WO2000060287A1 - Procede et installation de traitement des jus de fosses de stockage des dechets dans une usine d'incineration - Google Patents

Procede et installation de traitement des jus de fosses de stockage des dechets dans une usine d'incineration Download PDF

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incineration
evaporation step
installation
condensate
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Michel Coeytaux
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Compagnie Generale D'entreprises Automobile
Centre De Recherches Pour L'environnement, L'energie Et Le Dechet
Muller, Pascal
LE CLERC, Frédéric
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/50211—Evaporating, e.g. liquid waste before burning

Definitions

  • the invention relates to the field of waste treatment by incineration.
  • the invention finds particular application in the field of waste incineration.
  • Household waste especially that collected in certain areas of the world such as Asia, is characterized by a large fraction of kitchen, food and plastic waste. This waste is stored in pits before being destroyed by incineration in factories provided for this purpose. The high proportion of water initially present in the waste as well as the mechanisms of degradation of fermentable compounds that they contain, generate juice highly charged with organic matter.
  • the main objective of the present invention to provide a new method for treatment without liquid rejection of these pits No juice 'not involving the disadvantage mentioned in the preceding paragraph.
  • the invention relates to a process for treating the juice from pit (s) for storing waste intended to be incinerated in an incineration plant, characterized in that it comprises the steps consisting in: - subjecting said tanks to a juice evaporation step resulting in an enriched gaseous fraction of volatile components and a pellet containing the bulk of pollutants of said juice; condensing said gaseous fraction to obtain a condensate consisting essentially of water; feeding said pellet to a furnace for the incineration of said incineration plant or to said tank.
  • the invention therefore proposes in an original way to subject the pit juices to evaporation making it possible to concentrate in the pellet most of the pollution of these pit juices.
  • Such an evaporation step has many BC has ntages.
  • the heat necessary for this step are widely present on the incineration plants of waste such as heat treatment plants garbage.
  • the pellets obtained at such step have a reduced volume which does not entail no significant perturbation of the energy balance of the incinerator.
  • the evaporation step is conducted at a pressure lower than the atmospheric pressure.
  • the pressure used may vary depending on the nature and the quantity of pit juice treated. In practice, a pressure of between 0.5 and 0.9 bar is preferred. Most preferably, a pressure of 0.75 bar will be used.
  • the temperature at which time will be the evaporation step may also be determined according to the nature and quantity pits juice treated by the process according to the invention. Preferably, a temperature between 75 ° C and 100 ° C will be used. In a most preferably, use a temperature of 90 ° C.
  • the condensate obtained at the end of the step of condensing the gaseous fraction from the evaporation step consists essentially of water. However, some pollutants may remain in this condensate. According to a variant of the invention, the method also may include therefore one step purification of the condensate.
  • This purification step may be carried out using any conventional method for purifying a particular biological purification process, or a method of purification by filtration.
  • the method also comprises a step consisting in adding at least one anti-foaming agent to the pit juices before or during said evaporation step. Indeed, it can occur during this stage a development of foams in large quantities consisting of compounds of the soap, surfactant type. Such foams can disturb the evaporation step. It will be noted in particular that such foams can harm temperature regulation during the evaporation step.
  • This anti-foaming agent could be added in a variable amount, depending on the nature of the pits juice treated. However, according to a preferred variant, it will be added at a rate of 50 to 150 mg / 1. In most preferably, the anti-foaming agent is added pits juices at 100 mg / 1. According to a particularly advantageous variant of the invention, the condensate obtained at the end of the above-mentioned condensation step, consisting essentially of water, may, after a possible purification treatment, be conveyed at least in part to the cooling circuit conventionally used in the incineration plant, or in the extractor clinker.
  • the invention also relates to an installation for the implementation of such a method characterized in that it comprises at least one storage of waste intended to be incinerated in an incineration plant, at least one unit for evaporating said juices, at least one member for condensing the gaseous fraction originating from said evaporating unit. at least one conduit for conveying the pellets from said evaporating unit to said incineration plant.
