WO2021206535A1 - Procédé et système de traitement de lixiviats et procédé et système de production d'un ionomère coagulant mis en oeuvre dans ce procédé de traitement - Google Patents

Procédé et système de traitement de lixiviats et procédé et système de production d'un ionomère coagulant mis en oeuvre dans ce procédé de traitement Download PDF

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WO2021206535A1
WO2021206535A1 PCT/MA2021/000003 MA2021000003W WO2021206535A1 WO 2021206535 A1 WO2021206535 A1 WO 2021206535A1 MA 2021000003 W MA2021000003 W MA 2021000003W WO 2021206535 A1 WO2021206535 A1 WO 2021206535A1
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treatment
leachate
ionomer
reactive
sludge
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PCT/MA2021/000003
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Hassan Chaair
Radouane EL GHANEMY
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Hassan Chaair
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C02F1/004—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance using large scale industrial sized filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5281—Installations for water purification using chemical agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate

Definitions

  • the invention relates to a process for treating leachate. It also relates to a leachate treatment system implementing this method, as well as a method and system for producing a coagulating ionomer used in this treatment method.
  • US4,765,908 discloses a treatment composition and method are provided for removing a plurality of contaminants from a system waste in the form of a non-leachable sludge.
  • the treatment composition comprises an alkali or alkaline carbonate; activated montmorrillonite, a catalyst, such as as zirconium and polyelectrolyte; one or more flocculants such as metal salt and calcium oxide, lime or calcium hydroxide; and bentonite.
  • the treatment composition may contain soda, lignite, and activated carbon.
  • the treatment composition is introduced and mixed with the wastewater, which is then filtered to produce a sludge containing the contaminants in a non-leachable form.
  • Document MA37861A1 discloses a process for developing a coagulant for the treatment of leachate, in which a raw material is prepared containing clay and / or sludge resulting from a drinking water treatment process, from lime and an ore containing iron and / or aluminum. This process generally applies to the treatment of aqueous effluents containing pollutants, more particularly to leachate generated by storage centers for household waste and the like.
  • the invention relates to a process for the preparation of a coagulant which can be used in particular for the treatment of leachate from a storage center for household and similar waste.
  • the objective of the present invention is thus to provide a method making it possible to overcome the drawbacks of the prior art in terms of the treatment of leachate from storage centers for household and similar waste.
  • This objective is achieved with a process for treating a leachate including water and suspended matter, comprising a step of coagulating said suspended matter in this leachate and a step of filtering the water thus treated.
  • the coagulation step uses a reactive ionomer which is mixed with the leachate in a treatment reactor, so as to deliver, on the one hand, a clarified water meeting predetermined standards of rejection, and of on the other hand sludge containing said coagulated material.
  • the present invention is particularly suitable for leachate including water, dissolved organic matter (MES), organic micropollutants, mineral compounds in ionic form, heavy metals, volatile acids, sulfur products, phenolic derivatives, amino acids, carboxylic acids and bacteria viruses.
  • MES dissolved organic matter
  • organic micropollutants organic micropollutants
  • mineral compounds in ionic form heavy metals
  • volatile acids volatile acids
  • sulfur products sulfur products
  • phenolic derivatives amino acids
  • carboxylic acids and bacteria viruses are particularly suitable for leachate including water, dissolved organic matter (MES), organic micropollutants, mineral compounds in ionic form, heavy metals, volatile acids, sulfur products, phenolic derivatives, amino acids, carboxylic acids and bacteria viruses.
  • the treatment method according to the invention may further comprise a step of flocculating the coagulated material, comprising an addition of a flotation agent, as well as a step of settling the treated water.
  • This settling step may include a step of adding a polymer settling accelerator.
  • a system for treating a leachate implementing the treatment method according to the invention, this system comprising a physicochemical treatment unit, implementing coagulation followed by a decantation.
  • This treatment system according to the invention may further comprise, downstream of the physicochemical treatment unit, a refining treatment unit.
  • This refining treatment unit can advantageously comprise a filtration unit made up of two filtration stations: a specific filtration station made up of several columns packed with specific materials, and a membrane filtration station, and downstream of this filtration station. filtration, a disinfection reactor.
  • the physico-chemical treatment unit comprises an ionomer preparation tank, an ionomer distribution tank, a leachate storage tank, and a treatment reactor.
  • the coagulant preparation tank may comprise several baffles and an agitator system, so as to provide homogenization of said coagulant.
  • the ionomer distribution tank is disposed downstream of the ionomer preparation tank and includes several baffles and an agitator system.
  • the leachate storage tank can be arranged to receive the leachate by gravity.
  • the treatment reactor can be arranged to receive, on the one hand, leachate by pumping from the leachate storage tank, and on the other hand, coagulant from the ionomer distribution tank.
  • the physico-chemical treatment unit may further advantageously comprise a metering pump for introducing a predetermined quantity of ionomer into the treatment reactor.
  • the physico-chemical treatment unit may further comprise, downstream of the treatment reactor, a buffer tank for storing the pre-treated leachate.
  • a method for producing a coagulating agent intended to be mixed with a leachate comprising the following steps:
  • an initial mixture is made between clay and / or mud resulting from a water treatment system and a compound containing iron and / or aluminum,
  • This production process is particularly suitable for all kinds of leachate, young or stabilized, from various landfills including water, dissolved organic matter (MES), organic micropollutants, mineral compounds in ionic form, heavy metals, volatile acids, sulfur products, phenolic derivatives, amino acids, carboxylic acids, viruses and bacteria.
  • MES dissolved organic matter
  • organic micropollutants organic micropollutants
  • mineral compounds in ionic form heavy metals
  • volatile acids volatile acids
  • sulfur products phenolic derivatives
  • amino acids amino acids
  • carboxylic acids viruses and bacteria.
  • this sludge can be treated chemically by an acid attack with initial heating, in order to form a product containing salts of iron, aluminum salts or their mixture.
  • the production process according to the invention may further comprise a step for adding a polyelectrolyte to the intermediate product and / or to the reactive ionomer.
