' ammonium dans de faibles proportions , préférentiellement inférieures à 5% en volume par rapport aux boues à traiter.
3. Procédé de stabilisation et de solidification de boues selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 , caractérisé par le fait que les composants primaires rajoutés aux boues pour l'obtention d'une résine thermodurcissable de type aminoplaste sont un mélange d'urée et de formol et/ou de mélamine et de formol .
4. Procédé de stabilisation et de solidification de boues selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les composants primaires rajoutés aux boues pour l'obtention d'une résine thermodurcissable de type phenoplaste sont de la mélamine et du phénol.
5. Procédé de stabilisation et de solidification de boues selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on rajoute aux boues une huile ou un mélange d'huiles à hauteur de 3 à 12%, de préférence 6 à 9%, en volume par rapport aux boues , une telle huile ou un tel mélange d'huiles étant, notamment, à base de produits de récupération ou de déchets , notamment industriels .
6. Procédé de stabilisation et de solidification de boues selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on rajoute aux boues un silicate, de préférence un silicate de sodium ou de magnésium, à hauteur de 5 à 25%, de préférence 10 à 15%, en volume par rapport aux boues.
7. Procédé de stabilisation et de solidification de boues selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le bloc solide obtenu après durcissement de la résine est broyé pour le réduire en sable et/ou en gravier.
8. Procédé de stabilisation et de solidification de boues selon la revendication 7 , caractérisé par le fait qu' au sable et/ou au gravier obtenu par broyage on ajoute un liant hydraulique, notamment du ciment, ou tout autre liant synthétique.
9. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes à des boues comportant entre 3 et 7% en volume de particules sèches, caractérisé par le fait que l'on ajoute à ces boues : - entre 8 et 12% en volume de chaux ; - de l'ordre de 20 à 35% en volume de composants primaires pour l'obtention d'une résine thermodurcissable de type aminoplaste.
10. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 à des boues comportant entre 20 et 25% en volume de particules sèches, caractérisé par le fait que l'on ajoute à ces boues :
- entre 13 et 17% en volume de chaux ;
- de l'ordre de 8 à 12% en volume de composants primaires pour l'obtention d'une résine thermodurcissable de type aminoplaste.
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