Brevet FR2282407A1 — publié le 19760319

L'invention a pour objet des perfectionnements à apporter aux méthodes de traitement et d'évacuation des sédiments d'eaux usées. Dans la plupart des installations classiques de traitement, l'effluent brut est divisé, au cours d'une première décantation, en deux parties, à savoir un sédiment primaire et un liquide cIa- riflé. Ce dernier est easaitb trait6, en général à l'aide d'un procédé biologique aérobie tel qu'un filtrage où l'emploi de boues actives, pour réduire son affinité pour l'oxygène biologique, et le liquide ainsi traité après avoir subi au besoin un second traitement par décantation donnant des sédiments secondaires, puis des opérations tertiaires destinées à réduire encore son affinité pour l'oxygène biologique, est finalement déversé dans un milieu aqueux: fleuve, lac, rivière ou mer.Finalement, un tel traitement de l'effluent donne essentiellement naissance à deux produits: un effluent liquide purifié et des boues sédimentaires provenant des étapes primaire et secondaire de sédimentation ou de décantation. L'évacuation de l'effluent liquide purifié ne pose guère de problèmes, étant donné que son épuration a été poussée au degré requis pour son déversement dans un milieu liquide naturel. Par contre, l'évacuation des boues sédimentaires pose des problèmes importants. Dans les usines de traitement d'eaux usées plus modernes ou de dimensions importantes, les sédiments primaires et/ou secondaires sont soumis, au cours d'une phase supplément taire du traitement, 'a une digestion anaérobie qui réduit une partie de leur contenu organique et détruit, au moins partiellement, les organismes pathogènes qu'ils risquent de contenir. Toutefois, même en employant un procédé de digestion, il reste un très grand volume de sédiments à évacuer.Ainsi, en chiffres très approximatifs, on peut considérer que dans une usine de traitement classique, on obtient environ 2,25 litres de sédiments non digearré;Uparet tête d'habitant usager de l'installation, ce volume pouvant être ramené par exemple à une valeur située entre 1,8 et 2,0 1 par jour et par tête lorsque ces sédiments sont digérés. Les boues provenant des égouts, qu'elles soient digérées ou non, ont généralement avant toute opération de déshydratation une teneur en eau allant, en poids, de 95% à 98fui. On a proposé un grand nombre de méthodes pour se débarrasser des sédiments d'eaux usées, par exemple l'épandage sur le sol, (éventuellement avec utilisation comme engrais), l'immersion, l'oxydation à l'air humide ou l'incinérrtinn. Ces procédés impliquent généralement une déhydratation des boues en un point quelconque du traitement, avec les dépenses correspondantes d'installation et de fonctionnement, dépenses qui caractérisent aussi le processus final d'évacuation proprement dit.Ainsi, par exemple, le déversement des boues en mer entraîne les dépenses de construction et d'exploitation d'une flotte appropriée de bâtiments déverseurs, sans oublier que cette méthode d'évacuation des boues risque de provoquer un effet nocif sur le milieu marin ambiant, (en d'autres termes, produire l'augmentation de son'entropie), si le point de déversement n'est pas soigneusement choisi. L'incinération, elle, demande une quantité élevée d'énergie pour ramener la teneur en eau des boues à un niveau tel que les matières combustibles contenues puissent entretenir la combustion (p. ex. à environ 45% en poids).Les composants solides des sédiments d'eaux usées peuvent être considérés comme un mélange de matières minérales incombustibles (cendres) et de matières organiques combustibles, ces dernières se trouvant généralement en proportion plus forte que les premières, quoique ce ne soit pas toujours le cas pour des boues bien digérées. Or, il a été découvert, selon la présente invention, que les boues provenant des égouts peuvent servir à remplacer, en tout ou en partie, les eaux utilisées pour les opérations de calcination par voie humide, et que des boues ainsi utilisées peuvent être pratiquement brûlées sans aucun préjudice pour le processus de calcination, ce qui permet d'obtenir un produit calciné utile. La calcination par voie humide est une opération où une matière minérale calcinable est introduite dans un four approprié, (généralement un four tournant), sous la forme de boues aqueuses, liteau de ces boucs servant uniquement d'agent de transport pour entratner la matière à calciner jusqu'au four. A cet égard, la calcination par voie humide diffère de la calcination à sec en ce que, dans cette dernière, la matière à calciner est amenée au four sous une forme sèche, c'est-à-dire sans addition d'eau, encore que, en général, il faille préalablement éliminer les impuretés solides grossières génératrices de souillure. Le choix du procédé, sec ou humide, à utiliser pour calciner une matière donnée est généralement fonction de la nature de celle-ci.Ainsi, lorsque la matière première a une faible teneur en eau, il est généralement préférable de l'introduire dans le four à l'état solide, alors qu'une forte teneur en eau rend souvent difficile la manipulation du produit sous forme sèche ou de minerai, ce qui oblige à recourir au charroyage humide jusqu'au four. Il convient cependant d'observer que, dans ce cas, l'eau n'est qu'un agent de transport et ne participe généralement d'aucune manière au processus de calcination; au contraire, elle doit être séparée de la matière première par évaporation, b l'intérieur du four, pour que ladite matière puisse atteindre une température appropriée pour la