  • a system for producing an ionomer coagulating agent intended to be mixed with a leachate including, for example, water, dissolved organic matter (MES), organic micropollutants, compounds. minerals in ionic form, heavy metals, volatile acids, sulfur-containing products, phenolic derivatives, amino acids, carboxylic acids, viruses and bacteria, etc., so as to coagulate said pollutants, implementing the production process according to the invention, this system comprising:
  • the production system according to the invention when it uses sludge resulting from a water treatment system as a base product, can further comprise means for subjecting this sludge to acid attack and means to heat treat this sludge, with a view to forming a product containing iron salts, aluminum salts or a mixture thereof.
  • This production system may further include means for adding a polyelectrolyte to the intermediate product and / or to the reactive ionomer.
  • An ionomer is an ionically crosslinked thermoplastic copolymer. Crosslinking improves polymer cohesion and electrical conductivity. In an ionomer, a small proportion of repeating units carries ionic and / or ionizable groups. The ionic linkage between chains is formed by divalent cations such as Fe ++ , Ca ++ and Mg ++ and trivalent cations such as AP + .
  • All or part of the atoms of the reactive ionomer used in the leachate treatment process according to the invention are active, and the share index of the active atoms of the ionomer is greater than zero.
  • the ionomer is prepared either by calcium hydroxide, ferric chloride, ferric sulphate, aluminum sulphate, aluminum hydroxide, bioflocculant, hydroxide of calcium and ferric sulphate, calcium hydroxide and aluminum sulphate, ferric sulphate and aluminum sulphate, aluminum sulphate and ferric chloride, ferric sulphate and alumina, there is provided in the present invention a process for obtaining a reactive ionomer which is distinguished by the fact that a high performance product is obtained which can be generalized to all the leachate from various household waste storage centers and the like.
  • this process for developing a very reactive product offers the best reliability in the face of the complexity and the high qualitative and quantitative variability of the leachate from different storage centers for household and similar waste.
  • this process for producing a reactive product offers a better rate of reduction of the overall parameters such as COD, BOD 5 , MES, etc., of the leachates from various household waste storage centers and assimilated.
  • the coagulant comprises one or more simple or compound salts, from the group formed by iron salts and aluminum salts.
  • the sludge obtained after treatment of leachate must undergo dehydration and heat treatment.
  • the heat-treated sludge does not release any toxic product in the presence of water, therefore it can be discharged directly into lockers in waste storage centers.
  • the ionomer manufactured according to the invention can find a good number of outlets in the field of leachate treatment.
  • This ionomer can also find uses in other fields, such as the field of the treatment of sludge, hospital waste, toxic waste of wastewater and / or industrial.
  • the implementation of the present method has the particular advantage of being generalizable to all leachate for all storage centers for household and similar waste.
  • the rate of elimination of suspended solids suspended solids is greater than 95%
  • the rate of reduction of COD is greater than 95%
  • the performances make it possible to obtain clarified water, meeting discharge standards relating to indirect discharges and suitable for reuse
  • the treatment system has a compact, modular and flexible design, capable of treating variable flow rates and wide variation in the pollutant load, notes a low investment and operating cost compared to currently known processes, such as ultrafiltration, reverse osmosis, in terms of energy, chemical reagents and labor, the practical implementation of the process treatment according to the invention does not require a particular skill.
  • FIG. 1 is a block diagram of a leachate treatment system using the product from the production process according to the invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a physico-chemical treatment unit implemented in a leachate treatment treatment system according to the invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a system for producing an active ionomer according to the invention.
  • the leachate treatment system 2 comprises two units: a physico-chemical treatment unit 5, implementing a coagulation step followed by settling. a refining treatment unit 6 integrating a filtration station composed of two filtration stations: specific filtration station 4 composed of several columns 24,25 packed with specific materials and membrane filtration station 22.
  • the effluents thus treated E are clarified and then they can be discharged directly or indirectly or reused for operations such as watering, cleaning of landfill equipment provided with this treatment system.
  • the leachate L which arrives at the inlet of the treatment unit 5, is stored in an upstream storage tank 28, then arrives at the inlet of the physico-chemical treatment unit 5.
  • the physico-chemical treatment unit 5 comprises, with reference to FIG. 2, a leachate storage tank 70, an ionomer preparation tank 50, an ionomer distribution tank 60, a treatment reactor 80- 81, a tank 82 for storing a conventional coagulant and a tank 90 for storing pretreated leachate.
  • the ionomer I is prepared in a cylindrical tank 50 made of 316L stainless steel, from which we will feed the ionomer distribution tank 60, depending on the level of the latter.
  • the ionomer preparation tank 50 is provided with 4 baffles 51 and an agitation system 52 to ensure good homogenization of the product.
  • the ionomer distribution tank 60 is a cylindrical 316L stainless steel tank, provided with 4 baffles 61 and an agitation system 62.
  • the level of ionomer in the distribution tank 60 is controlled by a level sensor 63 provided for the necessary alarms (minimum level - maximum level).
  • the leachate L arrives by gravity or pumping to the treatment unit 5 and is stored in a tank 70, from which the leachate L will be pumped to a first stage 80 of the treatment reactor.
  • the leachate storage tank 70 is rectangular or cylindrical in shape, closed at the top. It is made of reinforced concrete or other material that resists the aggressiveness of leachate.
  • the level of leachate L in this storage tank is controlled by a level sensor 73 equipped for the necessary alarms (minimum level - maximum level).
  • the leachate L supply to the physico-chemical treatment unit is provided by a pump 71 with a frequency variator making it possible to control / vary the feed rate in a simple manner.
  • This pump 71 introduces a regular and controlled flow of the leachate into the treatment reactor which is a cylindrical tank, made of 316 L stainless steel.
  • the leachate L is mixed with a specific coagulant I, to produce the ionic destabilization of the colloids, and therefore the coagulation of the solids in suspension, of the heavy metals and of certain particles which will precipitate.
