Brevet FR2536381A1 — publié le 19840525

& 81 "PROCEDE DE TRAITEMENT D'EFFLUENTS LIQUIDES POLLUES La présente invention a pour objet un procédé de traitement d'effluents liquides pollués. Les effluents liquides pollués, tels que les eaux usées résultant de la lixiviation d'ordures ménagères et de déchets industriels, les eaux polluées urbaines, ou les eaux issues d'industries alimentaires, telles que les abattoirs, doivent être traités avant d'être rejetés dans le milieu naturel Généralement, ce traitement est réalisé dans des stations d'épura- tion biologique et physico-chimique dont la rentabilité économique est très mauvaise, dans la mesure o elles sont simplement adjointes à une décharge de déchets toxiques, ou nécessitent des transports onéreux. Le fonctionnement d'une station d'épuration et la qualité du résultat obtenu sont d'autant plus aléatoires que la composition des effluents liquides à traiter est très complexe, à cause de la grande diversi- té des substances entreposées dans les décharges, du fait que la charge polluante est variable au cours du temps en fonction des produits mis en décharge, et du fait que le flux d'émission des effluents varie beau- coup en fonction du temps et des conditions météorologiques. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, le procédé qu'elle concerne consiste à faire diffuser l'effluent à traiter à travers un tas de mâchefer constitué par des résidus solides de l'incinération d'ordures ménagères. L'effet thermique résultant de la combustion lente du carbone imbrûlé contenu dans le mâchefer provoque l'élimination d'au moins une partie de l'eau par évaporation Cet effet thermique est favorisé par la couleur noire du mâchefer, qui permet d'absorber au mieux l'éner- gie solaire incidente. Si la diffusion d'eau polluée dans le tas de mâchefer est supérieu- re à la capacité d'évaporation, une partie de l'effluent traverse le tas, sans être évaporée et est récupérée à la base de celui-ci Il faut toutefois remarquer que l'effluent liquide sortant du tas de mâchefer a subi une forte diminution de sa charge polluante. Cette diminution de la charge polluante est tout d'abord réalisée par filtration En effet, le mâchefer se présente comme un amas de particules solides de granulométrie très variable Dans le cas d'un tas de mâchefer, ces particules de différentes tailles jouent un rôle de filtre en retenant certaines matières en suspension et réalisent une clarification de l'effluent Or, les matières en suspension constituent un élément d'appréciation du degré de pollution d'une eau. Le passage de l'effluent à travers le tas de mâchefer se traduit également par la fixation d'une partie de la charge polluante par des réactions physico-chimiques de plusieurs types: réactions d'oxydo- réduction; par exemple le fer métallique est oxydé en Fe 203, x H 2 O qui est insoluble dans l'eau; réactions acide-base de type calco-carbonique; la chaux présen- te dans le mâchefer est ainsi transformée en carbonate de calcium; les métaux lourds présents en traces sont précipités en carbonates ou hydroxycarbonates insolubles; réactions d'oxydation et décomposition, en ce qui concerne les composés oxydables, tels que les cyanures, les phénols ou les sulfures réaction du charbon actif avec adsorption des molécules orga- niques qui sont responsables d'odeurs et de couleurs. Le fer et ses oxydes ainsi que les oxydes de différents autres métaux jouent un rôle de catalyseur de la réaction. Le fait qu'ils soient présents dans le mâchefer est intéressant car évitant le déferraillage de celui-ci avant sa mise en tas. Selon une autre caractéristique, ce procédé consiste à mettre en oeuvre des mâchefers dont la teneur en carbone organique est d'au moins 6 % Ce pourcentage minimum est important pour permettre un déclenchement de l'effet thermique. Selon un mode de mise en oeuvre de ce procédé, le mâchefer comprend: 4 % à 14 % d'éléments organiques imbrûlés, 4 à 14 % de chaux (Ca O), 12 à 13 % de ferrailles, à 50 % de silice (Si O 2) constituée par des verres ou autres gravats, jusqu'à 30 % d'eau, des oxydes métalliques assurant le complément à 100 %, tels que Fe 2 03, A 1203, Na 2 O, Mg O, Mn 