calcination. L'invention a donc pour but de créer un procédé de destruction des sédiments d'eaux usées consistant à mélanger ceux-ci avec des matières minérales calcinables et, facultativement, de l'eau pour constituer des boues, à diriger lesdites boues vers un four, généralement tournant, à les y calciner et à récupérer les produits de calcination ainsi obtenus. L'expression "matières minérales calcinables" désigne ici toute matière non organique apte à & re calcinée dans un four en vue d'obtenir un produit calciné utile. On peut indiquer, comme exemples de telles matières calcinables, la craie et les calcaires (carbonate de calcium), pouvant être calcinés pour produire de la chaux, des argiles bauxitiques dont la calcination peut produire de l'alumine la dolomite dont la calcination peut produire de la magnésie, ainsi que des mélanges de matières à base de silicates, (plus particulièrement certains argiles) avec de la craie ou du calcaire, dont la calcination produit des ciments, tels que le ciment Portland. Dans la description qui suit, il sera fait référence plus particulièrement à un procédé où la matière à calciner est un mélange d'argile et de craie ou de calcaire destiné à la production de ciment, et plus spécialement de ciment Portland, mais il doit être entendu que d'autres matières minérales calcinables pourraient être utilisées dans le procédé selon l'invention. Dans un procédé de calcination pr voie humide, la matière à calciner est acheminée vers le four, ainsi qu'il est indiqué cidessus, sous la forme de boues dont l'eau sert essentiellement d'agent de transport pour la matière calcinable. Les fours rotatifs pour la calcination par voie humide sont bien connus et comportent généralement un tube allongé monté selon un léger angle par rapport à l'horizontale (p. ex. 60 à 70). Le four est chauffé par son extrémité basse à l'aide d'un combustible ou carburant approprié, (p. ex. du charbon pulvérulent, un carburant pétrolier liquide ou du gaz naturel), tandis que la matière à calciner est introduite sous forme de boue dans l'extrémité supérieure du four. Ordinairement, dans les fours utilisés pour la fabrication de ciments, la première partie du tube, (c'est-à-dire la plus proche de l'extrémité par laquelle il est alimenté en matière première), est garnie de chaines disposées longitudinalement ou hélicoidale- ment, qui servent à la fois de ralentisseurs du courant de boue passant dans le tube et d'échangeurs de chaleur. Dans cette première partie du tube, (qui s'étendra habituellement sur un tiers de sa longueur), l'eau de la boue s'évapore, laissant subsister une masse glaiseuse fissurée qui, en progressant le long du tube, continue à s'échauffer jusqu'à son arrivée dans la zone de calcination où elle est calcinée pour former le produit souhaité, c'està-dire du clinker dans le cas de la fabrication de ciment.Le produit de la calcination est recueilli à l'extrémité basse du tube, tandis que les gaz qui s'en dégagent sont recueillis à l'extrémité haute(ou porte d1alimentation)du tube tournant. En pratique, ces gaz d'échappement contiennent aussi, en règle générale, des particules solides (poussières), et sont, en conséquence, traités à l'aide d'un appareillage ad hoc, tel qu'un dispositif de séparation électrostatique, pour extraire la poussière avant de laisser échapper les gaz purifiés à l'atmosphère par l'intermédiaire d'une cheminée appropriée.Quant au produit de la calci nation,(le clinker), recueilli à la sortie du four, il subit généralement un traitement ultérieur; dans le cas du ciment, il est refroidi et broyé, généralement dans des concasseurs à boules, après avoir évent ellement ajouté du gypse, pour obtenir le produit final, qui est le ciment. Le mélange de la matière minérale calcinable avec la boue d'effluent et, facultativement, avec l'eau peut se faire d'une façon classique, en remplaçant uniquement une partie de l'eau habituellement utilisée à cet effet par de la boue d'effluent. Ce mélange ou cette liquéfaction peuvent s'effectuer dans un maltai zeur humide. Un effet accessoire remarquable de cette opération de malaxage de la boue d'effluent avec de l'argile et/ou de la craie consiste en ce que la boue ainsi formée a une odeur nettement moins forte que la boue primitive. En d'autres termes, la boue formée de sédiments d'eaux usées, d'argile et/ou de craie n' est générale ment pas agressive pour l'odorat. Lorsque les matières minérales à calciner comportent un mélange de plusieurs composants, (p. ex. un mélange d'argile et de craie ou de calcaire dans le cas d'un processus de fabrication de ciment), elles peuvent être mélangées soit simultanément, soit successivement avec le liquide transporteur, (c'est-à-dire le sédiment d'eaux usées ou le mélange de ce dernier avec de l'eau), l'un des eXmposants pouvant être mélangé d'abord avec le liquide, et la boue ainsi formée pouvant ensuite être mélangée avec le ou les autres composants.Ce dernier procédé est souvent indispensa- ble, car les matières premières ne sont pas toujours disponibles d'une façon opportune ni extraites en un meme point, l'un ou l'autre des points d'extraction pouvant se trouver le plus proche de l'usine de calcination. Ainsi par exemple, dans la fabrication de ciment Portland, il peut être opportun de mobiliser l'argile à l'aide du liquide charroyeur en formant une boue relativement diluée, (p. ex. une boue dont la teneur d'eau atteint 60% à 70% en poids), de la transporter, généralement à l'aide d'un pipeline, jusqu'à la carrière de craie ou de calcaire, et d'y incorporer