  • said installation includes means for distributing at least one anti-foaming agent in said juices before they enter said evaporation unit.
  • said plant comprises at least one conveying pipe of the condensate from said condensing member to said incineration plant.
  • the installation shown for the implementation of the method comprises a pit 1 for storing household waste and a tank for storing the juice from this pit.
  • the installation further comprises an evaporation unit 2 to which the juice from the storage unit the are conveyed through a pipe 3 and 4 suitable pumping means.
  • the installation also comprises a condensing unit 5 to which the gaseous fraction coming from the evaporator 2 is conveyed by means of a pipe 7.
  • the installation also includes a pipe 8 for conveying the pellets coming from the evaporation 2 to the incineration plant 9 used to destroy household waste from the pit 1.
  • the evaporation unit 2 is heated by a steam circuit 10 from a turbine 9a integrated to the incineration plant (separately shown in the diagram for the sake of clarity of the description).
  • the condensing member 5 operates using water obtained by cooling steam from said turbine 9a and circulating in a circuit 11 integrating a heat exchanger 12 and pumping means 13. It will be noted that this water is used not only to the condensing member 5 but also serves to cool the excess steam coming from the circuit 10 in another condensing member 14 provided thereon.
  • the water from circuits 10 and 11 is then conveyed to a tank 15.
  • the condensates from the condensing member 5 are conveyed by a pipe 16 to the cooling circuit 17 of the incineration plant.
  • the installation also comprises means for introducing a defoamer 18 therein provided on the pipe 3.
  • Tests were carried out on a pilot installation using the principle of the installation shown in the single figure.
  • a raw sample of pit juice was taken. This sample consists mainly of water and is heavily loaded with organic matter. Table 1 below summarizes the main characteristics of this sample.
  • the pellet is composed mostly of water and has a very high COD greater than 10 4 invention therefore concentrate a very important part of pollution.
  • the gaseous fraction obtained following the evaporation step has been condensed and has the characteristics mentioned in Table 3, on which also the values of rejection standards currently in force in France appear.

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Abstract

Procédé et installation de traitement des jus de fosses de stockage des déchets destinés à être incinérés dans une usine d'incinération. L'invention concerne un procédé de traitement des jus de fosse(s) de stockage (1) des déchets destinés à être incinérés dans une usine d'incinération caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: faire subir auxdits jus de fosse(s) une étape d'évaporation (2) conduisant à une fraction gazeuse enrichie en constituants volatiles (7) et un culot contenant (8) l'essentiel des polluants desdits jus; condenser (5) ladite fraction gazeuse de façon à obtenir un condensat essentiellement constitué d'eau; acheminer ledit culot vers un four d'incinération (9) de ladite usine d'incinération (9), ou vers ladite fosse. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE TRAITEMENT DES JUS DE FOSSES DE STOCKAGE DES DECHETS DANS UNE USINE D ' INCINERATION
L'invention concerne le domaine du traitement des déchets par incinération. L'invention trouve tout particulièrement son application dans le domaine de l'incinération des ordures ménagères.
Les ordures ménagères, notamment celles collectées dans certaines zones du monde telles que l'Asie, sont caractérisées par une fraction importante de déchets de cuisine, de nourriture et de plastiques. Ces déchets sont stockés dans des fosses avant d'être détruits par incinération dans des usines prévues à cet effet. La forte proportion d'eau initialement présente dans ces ordures, ainsi que les mécanismes de dégradation des composés fermentescibles qu'ils contiennent, génèrent des jus très chargés en matière organique.
Jusqu'ici, ces jus de fosses sont collectés et soit redirigés vers des stations d'épuration (lorsque les conditions économiques et réglementaires le permettent), soit pulvérisés dans les fours d'incinération pour y être brûlés. Cette dernière solution présente toutefois l'inconvénient majeur d'entraîner une diminution du rendement de l'incinérateur lié au faible PCI (proche de 0 kcal) de ces jus.