03. Avantageusement, ce procédé consiste à réaliser un tas de mâche- fer, d'au moins quatre mètres d'épaisseur, se présentant sous la forme d'un tronc de pyramide, à recouvrir les faces latérales du tas par une couche de matériau étanche, telle qu'une feuille de matière synthétique, à installer des conduits sensiblement horizontaux formant drains débou- chant dans les faces latérales du tas, et orientés de préférence dans la direction des vents dominants et à installer au moins une cheminée verticale percée d'orifices radiaux et s'étendant sur toute la hauteur du tas, l'amenée de l'effluent au contact du tas étant réalisée par diffu- sion à la partie supérieure de celui-ci. La couverture des faces latérales du tas limite les apports d'eau pluviale qui, en quantité trop importante risquerait de noyer le mâchefer et d'arrêter la combustion du carbone. Les drains latéraux assurant l'aération du tas de mâchefer et par suite l'oxygénation de celui-ci, favorisent l'effet thermique dans toute la masse du tas Les cheminées assurent, pour leur part, l'évacu- ation dans l'atmosphère de la partie vaporisée de l Peffluent. En fonction des propriétés du mâchefer utilisé et de la nature des effluents à traiter, il est possible d'améliorer les fonctions épuratrices en ajoutant au mâchefer un certain nombre de produits, et notamment des éléments oxydants, de la chaux, du charbon actif, du charbon de bois, des zéolithes. Les oxydants peuvent être incorporés, par exemple sous forme d'hypochlorite de sodium lorsque la DCO (demande chimique en oxygène) est trop importante. Lorsque l'effluent est trop riche en métaux, l'incorporation de chaux permet la précipitation complète des ions métalliques sous forme d'hydroxydes insolubles qui restent prisonniers du mâchefer en raison des propriétés filtrantes de celui-ci Toujours dans le même but, il est possible également d'utiliser des scories ou laitiers de hautsfour- neaux. Le charbon actif peut être ajouté lorsque le mâchefer est trop pauvre en carbone organique et remplit mal sa fonction d'épuration des polluants organiques, tels que des colorants. L'incorporation de charbon de bois permet d'augmenter la durée de l'effet thermique, dont il faut noter qu'il s'agit du phénomène qui possède la plus courte durée de vie. Enfin, les zéolithes, agissant par adsorption et échange d'ions, peuvent être incorporés utilement pour compléter l'action épuratrice du mâchefer. Selon un mode de mise en oeuvre, les additifs sont conditionnés dans des sacs à parois perméables qui sont répartis à l'intérieur du tas de mâchefer. Selon une autre possibilité, les additifs sont placés dans un appa- reil qui est traversé par l'effluent, après traitement de celui-ci dans le tas de mâchefer. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représen- tant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution d'une installa- tion conforme à l'invention: Figure 1 en est une vue en coupe par un plan médian longitudinal Figure 2 en est une vue de dessus. L'installation représentée au dessin comprend un tas de mâchefer ( 2) en forme de tronc de pyramide reposant sur un sol ( 3) en forme de V, dans le fond duquel est placé un collecteur ( 4) pour l'évacuation du liquide. Les faces latérales du tas sont recouvertes par une feuille de matière synthétique étanche ( 5). A l'intérieur du tas sont disposés des conduits ( 6) sensiblement horizontaux, à plusieurs niveaux, débouchant des faces latérales, formant des drains permettant l'aération de l'intérieur du tas. Dans la partie centrale du tas sont également placées deux cheminées ( 7) présentant des perforations radiales ( 8), et s'étendant sur toute la hauteur du tas de mâchefer L'amenée de l'effluent est réalisée en partie haute du tas par un -conduit ( 9) équipé de diffuseurs ( 10). D'un point de vue pratique, l'effluent liquide distribué par les diffuseurs ( 10) va pénétrer à l'intérieur du tas de mâchefer, une partie de l'effluent s'évaporant notamment par les cheminées ( 7), et le reste subissant un traitement de détoxication avant d'être évacué par le collec- teur ( 4). Il est donné, ci-après, la description d'un exemple de réalisation de traitement d'un effluent