à la boue, généralement après lavage et criblage pour écarter les silex etc., le calcaire ou la craie dont le mélange avec la boue argileuse donnera une boue ayant la teneur en eau souhaitée, p.ex. de l'ordre de 35% à 45%, de préférence 38% à 42 en poids. (Dans le cas où il n'existe qu'une seule matière calcinable, la boue peut avoir une teneur en eau plus faible ou plus forte, en fonction de la nature de ladite matière, p. ex. de l'ordre de 31 do à 39% s'il s'agit de craie, ou bien de l'ordre de 5(;à 76 s'il s'agit d'ar elles baunitiques ou silicatées). j'raticuenent, il sera générale ment opportun de préparer la boue avec la matière première la plus difficile à manier sous la forme solide, puis de transporter la boue ainsi formée au point d incorporation des autres éléments. Dans un autre cas, il peut être opportun, dns la pratique, dans le cas d'une boue à composant unique, de former celle-ci à la mine ou à la carrière dont celui-ci est extrait et dont la distance au point de calcin?tion est la plus grande, pour acheminer ensuite la boue vers ce point. Quel que soit le cas envisagé, le procédé selon l'invention comporte la formation d'une boue composée de sédiments d'eaux usées et de matières minérales calcinables, ladite boue étant destinée à alimenter l'opération de calcination. Dans la fabrication du ciment, le rapport entre les poids respectifs de craie et d'argile contenus dans la boue qui alimente le four sera fonction de la nature des matières premières, mais il sera généralement compris entre 3,5 à 1 et 4 à 1. L'opération de calcination selon l'invention sera effectuée aux températures appropriées aux matières employées, allant généralement de 1250 à 1800 degrés centigrades selon la nature des corps à calciner, p. ex. entre1400 et 1500 degrés dans le cas d'un mélange d'argile et de craie pour la fabrication de ciment. Dans une opération de calcination par voie humide, un paramètre qui a un effet prépondérant sur la consommation totale de combustible est la teneur en eau de la boue. En effet, on comprendra facilement que plus la boue qui alimente le four est humide, plus la quantité de combustible nécessaire pour l'évaporation de l'eau est importante; il est donc évidemment souhaitable de tra vaille avec des boues ayant la teneur en eau la plus basse qui soit acceptable. Dans l'application pratique de l'invention, tut ou partie de l'eau qui forme la boue est remplacée par les sédiments dtégouts, et comme ces sédiments contiennent eux-memes des particules solides, il pourrait en résulter un effet sur la viscosité des boues ainsi constituées, ou en d'autres termes, le remplacement total ou partiel de l'eau d'entraînement par des sédiments d'eaux usées pourrait aboutir à un épaississement de la boue ainsi formée.Dans une cimenterie utilisant le procédé humide, la boue acheminée vers le four aura généralement une teneur en eau de 35% à 42 en poids, une augmentation de 1% de cette teneur étant suffisante pour augmenter la consommation de combustible d'environ 35 kcal par kg de clinker. (Une consommation caractéristique est de 1500 keal par kg de clinker). Dans un processus de calcination humide, il importe généralement que la viscosité de la boue reste sensiblement constante. Or, chose surprenante, on a trouvé que le remplacement total ou partiel de l'eau d'entratnement des boues par des sédiments d'effluent peut n'avoir que peu d'effet sur la viscosité de la boue, la teneur en eau de celle-ci restant sensiblement identique à celle d'une boue classique à base d'eau ou ne la dépassant que de 1%o ou de 2%. En fait, l'augmentation de viscosité produite par le remplacement de l'eau par les sédiments est fonction d'un certain nombre de facteurs, à savoir la teneur réelle en composants solides du sediment et la nature du matériau à entraSner. Ainsi, en général, plus la teneur en solides est grande dans le sédiment, plus la viscosité augmente et la boue s'épaissit.De plus, certaines matières premières demandent moins d'eau que d'autres pour former des boues acceptables, et il semble qu'il y ait là une loi réglant la teneur naturelle en eau selon laquelle des matières ayant la consistance de minerais, c'est-à-dire des matérisux ayant une teneur naturelle en eau faible, nécessitent moins d'eau pour leur transformation en boues que des matières à forte teneur en eau.fl'ailleurs, si la teneur en eau des matières à entratner est assez faible, ces matières se prêtent souvent mieux à l'application d'un procédé de calcination sèche ou quasi-sèche, ce qui les fait sortir du domaine d'application de la présente invention.Quant à la teneur en solides du sédiment d'effluent utilisé comme fluide d'entrat- nement, elle peut, jusqu'à un certain point, être réglée en le diluant avec de l'eau, ctest-à-dire en ajoutant de l'eau lors du processus de formation de la boue, et il a été constaté que, toutes choses étant égales par ailleurs, les sédiments, bruts ou dilués, ayant une teneur en solides comprise entre 1% et 5, de leur poids, ces valeurs étant de préférence comprises entre 2do et 3%, sont particulièrement aptes à l'emploi pour le procédé selon l'in invention. L'eau éventuellement utilisée pour épaissir le sédi ment peut être soit celle habituellement employée pour la formation de boues d'entratnement, soit le produit liquide de l'efflu ent d'égoût. Une variante consiste à fournir des sédiments parti ellement déshydratés, par exemple à teneur en solides de 1' 1!:, en poids, au poste de fluidification et de les diluer sur place, p. ex. avec de l'eau d'effluent, ainsi qu'il