L'objectif principal de la présente invention est de proposer un nouveau procédé pour le traitement sans rejet liquide de ces jus de fosses n'impliquant pas l'inconvénient cité au paragraphe précédent.
Egalement un objectif de la présente invention est de proposer un tel procédé qui permette de limiter l'impact qu'il engendre sur le fonctionnement des fours d'incinération. Egalement un objectif de l'invention, est de décrire un tel procédé qui puisse être mis en œuvre grâce à des moyens de traitement compacts et s'intégrant aisément dans une unité d'incinération.
Ces différents objectifs sont atteints grâce à l'invention qui concerne un procédé de traitement des jus de fosse(s) de stockage des déchets destinés à être incinérés dans une usine d'incinération caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - faire subir auxdits jus de fosses une étape d'évaporation conduisant à une fraction gazeuse enrichie en constituants volatiles et un culot contenant l'essentiel des polluants desdits jus ; condenser ladite fraction gazeuse de façon à obtenir un condensât essentiellement constitué d'eau ; acheminer ledit culot vers un four d'incinération de ladite usine d'incinération, ou vers ladite fosse.
L'invention propose donc de façon originale de faire subir aux jus de fosses une evaporation permettant de concentrer dans le culot l 'essentiel de la pollution de ces jus de fosses. Une telle étape d'évaporation présente de nombreux avantages.
En premier lieu, on notera que les calories nécessaires à cette étape sont largement présentes sur les usines d'incinération de déchets telles que les usines de traitement thermique des ordures ménagères. En second lieu, on notera également que les culots obtenus lors d'une telle étape présentent un volume réduit ce qui n'entraîne pas de perturbation significative sur le bilan énergétique de l'incinérateur.
Enfin, on notera également que le condensât obtenu à partir de la fraction gazeuse provenant de l'étape d'évaporation est très peu chargé en polluants et peut généralement être directement rejeté dans le milieu naturel. On verra toutefois ci-après que ce condensât pourra être valorisé de différentes façons.
Selon une variante préférentielle de l'invention, l'étape d'évaporation est menée à une pression inférieure à la pression atmosphérique. La pression utilisée pourra varier en fonction de la nature et de la quantité de jus de fosses traités. En pratique, on préférera une pression comprise entre 0.5 et 0,9 bar. De façon préférée entre toutes, on utilisera une pression de 0,75 bar.
La température à laquelle sera effectuée l'étape d'évaporation pourra être également déterminée en fonction de la nature et de la quantité des jus de fosses à traiter par le procédé selon l'invention. Préférentiellement, on utilisera une température comprise entre 75°C et 100°C. D'une façon préférée entre toutes, on utilisera une température de 90°C. Comme déjà mentionné ci-dessus, le condensât obtenu à l'issue de l 'étape consistant à condenser la fraction gazeuse provenant de l 'étape d'évaporation est essentiellement constituée d'eau. Toutefois, certains polluants pourront demeurer dans ce condensât. Selon une variante de l'invention, le procédé pourra comprendre donc également une étape d'épuration du condensât.
Cette étape d'épuration pourra être effectuée à l'aide de tout procédé classique d'épuration notamment un procédé d'épuration biologique ou encore un procédé d'épuration par filtration.
Selon une variante préférentielle de l'invention, le procédé comprend également une étape consistant à ajouter au moins un agent anti-mousse aux jus de fosses avant ou pendant ladite étape d'évaporation. En effet, il peut se produire durant cette étape un développement de mousses en quantité importante constituées de composés de type savons, tensioactifs. De telles mousses peuvent perturber l'étape d'évaporation. On notera en particulier que de telles mousses peuvent nuire à la régulation de la température au cours de l'étape d'évaporation.