pollué Avant traitement, cet effluent possède une couleur noire et une odeur fécaloide. Sa composition est la suivante DBO 5 4 680 mg/litre, DCO 6 422 mg/litre, Azote organique 67,5 mg/litre, 253,38 i Dureté totale: 1220 F, Azote ammoniacal: 211,5 mg/litre, Fer 13,5 mg/litre, Zinc: 0,25 mg/litre, Phénol 14,5 mg/litre, Phosphore (en P O O): 0,9 mg/litre. Le mâchefer forme un tas de 4 300 tonnes qui a permis le passa- ge pendant 500 heures de 150 m 3 d'effluent pollué Sur ces 150 m 3, m 3 ont été récupérés à la partie inférieure du tas, ce qui signifie que la moitié du volume de l'effluent a disparu par évaporation d'eau, en raison de l'effet thermique. L'effluent sortant du tas de mâchefer est incolore et inodore, et la diminution globale de pollution a été mesurée selon le détail suivant DBO 5 (demande biologique en oxygène):89 %, DCO (demande chimique en oxygène) :85 %, Carbone organique total:85 %, Azote organique:71 %, Salinité totale:39 %, Azote ammoniacal:63 %, Indice phénol: 99,6 %, Fer (total) 99 %, Zn (Zinc):80 %, Phosphore: 75 %, Dureté (eau) 91 %. Il est à noter qu'au bout de 500 heures, la capacité de traitement du mâchefer n'était pas épuisée. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un procédé possédant notamment les avantages suivants: la matière première et ses additifs éventuels sont des déchets sans grande valeur économique; le système fonctionne sans difficultés à flux variable en quanti- té et en qualité placé en amont d'une unité d'épuration biologique, le système permet à cette dernière d'agir correctement en éliminant les substances toxiques nuisibles au développement bactérien; il n'y a pas de sous-produits du traitement dont il faudra assurer un nouveau traitement, comme tel est le cas dans les filières classiques du traitement des eaux usées Une fois que les capacités du tas de mâche- fer sont épuisées, celui-ci devient un déchet non polluant qui peut demeu- rer dans une décharge. les coûts d'exploitation du système sont minimes, puisque réduits à l'aspersion du tas de mâchefer par l'effluent à traiter; si l'effluent n'est pas très chargé en produits toxiques, ce procédé peut suffire à produire un rejet non polluant pouvant être rejeté dans le milieu naturel. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre de ce procédé, décrit ci-dessus à titre d'exemple elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Procédé de traitement d'effluents liquides, caractérisé en ce qu'il consiste à faire diffuser l'effluent à traiter à travers un tas de mâchefer ( 2) constitué par des résidus solides de l'incinération d'ordu- res ménagères. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en oeuvre des mâchefers dont la teneur en carbone organique est d'au moins 6 %. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mâchefer mis en oeuvre comprend 4 à 14 % d'éléments organiques imbrûlés, 4 à 14 % de chaux (Ca O), 12 à 13 % de ferrailles, à 50 % de silice (Si O 2) constituée par des verres ou autres gravats, jusqu'à 30 % d'eau, des oxydes métalliques assurant le complément à 100 % tels que Fe 21 3 AI 205 Na 2 O, Mg O, Mn 23 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un tas de mâchefer ( 2) d'au moins deux mètres d'épaisseur, se présentant sous la forme d'un tronc de pyramide, à recouvrir les faces latérales du tas par une couche de matériau étanche, telle qu'une feuille ( 5) de matière synthétique, à installer des conduits sensiblement horizontaux ( 6) formant drains débou- chant dans les faces latérales du tas, et orientés de préférence dans la direction des vents dominants et à installer au moins une cheminée verticale ( 7) percée d'orifices radiaux ( 8) et s'étendant sur toute la hauteur du tas, l'amenée de l'effluent au contact du tas étant réalisé' par diffusion à la partie supérieure de celui-ci. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter au mâchefer un certain nombre. d'additifs, et notamment des éléments oxydants, de la chaux, du charbon. actif, du charbon de bois, des zéolithes. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les additifs sont conditionnés dans des sacs à parois perméables qui sont répartis à l'intérieur du tas de mâchefer.