est décrit ci-dessus, pour ramener la teneur en solides du sédiment résultant à la valeur souhaitée. Il convient donc de remarquer qu'en appliquant le procédé selon l'invention, l'opération de calcination peut exiger un supplément de consommation de combustible, surtout lorsou'on utilise des boues à teneur rel-tivement élevée en particules solides ou des matières premières naturelles à faible teneur en eau. Toutefois, on observera que cette augmentation de la consommation de combustible reste petite par rapport au besoin total d'énergie correspondant à la déshydratation totale et à l'incinération des sédiments par un procédé autonome. En d'autres termes, le procédé selon l'invention conduit à utiliser une énergie qui serait, sans lui, dépensée à faire évaporer de l'eau relativement pure contenue dans l'effluent décanté.Aussi, le. procédé selon l'invention, considéré en tant qu'opération globale, permet de réaliser des économies considérables par rapport à la déshydratation et incinération séparées ou à tout autre procédé de destruction de sédiments d'eaux usées, ajoutées à la calcination d'une matière selon un procédé humide, utilisant une eau relativement pure comme fluide d'entrainement. Toutefois, cette augmentation des besoins de combustible ne se produit nullement dans tous les cas d'application du procédé selon l'invention, du moins dans le processus de calcination proprement dit, c'est-à-dire qu'en d'autres termes, le remplacement de tout ou partie de l'eau de fluidification par des sédiments d'eaux usées n'implique nullement l'augmentation globale automatique de la consommation de combustible. Ceci est dû au fait que le sédiment a, par lui-meme, une certaine valeur énergétique, car les matières organlq-.ues combustibles contenues dans ledit sédiment seront brûlées dans le four, où elles produiront de la chaleur. Ce fait ressort d'essais portant sur l'utilisation dlun sédiment d'eaux usées comme fluide d'entraînement formant des boues d'argile et de craie destinées à la fabrication de ciment Portland. La description ci-après, dépourvue de caractère limitatif, se réfère aux dessins annexés. La figure 1 est un graphique montrant la relation entre la résistance à la déformation notée YS ' (yield stress) et la teneur en eau en ffi du poids, notée MC (moisture content), les trois courbes correspondant respectivement à des boues de craie formées avec 100% d'eau, (courbe A), un mélange de 75% de sédiments d'eaux usées et de 25% d'eau (courbe B) et 100% de sédiments (courbe C). La figure 2 est un graphique montrant la relation entre la viscosité dynamique notée PV (plastic viscosity), en poises, et la teneur en eau MC en % de poids (moist content), pour des boues à argile formées avec 100% d'eau (courbe A), pour un mélange de 75% de sédiment et de 25% d'eau (courbe B) et pour 100% de sédiment (courbe C). La figure 3 est un graphique montrant la relation entre la résistance à la déformation YS en dynes par cm et la teneur en eau MC en pourcentage de poids pour des boues d'argile et de craie formées avec 100 d'eau (courbe A) et 100% de sédiments (courbe B). La figure 4 est un graphique montrant la relation entre la viscosité dynamique PV, en poises, et la teneur en eau MC, en pourcentage de poids, pour des boues d'argile et de craie formées avec 100 d'eau (courbe A) et avec 100% de sédiments (courbe B). La figure 5 est un graphique montrant la relation entre le supplément de chaleur fourni au four, noté H, en kcal par kg de clinker, et la teneur en eau de la boue MC, en pourcentage de poids, avec 100% de sédiments (courbe A) et avec un mélange de 50% de sédiments et de 50% d'eau (courbe B). La figure 6 est un graphique montrant la relation entre le supplément de consommation de chaleur H, en koal par kg de clinker, supplément calculé par rapport à une boue à 35% de teneur d'eau, formée avec de l'eau, et des boues formées avec 100% d'eau (courbe A) et avec 100% de sédiments (courbe B). La figure 7 est un graphique montrant la relation entre la température minimale de réaction en degrés centigrades, notée CT (combinability temperature) et le coefficient de saturation de calcaire, en pourcentage, noté LSP (lime saturation factor)pour une charge ne contenant pas de sédiments (courbe A), une charge contenant des sédiments équivalents à une teneur en eau de 30% (courbe B) et une charge contenant des sédiments équivalentsà une teneur en eau de 50% (courbe C). Au cours des essais, on a utilisé un sédiment d'égoût provenant de l'usine de traitement d'ERITH SEWAGE TREAT;fENT PILANT. Le sédiment avait une teneur en éléments solides de 2,89t en poids et la composition desdits éléments solides est indiquée au tableau 1 ci-dessous. TABLEAU 1 Analyse des éléments solides contenues dans l'échantillon de sédiment traité provenant d'eaux usées. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Teneur en solides de l'échantillon: 2,8% Sédiments desséchés par évaporation du liquide: Teneur en cendres à 8000C 29,7 Teneur en cendres à 10000C 25,8 Teneur en cendres à 15000C 27s2do Valeur calorique brute 4860 kcal/kg Teneur en éléments volatilsà 9000C 58,57% Pertes au feu à 9000C 71,02o P205 4,5% S03 0,03 C12 0,47% K 0,66% Na20 0.65! Un échantillon du contenu solide du sédiment a été incinéré à 1000 degrés centigrades; la cendre obtenue, analysée, a présenté la composition indiquée au tableau 2 ci-dessous. TABLEAU 2 Résultat de l'analyse de la cendre obtenue par incinération du sédiment à 1000 C. Corps teneur en g Corps teneur en SiO2 31,4 TiO2 AI203 10,7in MgO 3,9% Fi203 5,8% K20 1,8% F205 15,7% Na20 2,2% CaO 23 9 Le liquide obtenu par filtrage du sédiment a été analysé en vue de rechercher le carbonate de calcium, les sulfates, les chlorures et les corps alcalins, le résultat figurant au tableau 3 ci-dessous. TABLEAU 3 Analyse du filtrat pH 8,4 aC 290 pour mille K20 136 p.mille 3 35 pour mille Na20 160 p.mille Cl 180 pour mille Les matières premières utilisées se composaient de craie du Crétacé Supérieur et d'argile londonien de l'Eocène. Les deux matériaux se présentaient sous une consistance relativement molle et avaient, à l'extraction, une teneur en eau approximative de 22%, leur broyage pouvant être effectué par malaxage humide. La composition du mélange en pourcentage de poids était approximativement de 83% et 17% respectivement. Dans la fabrication commerciale de ciment à partir de ces matériaux, la boue d'argile est généralement portée à une teneur en eau de l'ordre de 60% à 63%, ladite boue, broyée avec de la craie, formant alors une charge d'alimentation du four ayant une teneur en eau de 38,5/o à 40fui. Aucun volume significatif d'eau n'est ajouté au stade du broyage de la craie, le niveau d'humidité de la charge du four étant directement fonction de la teneur en eau de la boue d'argile. C'est pourquoi, pour des motifs tenant au rendement du combustible, la teneur en eau de la boue d'argile doit être maintenue à une valeur aussi faible que possible, compte tenu des nécessités de la préparation et du pompage. Les conséquences d'un remplacement total ou partiel de l'eau utilisée ponr la préparation de la boue d'argile par des sédiments ont été étudiées, en ce qui concerne les auestions suivantes: 1) Relation entre la résistance à la déformation et la viscosité dynamique de la boue d'argile d'une part, sa teneur en eau d'autre part; 2) relation entre la résistance à la déformation et la viscosité dynamique de la boue introduite dans le four d'une part, sa teneur en eau d'autre part; 3) Effet du cisaillement sur la boue d'argile. Les échantillons de boues utilisés pour les essais ont été préparés en broyant 1000g de matière première brute avec le liquide d'entraînement dans un malaxeur à boules à chargement discontinu. La teneur en eau des boues utilisées aux essais était de 55% pour la boue argileuse et de 37% pour la charge du four. La teneur en eau a été relevée en outre par malaxage avec une quantité sup plémenta.ire de liquide d'entraînement afin de permettre la réalisation de mesures portant sur des teneurs en eau variables. Le liquide d'entraînement utilisé aux essais était composé successivement de 100% de sédiments d'effluent, de 100 d'eau ordinairement utilisée, provenant des terrains argileux, et enfin de 75% de sédiments mélangés avec 25% d'eau. Etant donné que la matière première, à l'état brut d'extraction, a une teneur en eau substantielle, lthumidité de la boue provient à la fois de l'eau contenue dans le liquide d'entratnement et de celle qui y est contenue à ltorigine. Ainsi par exemple, dans ta & guelyformée de 100% de sédiments d'effluent, qui sera portée à une teneur en eau globale de 60%, cette dernière provient pour 49% du sédiment et pour les 11% restants de l'eau initialement contenue dans la boue.Quant à la partie solide des boues, elle se compose à la fois des éléments solides contenus dans le sédiment et de la matière première proprement dite. Dans exemple précité, la teneur en solides de 40% se dénompose approximativement en 38,5% d'argile et 1,5 d'éléments sédimentaires solides d'effluent. Les résultats des mesures effectuées au viscomètre sur les boues d'argile et sur celles alimentant le four sont indiqués aux figures 1, 2, 3 et 4 respectivement. Les boues servant à la fabrication du ciment se comportent comme des liquides non newtoniens ou plastiques de Bingham= et leurs propriétés de fluidité sont caractérisées par la résistance à la déformation et la viscosité dynamique. Les courbes correspondant à ces propriétés sont portées aux figures, en fonction de la teneur en eau. La résistnce à la déformation agit d'une façon plus significative sur l'aptitude au pompage que la viscosité dynamique; mais les deux facteurs sont légèrement plus élevés, pour une teneur en eau donnée, dans les boues préparées avec des sédiments d'effluent que dans les boues normales.D'une façon générale, les boues contenant des sédiments parassent plus épaisses que les boues normales, et leur transport semble exiger une teneur d'eau plus élevée. Dans l'ensemble, la teneur en eau de la charge définitive du four semble devoir être augmentée de 1%, passant ainsi à 40fui. On a observé une légère anomalie dans le cas d'une boue préparée avec 75% de sédiments d'effluent, à savoir que la résistance à la déformation et la viscosité dynamique qui ont été trouvées sont plus élevées que dans le cas des boues préparées avec 100% de sédiments. Toutefois, les divergences entre les résultats obtenus dans les deux cas étaient faibles, leur ordre de grandeur étant analogue à celui des différences trouvées en comparant différents échantillons de boue d'argile préparée avec de l'eau nor male Les boues normales contenant les matières premières visées épaississent, (ou se dilatent) sous l'effet d'efforts de cisaillement, de tels efforts se produisant au cours du malaxage ou du pompage. Cet effet est particulièrement remqrquable dans le cas d'une boue à base d'argile.Des essais ont été effectués sur des boues préparées d'une part avec des sédiments d'effluent, d'autre part avec de l'eau ordinaire, ces boues étant agitées à 17000 tours par minute