  • the liquid enters the second reactor stage 81 to undergo a second physico-chemical treatment, either by adding by means of a metering pump 83 of aluminum sulphate or sodium aluminate or aluminum chloride or polyaluminum chloride or aluminum hydroxide or activated carbon or ferric chloride or ferric sulfate or ferrous sulfate, either by advanced photochemical or electrochemical oxidation.
  • a metering pump 83 aluminum sulphate or sodium aluminate or aluminum chloride or polyaluminum chloride or aluminum hydroxide or activated carbon or ferric chloride or ferric sulfate or ferrous sulfate, either by advanced photochemical or electrochemical oxidation.
  • the LP pretreated leachate is pumped from buffer tank 90 and sent to the filtration unit.
  • the filtration unit is composed of two filtration stations, specific filtration station 4 of several filtration columns 24,25, closed at the top, which are lined with specific materials and arranged so suitable to operate a gradual refining of the effluents E.
  • the function of the packing is to carry out oxygenation, the elimination of bacteria, the adsorption of organic matter as well as filtration, membrane filtration station 22 for the elimination chlorides and reduced conductivity,
  • the water On leaving the filtration unit, the water is sent to a disinfection reactor 27 so that it undergoes disinfection by UV or by the injection of 48 ° chlorometric bleach.
  • the bleach injection is carried out by means of a metering pump 29 from a bleach tank 7.
  • This water tank 30 On leaving the disinfection reactor 27, the liquid is stored in a water tank 30 or discharged directly into the natural environment.
  • This water tank is rectangular or cylindrical in shape. It is made of reinforced concrete or other inert materials.
  • the leachate treatment process further comprises a sludge treatment unit.
  • the sludge treatment unit is composed of a sludge dewatering unit and a heat treatment unit 23, and a management of the resulting reject solids S.
  • the objective of dewatering sludge B is the removal of water.
  • the settled sludge is pumped to a covered sludge basin. They are then treated in a sludge treatment station, which allows the water content of the sludge to be reduced as much as possible in order to reduce its volume. This management of waste solids is absolutely necessary to avoid their uncontrolled leaching.
  • the dehydrated sludge is then dried in the air or in a dryer, and then sent to a sludge storage bin.
  • the thermal treatment of the sludge can be carried out at a temperature above 200 ° C.
  • the leachate which will be subjected to this treatment generally has physicochemical and biological characteristics, with values which greatly exceed the authorized limits for indirect discharges, as illustrated by the data in Table 1 for a practical example of the realization of a leachate treatment system according to the invention in Morocco.
  • the water obtained after treatment of this leachate by the treatment process according to the invention must meet the standards relating to indirect discharges, as shown by the data in Table 2 for a practical example of the production of a leachate treatment system. according to the invention in Morocco.
  • Table 1 Leachate analysis before treatment and after treatment
  • Table 2 General limit values for direct and indirect wastewater discharges
  • a base product A such as clay or sludge from a wastewater treatment plant is stored in a tank 10.
  • This base product A is injected by means of a pump 11 into a tank.
  • hopper 12 which pours this product A into a mixing system 13 which also receives a first reagent RI leaving a reservoir of reagent 14.
  • This first reagent RI is for example a compound containing iron and / or aluminum, such as ferric chloride, ferric sulfate, ferrous sulfate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, aluminum chloride, sodium alumina, polyaluminum chloride
  • the mixing system 13 is for example of the worm type.
  • the initial mixture MI which results therefrom is then collected by a reception system 15 and then injected via a pump 33 into a hopper 16 at the end of which is injected a second reagent R2 contained in a reservoir 18.
  • This second reagent R2 is, for example, lime and / or calcium hydroxide or calcium carbonate.
  • An intermediate product PI is obtained.
  • This intermediate product PI is introduced into an oven 17, electric or a gas heated to a temperature between 250 and 350 ° C, so as to obtain an IR reactive ionomer to which is added a third reactant R3, such as a poly- electrolyte from a reservoir of reagent 19, such as Active silica, Starch, Alginate, Polysaccharides, Anionic polyelectrolyte, Cationic polyelectrolyte. Neutral polyelectrolyte.
  • a third reactant R3 such as a poly- electrolyte from a reservoir of reagent 19, such as Active silica, Starch, Alginate, Polysaccharides, Anionic polyelectrolyte, Cationic polyelectrolyte. Neutral polyelectrolyte.
  • the present invention is not limited to the examples which have just been described and numerous other embodiments can be envisaged without departing from the scope of the present invention.
  • the respective dimensions of the different tanks and different reservoirs used in the treatment and production systems according to the invention may vary depending on the envisaged treatment flow rates.

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Abstract

Ce procédé de traitement de lixiviat comprend une étape de coagulation des polluants dans le lixiviat, et une étape de filtration du lixiviat ainsi traité. L'étape de coagulation met en oeuvre un ionomère réactif qui est mélangé avec le lixiviat dans un réacteur de traitement. Elle vise également un procédé d'élaboration d'un ionomère actif pour le traitement de lixiviat. De façon caractéristique, on prépare l'ionomère à partir de l'hydroxyde de calcium/et ou de la chaux, de l'argile et/ou de la boue résultant d'une filière de traitement d'eau potable, de charbon et d'un réactif contenant du fer et/ou de l'aluminium. Ce procédé s'applique de façon générale au traitement des effluents aqueux contenant des polluants, plus particulièrement au traitement des lixiviats générés par les centres de stockage de déchet ménager et assimilé. Voir Figure 1

Description

Procédé et système de traitement de lixiviats et procédé et système de production d’un Ionomère coagulant mis en œuvre dans ce Procédé de traitement
DOMAINE DE L’INVENTION
L’invention concerne un procédé de traitement de lixiviats. Elle vise également un système de traitement de lixiviat mettant en œuvre ce procédé, ainsi qu’un procédé et système de production d’un ionomère coagulant mis en œuvre dans ce procédé de traitement.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les lixiviats des centres de stockage de déchet ménager et assimilé résultent de la percolation des eaux à travers le massif de déchet, enfouis. Ils constituent un effluent très délicat à traiter, du fait de la complexité de leurs compositions et de leurs variations temporelles. Cette difficulté de traitement en fait une problématique quotidienne pour les exploitants des centres de stockage des déchets ménager et assimilé et pose un problème d’actualité scientifique, à l’échelle international.