Ces mousses peuvent également polluer les appareillages utilisés et se retrouver dans les condensats ou se déposer dans les conduits.
On pourra utiliser dans le cadre du procédé selon la présente invention différents types d'agents anti-mousse connus de l'état de la technique. Toutefois. de façon préférentielle, on utilisera un agent anti-mousse à base de silicone.
Cet agent anti-mousse pourrait être ajouté en quantité variable, selon la nature des jus de fosses traités. Toutefois, selon une variante préférentielle, il sera ajouté à raison de 50 à 150 mg/1. D'une façon préférée entre toutes, l'agent antimousse sera ajouté aux jus de fosses à raison de 100 mg/1. Selon une variante particulièrement intéressante de l'invention, le condensât obtenu à l'issue de l'étape de condensation citée ci-dessus, constitué essentiellement d'eau, pourra après un traitement d'épuration éventuel, être acheminé au moins en partie vers le circuit de refroidissement classiquement mis en oeuvre dans l'usine d'incinération, ou dans l'extracteur à mâchefers. L'invention concerne également une installation pour la mise en œuvre d'un tel procédé caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une fosse de stockage de déchets destinés à être incinérés dans une usine d'incinération, au moins une unité d'évaporation desdits jus, au moins un organe de condensation de la fraction gazeuse provenant de ladite unité d'évaporation. au moins une canalisation d'acheminement des culots provenant de ladite unité d'évaporation vers ladite usine d'incinération.
Préférentiellement, ladite installation inclut des moyens de distribution d'au moins un agent anti-mousse dans lesdits jus avant leur entrée dans ladite unité d'évaporation.
Préférentiellement, ladite installation comprend au moins une canalisation d'acheminement des condensats provenant dudit organe de condensation vers ladite usine d'incinération.
L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente, seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre d'un mode non limitatif de réalisation de celle-ci donné en référence à la figure unique qui présente d'une façon schématique une installation mettant en œuvre le procédé en question.
En référence à la figure 1 , l'installation représentée pour la mise en œuvre du procédé comprend une fosse 1 de stockage d'ordures ménagères et une cuve de stockage la des jus provenant de cette fosse. L'installation comprend par ailleurs une unité d'évaporation 2 vers laquelle les jus provenant de l'unité de stockage la sont acheminés grâce à une canalisation 3 et à des moyens de pompage 4 adéquats. L'installation comprend par ailleurs une unité de condensation 5 vers laquelle la fraction gazeuse provenant de l'évaporateur 2 est acheminée grâce à une canalisation 7. L'installation comprend aussi une canalisation 8 d'acheminement des culots provenant de l'unité d'évaporation 2 vers l'usine d'incinération 9 utilisée pour détruire les ordures ménagères provenant de la fosse 1.
L'unité d'évaporation 2 est chauffée grâce à un circuit de vapeur 10 provenant d'une turbine 9a intégrée à l 'usine d'incinération (représentée de façon distincte sur le schéma pour des besoins de clarté de la description). L'organe de condensation 5 fonctionne grâce à de l'eau obtenue par refroidissement de vapeur provenant de ladite turbine 9a et circulant dans un circuit 11 intégrant un échangeur de chaleur 12 et des moyens de pompage 13. On notera que cette eau sert non seulement à l'organe de condensation 5 mais sert également à refroidir l'excès de vapeur provenant du circuit 10 dans un autre organe de condensation 14 prévu sur celui-ci. L'eau provenant des circuits 10 et 11 est acheminée ensuite dans un réservoir 15.
Conformément à la présente invention, les condensats provenant de l'organe de condensation 5 sont acheminés par une canalisation 16 vers le circuit de refroidissement 17 de l'usine d'incinération.
On notera que pour faciliter l'évaporation du jus de fosses, l'installation comprend également des moyens d'introduction d'un agent anti-mousse 18 dans ceux-ci prévus sur la canalisation 3.