pendant 15,5 minutes avant de déterminer leur résistance à la déformation et leur viscosité dynamique. Les résultats ont été résumés au tableau 5 et ils confirment que l'emploi pratique des pédiments d'effluent exigerait une teneur en eau légèrement accrue. TABLEAU 5 Effet de l'agitation d'une boue d'argile à 17000 t;'min pendant 15,5 minutes. Eau ordinaire Fluide à 100% de sédiment se Teneur en eau en fo 60 5 63 O 60 5 63 O résistance à la défor 2 mation en dvnes cm Avant agitation 150 70 t 230 140 près agitation 570 350 680 380 Viscosité dynamique en poises f vant agitation 0,2 0,1 O 0,5 0,3 Après agitation 0,4 0,2 t 0 606 03 La valeur calorique du sédiment desséché a été trouvée égale à 4860 kcal/kg (cf. Tableau 1). Ce chiffre représente une proportion élevée de matières combustibles dans le sédiment desséché. (En partant du principe que le charbon dépourvu de cendres a une valeur calorique d'environ 8000 kcal/kg, la proportion de combustible est estimée à environ 60%). Ainsi, l'apport d'effluents au four constituera pour ce dernier une source supplémentaire de chaleur. En fait, un combustible introduit dans le four par son extrémité destinée au chargement ne se consume pas toujours complètement, de sorte que sa valeur calorique complète peut ntêtre pas utilisée. La combustion peut être plus ou moins incomplète selon l'état du four ainsi que la nature et la velatilité des combustibles. La part des matières volatiles dans le sédiment desséché a été trouvé égale à 58,5% cette partie volatile semblant constituer l'essentiel des composants combustibles. Etant donné qu'une partie considérable de ces corps volatils risquent de s'échapper vers la bouche du four, leur combustion a peu de chances d'être complète. Dans l'estimation donnée ci-dessous, la voleur calorique efficace du sédiment d'effluent a été fixée par hypothèse à 60fo de la valeur calorique mesurée, soit 2900 kcal/kg. (Il est d'ailleurs fort possible que la valeur calorique ainsi admise pèche par défaut, surtout si l'on tient compte du malaxage irtime et/ou dc l'adsorption de la softion de sédiment par l'argile ou/et la craie On a calculé la quantité de cha3eur supplémentaire apportée en remplaçant l'eau d'entratnement, soit par un mélange de 50% de sédiments d'eaux usées et de 50% d'eau, soit par du sédiment pur. Etant donné que les consommations spécifiques des fours sont généralement exprimées en kcal par kg de clinker produit, les apports de chaleur fournis par les sédiments ont été calculés dans la même unité, en prenant pour hypothèse un rapport de 1,55 entre la quantité de poutre sèche et celle de clinker. Le graphique de la fig.5 indique les valeurs estimées, pour une teneur moyenne en eau de 22% pour la matière première brute d'extraction. La fig. 6 montre l'effet de la teneur en eau supérieure 8 35% des boues préparées avec de l'eau, en mettant en ordonnées la consommation du four; une comparaison a été établie avec des boues préparées avec 100 de sédiments. La courbe correspondant à une boue préparée avec 50% d'eau et 50% de sédiments tombe entre les deux courbes de la figure. (Les fig. 5 et 6 ont été établies en tenant compte du fait que, pour une teneur en eau donnée, le pourcentage de matière première nécessaire pour la fabrication du clinker est différente lorsque la boue a été préparée avec du sédiment, par suite de la présence de matières solides en provenance de ce dernier; on admet que la cendre contenue dans le sédiment participe à la confection du clinke L'examen des fig. 5 et 6 montre que si l'on utilise comme liquide d'entratnement 100% de sédiment, la teneur en eau de la boue peut augmenter de 2% sans augmentation concomitante de la consommation de combustible du four. Lorsque la proportion de sédiment est de 50% du liquide, toute augmentation de la teneur en eau dépassant 1% entratnera une augmentation de la consommation du four. Ainsi donc, bien que le remplacement de l'eau d'entratnement par des sédiments d'eaux usées se traduise par une augmentation de la teneur en eau pour la charge du four, cette teneur passant de 39% à 40%, les éléments combustibles contenus dans le sédiment permettent de réaliser une économie globale de combustible estimée à 30 kcal/kg, soit 2% de la consommation totale de combustible. En utilisant les composants mentionnés ci-dessus, des essais de laboratoire ont été effectués afin de déterminer à quelle température se produisent les réactions avec des mélanges auxquels on ajoute du sédiment d'eaux usées selon deux proportions différentes. L'autre composant du mélange était de la cendre pulvérulente libre. Cette matière spéciale produit un mélange dont l'analyse chimique donne des résultats sensiblement constants; cette cendre devait simuler la cendre provenant du charbon alimentant le four, celle-ci étant absorbée p1r la charge. Les mélanges à faire réagir ont été préparés, sousla forme d'une boue à 50, de teneur d'eau, en agitant les composants appropriés à l'aide d'un agitateur à grande vitesse, la boue obtenue étant ensuite séchée sur une plaque chaude jusqu a ce que la pâte ainsi préparée puisse être roulée en boulettes. Dans une série d'essais, on n'a ajouté aucun sédiment, préparant la boue uniquement avec de l'eau. Dans une seconde série, 30% de l'eau a été fournie sous forme de sédiment d'effluent, et dans une troisième série, toute l'humidité était fournie par du sédiment. On avait choisi une teneur en eau de 0% afin de simuler la composition la plus lourde de sédiment susceptible de se présenter en pratique. Les résultats de cette étude de