S’il y a quelque temps, les lixiviats se prêtaient à l’épuration biologique seule ou combinée à d’autre procédés, il semble certain aujourd’hui qu’en raison du caractère de plus en plus stabilisé des Lixiviats, ce traitement biologique seul n’est plus suffisant pour rejeter des effluents éco- compatibles. Ceci est d’autant plus vrai que les prescriptions de rejet sont de plus en plus contraignantes sous la pression des réglementations, aux niveaux national et international. Parallèlement au traitement biologique, plusieurs filières de traitement de Lixiviat ont évolué avec l’intégration de nouvelles techniques : traitement par lagunage, procédé contrôlé aérobie et anaérobie, procédé physico -chimique, précipitation chimique, ... etc. Tous ces procédés présentent des avantages et des inconvénients. L’inconvénient majeur de ces procédés est leur inaptitude de s’adapter à la complexité et à la variabilité de lixiviat. En outre le taux d’abattement des paramètres globaux tels que DCO (Demande Chimique en Oxygène), DBO (Demande Biochimique en Oxygène), MES (Matière organique dissoute), bactéries, virus, etc, obtenu après traitement, reste faible et n’excède pas les 60 %.
D’autres procédés ont été développés, notamment des procédés membranaires tels que des procédés par osmose inverse. Ces procédés s’avèrent les plus répandus dans de nombreux pays d’Europe de l’ouest, France, Allemagne, Italie... Toutefois, le traitement direct ou combiné au traitement biologique, à l’échelle industrielle des lixiviats par osmose inverse, connaît des limitations majeures en termes de colmatage de la membrane, de génération d’odeurs désagréables, de coût élevé de traitement relatif à la consommation énergétique et au changement régulier des membranes, et de présence des rejets très dangereux (concentrât), qui nécessite un traitement supplémentaire tel que le procédé Evalix®, ce qui engendre une augmentation excessive du coût de traitement et du dégagement de rejets gazeux toxiques. Aujourd’hui, le recours à des nouveaux procédés de traitement de Lixiviat semble indispensable. Le document US4,765,908 divulgue une composition de traitement et un procédé sont fournis pour éliminer une pluralité de contaminants d'un déchet système ter sous la forme d'une boue non lixiviable. La composition de traitement comprend un alcalin ou alcalin carbonate ; la montmorrillonite activée, un catalyseur, tel que comme zirconium et polyélectrolyte ; un ou plusieurs floculants comme le sel métallique et l’oxyde de calcium, la chaux ou hydroxyde de calcium ; et de la bentonite. De plus, le La composition de traitement peut contenir de la soude, du lignite, et du charbon actif. La composition de traitement est introduite et mélangée aux eaux usées, ce qui est puis filtré pour produire une boue contenant les contaminants sous une forme non lixiviable.
Le document MA37861A1 divulgue un procédé d'élaboration d'un coagulant pour le traitement de lixiviat, dans lequel on prépare une matière première contenant de l'argile et/ou de la boue résultant d'une filière de traitement d'eau potable, de la chaux et d'un minerai contenant du fer et/ou de l'aluminium. Ce procédé s'applique de façon générale au traitement des effluents aqueux contenant des polluants, plus particulièrement aux lixiviats générés par les centres de stockage de déchet ménager et assimilé. L'invention concerne un procédé d'élaboration d'un-coagulant qui peut être utilisé en particulier pour le traitement des lixiviats de centre de stockage des déchets ménagers et assimilés.
Les filières traditionnelles de traitement qui ont consisté en une dégradation biologique du lixiviat et/ou à des traitements physico-chimiques, ne parviennent plus à traiter suffisamment ces effluents. L’explication est liée d’une part au vieillissement de la plupart des lixiviats des centres de stockages, ce qui entraîne la formation des lixiviats de plus en plus stabilisés et donc de moins en moins biodégradables, et d’autre part au durcissement permanent des exigences réglementaires de rejet vers le milieu naturel.
On utilise actuellement du sulfate de fer, du chlorure ferrique, du polychlorure d’aluminium. L’inconvénient de ces coagulants est qu’ils ne peuvent traiter des lixiviats. En effet, l’ion Ferreux positif ne réagit qu’avec des ions négatifs. Les lixiviats sont des milieux très riches avec des composés métalliques, des métaux lourds, des composés phénoliques, et toutes sortes de bactéries. Par ailleurs, les DCO au Maghreb peuvent atteindre 110000 mg/litre, alors qu’en Europe les DCO sont aux alentours de 3000 mg/litre. Il s’agit donc de développer un procédé de traitement qui puisse s’appliquer à toutes sortes de lixiviat, plus efficace mais également plus flexible, en termes de rejet, de reproductibilité et de variabilité de l’effluent, que les procédés de traitement actuels.
La présente invention a ainsi pour objectif de fournir un procédé permettant de surmonter les inconvénients de l’art antérieur en termes de traitement de lixiviat des centres de stockage de déchets ménagers et assimilés.
EXPOSE DE L’INVENTION
Cet objectif est atteint avec un procédé pour traiter un lixiviat incluant de l’eau et des matières en suspension, comprenant une étape de coagulation desdites matières en suspension dans ce lixiviat et une étape de filtration de l’eau ainsi traitée.
Suivant l’invention, l’étape de coagulation met en œuvre un ionomère réactif qui est mélangé avec le lixiviat dans un réacteur de traitement, de façon à délivrer d’une part une eau clarifiée répondant à des normes prédéterminées de rejet, et d’autre part des boues contenant lesdites matières coagulées.
La présente invention est particulièrement adaptée à des lixiviats incluant de l’eau, des matières organiques dissous (MES), des micropolluants organiques, des composés minéraux sous forme ionique, des métaux lourds, des acides volatils, des produits soufrés, des dérivés phénoliques, des acides aminés, des acides carboxyliques et des virus des bactéries.
Le procédé de traitement selon l’invention peut en outre comprendre une étape de floculation des matières coagulées, comprenant un ajout d’un agent flottateur, ainsi qu’une étape de décantation de l’eau traitée.