Des tests ont été effectués sur une installation pilote reprenant le principe de l'installation montrée à la figure unique. Un échantillon brut de jus de fosses a été prélevé. Cet échantillon est composé en majeure partie d'eau et est fortement chargé en matières organiques. Le tableau 1 ci-après résume les principales caractéristiques de cet échantillon.
Figure imgf000007_0001
Tableau 1
200 ml de cet échantillon ont été placé dans une unité d'évaporation présentant un ballon d'évaporation de 500 ml. La température a été portée à 90°C. L'ébullation a été régulée par l'ajout de quelques grains de pierres ponces. Cette evaporation a été effectuée à une pression réduite de 0,75 bar en présence d'un agent anti-mousse introduit au sein de l'effluent brut à raison de 17 mg pour 200 ml.
A l'issue de cette étape d'évaporation, on a obtenu un culot présentant les caractéristiques mentionnées au tableau 2 suivant :
Figure imgf000008_0001
Tableau 2
Le culot est composé en majeure partie d'eau et présente une DCO très importante supérieure à 104 L'invention permet donc de concentrer une partie très importante de la pollution.
La fraction gazeuse obtenue suite à l'étape d'évaporation a été condensée et présente les caractéristiques mentionnées au tableau 3 sur lesquelles figurent également les valeurs de normes de rejet actuellement en vigueur en France.
Figure imgf000009_0001
Tableau 3
Ces analyses montrent que la phase aqueuse obtenue après condensation est conforme aux normes de rejet françaises.
Le mode de réalisation de l'invention ici décrit n'a pas pour objectif de réduire la portée de celle-ci. En conséquence, il pourra y être apportées de nombreuses modifications sans sortir de son cadre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement des jus de fosse(s) de stockage des déchets destinés à être incinérés dans une usine d'incinération caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :
- faire subir auxdits jus de fosse(s) une étape d'évaporation conduisant à une fraction gazeuse enrichie en constituants volatiles et un culot contenant l'essentiel des polluants desdits jus ;
- condenser ladite fraction gazeuse de façon à obtenir un condensât essentiellement constitué d'eau ;
- acheminer ledit culot vers un four d'incinération de ladite usine d'incinération.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite étape d'évaporation est menée à une pression inférieure à la pression atmosphérique.
3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite étape d'évaporation est menée à une pression comprise entre 0,5 et 0,9 bar.
4. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite étape d'évaporation est menée à une pression de 0.75 bar.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ladite étape d'évaporation est effectuée à une température comprise entre
75°C et 100°C.
6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que ladite étape d'évaporation est effectuée à une température de 90°C.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'épuration dudit condensât.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter au moins un agent anti-mousse auxdit jus de fosses avant ou pendant ladite étape d'évaporation.
9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que ledit agent anti- mousse est à base de silicone.
10. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que ledit agent antimousse est ajouté auxdits jus de fosses à raison de 50 à 150 mg/1.
11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que ledit agent antimousse est ajouté auxdits jus de fosses à raison de 100 mg/1.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à acheminer aux moins une partie dudit condensât dans le circuit de refroidissement de ladite usine d'incinération ou dans l'extracteur à mâchefers.
13. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce qu'elle comprend au moins une fosse de stockage d déchets destinés à être incinérés dans une usine d'incinération, au moins une unité d'évaporation desdits jus, au moins un organe de condensation de la fraction gazeuse provenant de ladite unité d'évaporation, au moins une canalisation d'acheminement des culots provenant de ladite unité d'évaporation vers ladite usine d'incinération.
14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle inclut des moyens de distribution d'au moins un agent anti-mousse dans lesdits jus avant leur entrée dans ladite unité d'évaporation.
15. Installation selon la revendication 14 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une canalisation d'acheminement des condensats provenant dudit organe de condensation vers le circuit de refroidissement de ladite usine d'incinération.
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