combinabilité sont donnés au tableau 8, l'effet du coefficient de saturation en calcaire faisant l'objet de la fig. 7. TABLEAU 8 Etude des réactions possibles Nature du mélange ans sédiments en partie tout sédiment sédiments M1 M2 M3 M4 MS M6 Proportions en % en Charge brute séche 49,1 48,95 f49,i8 48,98 49,11 i 48,7 Cendres libres ( ) 0,6 1,05 0,39 0,59 0,188 0,59 Sédiments incorp. néant néant 130,60 30,60 j 50,71 650,71 Eau 50.0 50,0 > 19 83 19 83 néant néant Température permet tant la réaction(aC) 2% de calcaire libr 1400 1365 1415 1405 : 1420 p390 '(1375 1% de calc. libre 1450 (1425)*1475 1460 1485 1445 Les températures de combinabilité entre parenthèses sont des valeurs estimées pour un facteur de silice S/R passant à 2,7 Analyse du clinker Ml M3 M4 N4 '15 16 SiO2 22,1 22,6 22,0 22,0 21,9 22,4 Al203 5,6 6,0 5,5 5,7 5,5 5,7 Fe2O3 2,5 2,6 2,5 2,5 2,5 2,6 P205 0,17 3,17 0,29 0,29 0,36 1 0,36 CaO 66,9 66,2 67,2 66,8 67,0 66,4 MgO 1,2 1,2 1,2 1,3 1,2 1,3 Coefficient de saturation cals. LSF 95,3 91,7 96,2 95,3 96,3 93,2 facteur silice S/R 2,73 2,63 2,75 2,68 2,74 2,70 facteur alumine A A/F 2.24 2.31 2 20 2.28 2 20 2,19 Comme le montre le tableau 8 ci-dessus, sur toute la gamme des paramètres chimiques étudiés, le remplacement de tout ou partie de l'eau de la boue par du sédiment d'eaux uséesssans modifier d'autres facteurs, provoque une baisse de 2% environ du facteur de saturation de calcaire, tandis que la teneur du clinker en P205 augmente d'environ 2%, les facteurs de silice et d'alumine restant sensiblement constants, ainsi que la température de réaction. Tant que cette augmentation de la teneur en P205 ne la porte pas à plus de 0,5i: du clinker, aucun des changements constatés n'est susceptible de produire un effet significatif sur la qualité du produit. Lorsque les-proportions du mélange étaient réglées de manière à ne pas faire varier le facteur de saturation de calcaire en ajoutant du sédiment, la température de réaction augmentait d'environ 100C. En pratique une modification aussi légère de la température de combinabilité a des chances de n'être point décelable. On peut tirer des essais décrits ci-dessus les conclusions suivantes. Le remplacement de tout ou partie de l'eau d'entraînement , servant à la préparation des boues de matière première de ciment à partir de la craie et de l'argile, par des sédiments d'eaux usées traités a pour effet, d'une façon générale, un certain épaississement des boues; toutefois, cet épaississement est relativement léger, aussi bien pour les boues amenées au four que pour la fluidité de l'argile, et si l'on remplaçait 75% à 100% de l'eau d'ent-înement pr du sédiment, il faudrait sans doute augmenter d'environ 1% la teneur en eau du chareent du four. Ûr, les sédiments oui ont servi aux essais contenaient, dans leur partie solide, une quantité appréciable d'éléments combustibles: en utilisant une boue-contenant 50; de sédiments, on apporterait un supplément de chaleur d'environ 2( kcl/kg de clinker, ce qui est suffisant pour compenser l'augientation de 1 de la teneur en eau de la boue; si l'on utilisait une boue à îCO-; de sédiments, on ajouterait environ le double de chaleur supplémen taire, ce qui serait suffisant même pour compenser une augmenta tion de 2% de la teneur en eau des boues. (Ces valeurs d'apport de chaleur sont établies en admettant un rendement de 60% pour la combustion de ces éléments combustibles). Les principaux changements apportés à la composition du clinker par l'emploi des sédiments étudiés consistent en une diminution d'enviraoUn 2% du facteur de saturation de calcaire et une augmentation de la teneur en P205 allant jusqu a 0,2%. Le premier effet peut être corrigé en augmentant la proportion de craie par rapport à l'argile, ce qui permet d'ailleurs de réduire la teneur en eau de la boue. Le second effet n'entratne de conséquences que s'il aboutit à porter à plus de 0,5,o la teneur en P205 du clinker finalement obtenu. Les autres facteurs restent sensiblement constants. Des essais analogues ont été effectués en prenant comme matières brutes un crétacé moyen et une argile jurassique ayant, à l'extraction, une teneur en eau de 8% en poids, à comparer avec la teneur de 22% des matériaux précédemment cités. Ce nouveau matériau se prête donc mieux, probablement, à une fabrication de ciment par le procédé sec ou demi-sec, et il a été trouvé que, pour obtenir des caractéristiques de viscosité équivalentes à une boue qui en serait tirée, la teneur en eau, dans le cas d'une utilisation de sédiments à 100%, devrait être relevée de 6% à 8%, ce qui entratnerait une augmentation concomitante des besoins d'énergie. Toutefois, même dans ce dernier cas, le procédé selon l'invention se traduirait par une économie globale d'énergie, comparé avec les besoins séparés concernant d'une part, la destruction des sédiments d'effluent et d'autre part, la fabrication de ciment. Il est remarquable que l'eau résultant du filtrage du sédiment d'eaux usées, c'est-à-dire le liquide d'entraînement utilisé dans le procédé selon l'invention, a un pH alcalin, ce qui permet de s'en servir pour neutraliser des impuretés acides tels que le bioxyde sulfureux, présent dans les gaz de combustion et dëchap- pement du four. 1Ja production d'une tonne de ciment nécessite approximativement une tonne d'eau. Etant donné qu'une partie de cette eau est fournie par l'humidité des matières premières initialement employées, on peut dire que la production d'une tonne de ciment nécessite un apport d'environ 0,6 à 0,7 t d'eau supplémentaire. Ainsi, une