Cette étape de décantation peut comprendre une étape d’ajout d’un agent polymère d’accélération de décantation.
Suivant un autre aspect de l’invention, il est proposé un système de traitement d’un lixiviat, mettant en œuvre le procédé de traitement selon l’invention, ce système comprenant une unité de traitement physico-chimique, implémentant une coagulation suivie d’une décantation.
Ce système de traitement selon l’invention peut en outre comprendre, en aval de l’unité de traitement physico-chimique, une unité de traitement d’affinage.
Cette unité de traitement d’affinage peut avantageusement comprendre une unité de filtration composée de deux postes de filtration : un poste de filtration spécifique composé de plusieurs colonnes garnies par des matériaux spécifiques, et un poste de filtration membranaire, et en aval de ce poste de filtration, un réacteur de désinfection. L’unité de traitement physico -chimique comporte une cuve de préparation d’ionomère, une cuve de distribution d’ionomère, une cuve de stockage de lixiviat, et un réacteur de traitement.
La cuve de préparation de coagulant peut comprendre plusieurs chicanes et un système agitateur, de façon à procurer une homogénéisation dudit coagulant.
La cuve de distribution d’ionomère est disposée en aval de la cuve de préparation d’ionomère et comprend plusieurs chicanes et un système agitateur.
La cuve de stockage de lixiviat peut être agencée pour recevoir le lixiviat par gravité.
Le réacteur de traitement peut être agencé pour recevoir, d’une part, du lixiviat par pompage depuis la cuve de stockage de lixiviat, et d’autre part, du coagulant en provenance de la cuve de distribution d’ionomère.
L’unité de traitement physico -chimique peut en outre avantageusement comprendre une pompe doseuse pour introduire une quantité prédéterminée d’ionomère dans le réacteur de traitement. L’unité de traitement physico -chimique peut en outre comprendre, en aval du réacteur de traitement, un réservoir tampon pour stocker le lixiviat prétraité.
Suivant encore un autre aspect de l’invention, il est proposé un procédé pour produire un agent coagulant prévu pour être mélangé avec un lixiviat, comprenant les étapes suivantes :
- on réalise un mélange initial entre de l’argile et/ou de la boue résultant d’une filière de traitement d’eau et d’un composé contenant du fer et/ou de l’aluminium,
- on ajoute audit mélange initial de la chaux et/ou de l’hydroxyde de calcium pour former un produit intermédiaire,
- on effectue un traitement thermique dudit produit intermédiaire, en vue d’obtenir un ionomère réactif.
Ce procédé de production est particulièrement adapté pour toute sorte de lixiviats, jeunes ou stabilisés, de différentes décharges incluant de l’eau, des matières organiques dissoutes (MES), des micropolluants organiques, des composés minéraux sous forme ionique, des métaux lourds, des acides volatils, des produit soufrés, des dérivés phénoliques, des acides aminés, des acide carboxyliques, des virus et des bactéries.
Lorsque le procédé de production selon l’invention met en œuvre de la boue résultant d’une filière de traitement d’eau, cette boue peut être traitée chimiquement par une attaque acide avec chauffage initial, en vue de former un produit contenant des sels de fer, des sels d’aluminium ou leur mélange.
Le procédé de production selon l’invention peut en outre comprendre une étape pour ajouter au produit intermédiaire et/ou à l’ionomère réactif un poly-électrolyte.
Suivant encore un autre aspect de l’invention, il est proposé un système pour produire un ionomère agent coagulant prévu pour être mélangé avec un lixiviat incluant par exemple de l’eau, des matières organiques dissoutes (MES), des micropolluants organiques, des composés minéraux sous forme ionique, des métaux lourds, des acides volatiles, des produits soufrés, des dérivés phénoliques, des acides aminés, des acide carboxyliques, des virus et des bactéries, ...etc, de façon à coaguler lesdits polluants, mettant en œuvre le procédé de production selon l’invention, ce système comprenant:
- des moyens pour mélanger initialement de l’argile et/ou de la boue résultant d’une filière de traitement d’eau et un composé contenant du fer et/ou de l’aluminium,
- des moyens pour ajouter audit mélange initial de la chaux et/ou de l’hydroxyde de calcium pour former un produit intermédiaire,
- des moyens pour traiter thermiquement ledit produit intermédiaire, en vue d’obtenir un ionomère réactif.
Le système de production selon l’invention, lorsqu’il met en œuvre comme produit de base de la boue résultant d’une filière de traitement d’eau, peut en outre comprendre des moyens pour soumettre cette boue à une attaque acide et des moyens pour traiter thermiquement cette boue, en vue de former un produit contenant des sels de fer, des sels d’aluminium ou leur mélange. Ce système de production peut en outre comprendre des moyens pour ajouter au produit intermédiaire et/ou à l’ionomère réactif un poly-électrolyte.
Un ionomère est un copolymère thermoplastique réticulé ioniquement. La réticulation améliore la cohésion du polymère et la conductivité électrique. Dans un ionomère, une faible proportion de motifs de répétition porte des groupes ioniques et/ou ionisables. Le pontage ionique entre chaînes est formé par des cations bivalents tels Fe++, Ca++ et Mg++ et des cation trivalents tels AP+.
Tout ou partie des atomes de l’ionomère réactif mis en œuvre dans le procédé de traitement de lixiviat selon l’invention sont actifs, et l’indice de part des atomes actifs de l’ionomère est supérieur à zéro.
Par rapport à l’état antérieur de la technique de traitement de lixiviat, selon lequel on prépare l’ionomère soit par l’hydroxyde de calcium, chlorure ferrique, sulfate ferrique, sulfate d’aluminium, hydroxyde d’aluminium, biofloculant, hydroxyde de calcium et sulfate ferrique, hydroxyde de calcium et aluminium sulfate, sulfate ferrique et aluminium sulfate, aluminium sulfate et chlorure ferrique, sulfate ferrique et l’alumine, on propose dans la présente invention un procédé d’obtention d’un ionomère réactif qui se distingue par le fait qu’on obtient un produit de haute performance et généralisable à l’ensemble des lixiviats de différents centre de stockage de déchet ménager et assimilé.
Selon l’invention, ce procédé d’élaboration d’un produit très réactif offre la meilleure fiabilité face à la complexité et à la forte variabilité qualitative et quantitative des lixiviats de différents centres de stockage de déchet ménager et assimilé.
Selon l’invention, ce procédé d’élaboration d’un produit réactif offre un meilleur taux d’abattement des paramètres globaux tels que DCO, DBO5, MES, ... etc, des lixiviats de différents centres de stockage de déchet ménager et assimilé. De préférence, le coagulant comporte un ou plusieurs sels simples ou composés, parmi le groupe formé des sels de fer et des sels d’aluminium.
Selon l’invention, les boues obtenues après traitement de Lixiviat, doivent subir une déshydratation et un traitement thermique.
Selon l’invention, les boues traitées thermiquement ne relarguent aucun produit toxique en présence d’eau, par conséquent elles peuvent être rejeté directement dans des casiers de centres de stockage de déchet.
Ainsi, on comprend que l’ionomère fabriqué selon l’invention peut trouver bon nombre de débouchés dans le domaine du traitement de Lixiviat.
Ce ionomère peut également trouver des utilisations dans d’autres domaines, tel que le domaine du traitement des boues, des déchets hospitaliers, de déchets toxiques des eaux usées et /ou industrielles.
En comparaison avec les procédés actuels de traitement des lixiviats, la mise en œuvre du présent procédé a notamment pour avantage d’être généralisable à l’ensemble des lixiviats pour l’ensemble des centres de stockage de déchet ménager et assimilé.
Les principaux avantages du procédé de traitement selon l’invention sont les suivants : le taux d’élimination des matières en suspension MES est supérieur à 95%, le taux d’abattement de DCO est supérieur à 95 %, les performances permettent l’obtention d’une eau clarifiée, répondant aux normes de rejet relatives aux rejets indirects et apte à être réutilisée, le système de traitement présente un design compact, modulable et flexible, capable de traiter des débits variables et de large variation de la charge polluante, on constate un faible coût d’investissement et d’exploitation par rapport aux procédés connus actuellement, comme G ultrafiltration, l’osmose inverse, en termes d’énergie, de réactifs chimiques et de main d’œuvre, la mise en œuvre pratique du procédé de traitement selon l’invention ne nécessite pas une compétence particulière.
DESCRIPTION DES FIGURES
On comprendra mieux l’invention en se référant aux figures suivantes :
- la figure 1 est un schéma synoptique d’un système de traitement de lixiviat utilisant le produit issu du procédé d’élaboration selon l’invention ;
- la figure 2 est un schéma synoptique d’une unité de traitement physico -chimique mise en œuvre dans un système de traitement de traitement de lixiviat selon l’invention ; et
- la figure 3 est un schéma synoptique d’un système de production d’un ionomère actif selon l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE
On va maintenant décrire, en référence aux figures 1 et 2, un exemple pratique de réalisation d’un système de traitement de lixiviat selon l’invention, en même temps que le procédé de traitement mis en œuvre dans ce système.
Le système de traitement de lixiviat 2 comprend deux unités : une unité de traitement physico-chimique 5, implémentant une étape de coagulation suivie d’une décantation. une unité de traitement d’affinage 6 intégrant un poste de filtration composé de deux poste de filtration : poste de filtration spécifique 4 composé de plusieurs colonnes 24,25 garnies par des matériaux spécifiques et poste de filtration membranaire 22. Les effluents ainsi traités E sont clarifiés et puis ils peuvent être rejetés directement ou indirectement ou réutilisés pour des opérations telles que l’arrosage, le nettoyage des équipements de la décharge pourvue de ce système de traitement.
Le lixiviat L, qui arrive en entrée de l’unité de traitement 5, est stocké dans un réservoir de stockage amont 28, puis arrive en entrée de l’unité de traitement physico -chimique 5.
L’unité de traitement physico-chimique 5 comporte, en référence à la figure 2, une cuve 70 de stockage de lixiviat, une cuve 50 de préparation d’ionomère, une cuve 60 de distribution d’ionomère, un réacteur de traitement 80-81, une cuve 82 de stockage d’un coagulant usuel et une cuve 90 de stockage de lixiviat prétraité.
L’ionomère I est préparé dans une cuve cylindrique 50 en inox 316L, à partir de laquelle on va alimenter la cuve 60 de distribution d’ionomère, selon le niveau de cette dernière.
La cuve de préparation d’ionomère 50 est munie de 4 chicanes 51 et d’un système d’agitation 52 pour assurer une bonne homogénéisation du produit.
La cuve de distribution d’ionomère 60 est une cuve cylindrique en inox 316L, munie de 4 chicanes 61 et d’un système d’agitation 62. Le niveau d’ionomère dans la cuve de distribution 60 est contrôlé par un capteur de niveau 63 prévu pour les alarmes nécessaires (niveau minimal - niveau maximal).
Le lixiviat L arrive par gravité ou pompage jusqu’à l’unité de traitement 5 et est stocké dans une cuve 70, à partir de laquelle on va pomper le lixiviat L vers un premier étage 80 du réacteur de traitement.
La cuve de stockage de lixiviat 70 est de forme rectangulaire ou cylindrique, fermé à la partie supérieure. Il est fait en béton armé ou autre matériau qui résiste à l’agressivité de lixiviat. Le niveau du lixiviat L dans cette cuve de stockage est contrôlé par un capteur de niveau 73 équipé pour les alarmes nécessaires (niveau minimal - niveau maximal). L’alimentation en lixiviat L de l’unité de traitement physico-chimique est assurée par une pompe 71 avec un variateur de fréquence permettant de contrôler/varier le débit d’alimentation de façon simple. Cette pompe 71 introduit un débit régulier et contrôlé du lixiviat dans le réacteur de traitement qui est une cuve cylindrique, en inox 316 L.