usine produisant 10 000 t de ciment par jour aurait besoin de 6000 à 7000 t d'eau: si cette eau était entièrement remplacée par des sédiments provenant d'égoûts, le procédé absorberait totalement les sédiments produits par une usine d'épuration desservantune population d'environ 3,5 millions d'habitants.En d'autres termes, il apparat que l'ordre de grandeur de la fabrication de ciment et celui de la destruction d'effluents à réaliser sont identiques dans un grand nombre de régions urbaniséesçe telle sorte qu'en employant le procédé selon l'invention, les effluents produits par une population importante peuvent être absorbés dans une large mesure par une production de ciment d'un ordre de grandeur correspondant au chiffre de population desservie par l'usine d'épuration des eaux usées. Or, dans bien des régions, et plus particulièrement à proximité de grandes agglomérations, une eau assez pure pour l'usage des cimenteries est chère. L'invention fournit une voie qui permet de satisfaire au moins une partie des besoins d'eau en utilisant un déchet, à savoir fésdlmeaunxSudsées. Bien souvent, lorsqu'on produit du ciment dans des zones où l'eau est difficile à obtenir, on a dû recourir à une eau qui ne présente pas toutes les caractéristiques désirables, par exemple à une eau dont la teneur en chlorures est excessive.Par suite de cette teneur élevée en chlo rures de l'eau d'entratnement, la poussière qui se dégage des cuves de précipitation a également une teneur en chlorures très élevée, d'autant plus que, en pratique, le chlorure a tendance à se volatiliser dès les premiers stades du chauffage au four et à s'échapper avec les poussières et les gaz d'échappement. Cette forte teneur en chlorures des gaz est susceptibles de rovoquer une surcharge des cuves de précipitation ou de dégager une poussière présentant une concentration excessive de chlorures, et une telle poussière ne peut être recyclée par calcination, ce qui oblige à l'évacuer d'une autre manière, par exemple par épandage. La poussière ainsi répandue représente une perte en termes d'économie puisque, en pratique, la production d'une tonne de poussière est aussi onéreuse que la production d'une tonne du produit final, sans préjudice du fait que ladite poussière peut constituer un produit contaminant par suite de sa teneur élevée en chlorures. Il corvient à présent de se reporter aux fig. 8 et 9, la figure 8 représentant un schéma à blocs illustrant un mode d'exécution du procédé selon l'invention, appliqué à la fabrication de ciment, tandis que la fig. 9 montre une variante des étapes de malaxage 10 et 11 de la fig. 8. Ainsi qutil ressort du dessin, un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comporte deux postes de malaxage 10 et 11, un four rotatif 12, des cuves de précipitation 13, une cheminée d'évacuation 14, un poste de refroidissement 15 et un broyeur 16. Le sédiment d'effluent est amené, (à partir de sources non indiquées), vers chacune des stations de malaxage 10 et 11 par des lignes respectivement notées îOa et îîa. A la station de malaxage 10, le sédiment est mélangé avec de la craie, arrivant par une ligne 10b d'une source non indiquée, pour former une boue de craie, tandis qu'à la station 11, le sédiment traité est mélangé avec de l'argile, arrivant par une ligne 11b d'une source non indiquée, pour former une boue d'argile. Ensuite, les boues de craie et d'argile sont mélangées pour former une boue d'alimentation de la cimenterie contenant approximativement 40% de son poids d'eau. Cette boue à ciment est alors acheminée par la ligne 12a vers le four rdtatif 12 où l'eau s'évapore et où l'argile et la craie réagissent ensemble pour former un clinker. Le four est alimenté en combustible. Le clinker passe du four 12 au refroidisseur 15 par la ligne 15a. Le clinker refroidi est amené au broyeur 16 par la ligne 16a, en même temps que du gypse arrivant par la ligne 16b, pour former un ciment. Les gaz et poussiers de combustion s'échappent du four rotatif pour se diriger, par la ligne 13a, vers les cuves de précipitation 13 où le poussier est séparé des gaz pour être renvoyé au four 12 en passant par la ligne 13b. Les gaz débarrassés du poussier sont alors évacues à l'atmosphère par la cheminée 14. Dans la variante illustrée à la fig. 9, les sédiments d'effluent arrivent par la ligne lia à la station de malaxage 11 où ils sont mélangés avec l'argile arrivant per la ligne ilb. La boue ainsi formée alimente la station de malaxage 10 où elle est mélangée avec de la craie arrivant par la ligne lOb, et la boue issue de ce mélange est envoyée au four 12 par l'intermédiaire de la ligne 72a. V L N D I C W T I ( ' 1.- Procédé pour la destruction de sédiments d'eaux usées, caractérisé en ce qu'il comporte le mélange desdits sédiments avec une matière minérale calcinable et, facultativement, de l'eau pour former une boue, celle-ci alimentant un four, de préférence rotatif, où elle est calcinée, et à la sortie duquel le produit de la calci-ation est récupéré. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière minérale calcinable comporte un mange de matières silicacées et de craie ou de pierres calcaires dont la calcination peut donner un ciment 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la boue a une teneur en eau allant de 35,0 à 45% en poids, les valeurs préférentielles étant 38% à 42%. 4.- Procédé selon l'une des r-evendications précédentes, caracté- risé en ce que les sédiments ont une teneur en matières solides allant de 1% à 5% en poids, la valeur préférentielle allant de 2% à 3%.