Dans le premier étage réacteur 80, le lixiviat L est mélangé avec un coagulant spécifique I, pour produire la déstabilisation ionique des colloïdes, et donc la coagulation des solides en suspension, des métaux lourds et de certaines particules qui vont précipiter.
L’ionomère I est introduit dans le réacteur par une pompe doseuse 64, pour contrôler la quantité d’ionomère à introduire.
A la sortie du premier étage réacteur 80, le liquide entre dans le second étage réacteur 81 pour subir un second traitement physico -chimique, soit par ajout au moyen d’une pompe doseuse 83 de sulfate d’aluminium ou d’aluminate de sodium ou de chlorure d’aluminium ou de polychlorure d’aluminium ou d’hydroxyde d’aluminium ou de charbon actif ou de chlorure ferrique ou de sulfate ferrique ou de sulfate ferreux, soit par oxydation avancée photochimique ou électrochimique.
Le liquide prétraité est de pH = 7 et ce liquide est acheminé vers un réservoir tampon 90 qui est de forme rectangulaire ou cylindrique, fermé à la partie supérieure. Il est fait en béton armé ou autre matériau inerte.
Le lixiviat prétraité LP est pompé depuis le réservoir tampon 90 et envoyé vers l’unité de fdtration.
En référence à la figure 1, l’unité de filtration est composée de deux postes de filtration, poste de filtration spécifique 4 de plusieurs colonnes de filtration 24,25, fermé à la partie supérieure, qui sont garnies en matériaux spécifiques et disposées de façon appropriée permettant d’opérer un affinage progressif des effluents E. Le garnissage a pour fonction d’effectuer l’oxygénation, l’élimination des bactéries, l’adsorption des matières organiques ainsi que la filtration, poste de filtration membranaire 22 pour l’élimination des chlorures et la réduction de la conductivité,
A la sortie de l’unité de filtration, l’eau est envoyée vers dans un réacteur de désinfection 27 pour qu’il subisse une désinfection par UV ou par l’injection d’eau de javel 48° chlorométrique. L’injection d’eau de javel est effectuée au moyen d’une pompe doseuse 29 à partir d’un réservoir d’eau de javel 7.
A la sortie du réacteur de désinfection 27, le liquide est stocké dans un réservoir à eau 30 ou rejeté directement dans le milieu naturel. Ce réservoir à eau est de forme rectangulaire ou cylindrique. Il est fait en béton armé ou autre matériaux inertes.
Le procédé de traitement de lixiviat comporte en outre une unité de traitement des boues. L’unité de traitement des boues est composée d’une unité de déshydratation des boues et une unité de traitement thermique 23, et une gestion des solides de rejet résultants S. L’objectif de la déshydratation des boues B est l’élimination de l’eau. Pour cela, les boues décantées sont pompées vers un bassin des boues couvert. Elles sont ensuite traitées dans une station de traitement des boues, qui permet de réduire au maximum le contenu d’eau des boues afin d’en réduire le volume. Cette gestion des solides des rejets, est absolument nécessaire pour éviter leur lixiviation incontrôlée. Les boues déshydratées sont ensuite séchées à l’air ou dans un séchoir, puis sont acheminées vers un casier de stockage des boues. Le traitement thermique des boues peut être effectué à une température supérieure à 200°C.
Le contrôle de toutes les vannes, pompes, débits, pH, niveau des boues, saturation de poste de filtration, dosage du coagulant, dosage, de l’acide, dosage du chlore, et moteurs électriques et pneumatique qui composent le système de traitement de lixiviat selon l’invention via un panneau de contrôle unique doté d’un automate programmable.
Le lixiviat qui va être soumis à ce traitement présente en général des caractéristiques physico chimiques et biologiques, avec des valeurs qui dépassent largement les limites autorisées pour des rejets indirects, comme l’illustrent les données du tableau 1 pour un exemple pratique de réalisation d’un système de traitement de lixiviat selon l’invention au Maroc.
L’eau obtenue après traitement de ce lixiviat par le procédé de traitement selon l’invention doit répondre aux normes relatives aux rejets indirects, comme l’illustre les données du tableau 2 pour un exemple pratique de réalisation d’un système de traitement de lixiviat selon l’invention au Maroc.
Tableau 1 : Analyse de lixiviat avant traitement et après traitement
Figure imgf000012_0001
Tableau 2 : Valeurs limites générales de rejets des eaux usées directes et indirects
Figure imgf000013_0001
On va maintenant décrire, en référence à la figure 3, un exemple particulier de réalisation d’un système 1 pour produire de rionomère réactif utilisé dans le procédé de traitement selon l’invention.
Un produit de base A, tel que de l’argile ou de la boue provenant d’une station de traitement d’eau usée est stocké dans un réservoir 10. Ce produit de base A est injecté au moyen d’une pompe 11 dans une trémie 12 qui verse ce produit A dans un système mélangeur 13 qui reçoit également un premier réactif RI sortant d’un réservoir de réactif 14. Ce premier réactif RI est par exemple un composé contenant du fer et/ou de l’aluminium, tel que le chlorure ferrique, le sulfate ferrique, le sulfate ferreux, le sulfate d’aluminium, hydroxyde d’aluminium, le chlorure d’aluminium, l’alumine de sodium, le polychlorure d’aluminium
Le système mélangeur 13 est par exemple du type à vis sans fin. Le mélange initial MI qui en est issu est ensuite recueilli par un système de réception 15 puis injecté via une pompe 33 dans une trémie 16 à l’extrémité de laquelle on injecte un second réactif R2 contenu dans un réservoir 18. Ce second réactif R2 est par exemple de la chaux et/ou de l’hydroxyde de calcium ou du carbonate de calcium. On obtient un produit intermédiaire PI.
Ce produit intermédiaire PI est introduit dans un four 17, électrique ou à un gaz chauffé à une température comprise entre 250 et 350 °C, de façon à obtenir un ionomère réactif IR auquel on ajoute un troisième réactif R3, tel qu’un poly-électrolyte à partir d’un réservoir de réactif 19, tel que Silice active, Amidon, Alginate, Polysaccharides, Polyélectrolyte anionique, Polyélectrolyte cationique. Polyélectrolyte neutre.
L’ajout de cet additif à l’ionomère réactif IR est réalisé dans un système récepteur 20. Le mélange résultant est alors injecté dans un broyeur 31 qui délivre un coagulant C que l’on stocke dans une cuve de stockage 32.
Des essais préliminaires ont été réalisés en Jar-test sur du lixiviat mature de différentes décharges de déchets ménagers et assimilés, en introduisant G ionomère réactif dans le lixiviat sous forme poudre ou liquide. Les durées et les vitesses d’agitation sont : 5 mn d’agitation rapide à 300 tr.mn 1 suivies de 30 mn d’agitation lente à 30 tr.mn 1 puis décantation. Un exemple de résultats expérimentaux est présenté dans le tableau 1. Le taux d’abattement obtenus de la DCO, de la DBO et de la MES sont supérieurs à 95 %.
Les boues obtenues après traitement du lixiviat ont été déshydratées et séchées, puis remises dans l’eau pendant plusieurs jours sous agitation, afin d’étudier leur relargage dans le temps. L’analyse de l’eau de lixiviation (tableau 3), montre que les boues ainsi traitées ne relarguent aucun composé toxique. Ainsi elles peuvent être rejetées directement dans le sol sans constituer de danger pour l’environnement, ce qui confirme l’efficacité du procédé de traitement selon l’invention
La présente invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux autres modes de réalisation peuvent être envisagés sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, on peut prévoir qu’un même système de traitement de lixiviat selon l’invention comprenne plusieurs réacteurs de traitement et que son poste de filtration spécifique comprenne un nombre variable de colonnes de filtration. Par ailleurs, les dimensions respectives des différentes cuves et différents réservoirs mis en œuvre dans les systèmes de traitement et de production selon l’invention peuvent varier en fonction des débits de traitement envisagés.
Tableau 3 : Analyse de la lixiviation des boues
Figure imgf000014_0001

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour traiter un lixiviat (L) incluant de l’eau et des matières en suspension, comprenant une étape de coagulation desdites matières en suspension dans ledit lixiviat (L), et une étape de filtration de l’eau ainsi traitée, de façon à délivrer d’une part une eau clarifiée répondant à des normes prédéterminées de rejet, et d’autre part des boues (B) contenant lesdites matières coagulées,
Caractérisé en ce que l’étape de coagulation met en œuvre un ionomère réactif (IR) qui est mélangé avec ledit lixiviat (L) dans un réacteur de traitement (80).
2. Procédé de traitement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un traitement thermique des boues (B).
3. Système (2) de traitement d’un lixiviat (L), mettant en œuvre le procédé de traitement selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une unité de traitement physico-chimique (5), implémentant une coagulation suivie d’une décantation, et une unité de traitement d’affinage (6), caractérisé en ce que l’unité de traitement physico-chimique (5) est conçue pour mettre en œuvre un agent coagulant à base d’ ionomère réactif.
4. Système (2) de traitement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’unité de traitement d’affinage (6) comprend un poste de filtration spécifique (4) composé de plusieurs colonnes (24,25) garnies par des matériaux spécifiques, et un poste de filtration membranaire (22) et un réacteur de désinfection (27).
5. Système (2) de traitement selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l’unité de traitement physico -chimique (5) comporte une cuve ou bassin de stockage de lixiviat (70), une cuve de préparation d’ionomère (50), une cuve de distribution de coagulant (60), un réacteur de traitement (80,81) et un réservoir tampon (90) pour stocker le lixiviat prétraité en sortie dudit réacteur (80,81).
6. Procédé pour produire un ionomère agent coagulant (I) prévu pour être mélangé avec un lixiviat (L), ledit ionomère étant mis en œuvre dans le procédé de traitement de lixiviat selon l’une des revendications 1 ou 2, ce procédé comprenant les étapes suivantes :
- on réalise un mélange initial (MI) entre de l’argile (A) et/ou de la boue résultant d’une filière de traitement d’eau et d’un composé premier réactif (RI) contenant du fer et/ou de l’aluminium, - on ajoute audit mélange initial (MI) un second réactif (R2) comprenant de la chaux et/ou de l’hydroxyde de calcium pour former un produit intermédiaire (PI),
- on effectue un traitement thermique dudit produit intermédiaire (PI), en vue d’obtenir un ionomère réactif (IR),
- on ajoute audit ionomère réactif (IR) un troisième réactif (R3), puis on injecte le mélange résultant dans un broyeur délivrant l ionomcrc agent coagulant (I).
7. Procédé de production selon la revendication 6, caractérisé en ce que le troisième réactif (R3) est choisi parmi les composés suivants : Poly-électrolyte, Silice active, Amidon, Alginate, Polysaccharides, Polyélectrolyte anionique, Polyélectrolyte cationique., Polyélectrolyte neutre.
8. Procédé de production selon la revendication 6, mettant en œuvre de la boue résultant d’une filière de traitement d’eau, caractérisé en ce que cette boue est soumise à une attaque acide avec chauffage initial, en vue de former un produit contenant des sels de fer, des sels d’aluminium ou leur mélange.
9. Système (1) pour produire un ionomère agent coagulant (I) prévu pour être mélangé avec un lixiviat (L) incluant de l’eau et des polluants de façon à coaguler lesdits polluants, mettant en œuvre le procédé de production selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, ce système (1) comprenant :
- des moyens (13) pour mélanger initialement de l’argile (A) et/ou de la boue résultant d’une filière de traitement d’eau et un composé premier réactif (RI) composé contenant du fer et/ou de l’aluminium,
- des moyens pour ajouter audit mélange initial (MI) un second réactif (R2) comprenant de la chaux et/ou de l’hydroxyde de calcium pour former un produit intermédiaire (PI),
- des moyens (17) pour traiter thermiquement ledit produit intermédiaire (PI), en vue d’obtenir un ionomère réactif (IR),
- des moyens pour ajouter audit ionomère réactif (IR) un troisième réactif (R3), et
- des moyens pour injecter le mélange résultant dans un broyeur délivrant l’ionomère agent coagulant (I).
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