Brevet FR2587693A1 — publié le 19870327

La présente invention concerne un procédé pour faire évaporer de l'eau d'infiltration à partir de dépôts d'ordures en utilisant le gaz de putréfaction de ces dépôts, ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. De l'eau d'infiltration provenant de dépôts d'ordures est une eau résiduaire qui nécessite une attention particulière à cause de la protection de l'environnement. En majeure partie, l'eau d'infiltration est de l'eau de pluie qui s'est infiltrée au travers du dépôt, qui a reçu des composants solubles provenant des ordures pour les faire sortir de ce dépôt à sa base. Les composants dissous à partir des ordures sont en majeure partie nocifs pour l'eau de-fond de sorte que l'eau d'infiltration ne doit pas pénétrer dans la terre car elle risquerait autrement de mettre en danger l'eau de fond. Pour cette raison, l'eau d'infiltration des dépôts d'ordures est captée et générale- ment elle est transférée, en vue d'une épuration, dans des installations de clarification. A cause des positions relatives des dépôts d'ordures et des installations de clarification, il n'est pas possible dans la plupart des cas de canaliser l'eau d'infiltration directement dans les installations de clarification. Il serait encore plus coûteux de construire une installation de clarification spéciale pour les dépôts d'ordures. Pour ces raisons, l'eau d'infiltration qui est captée en provenance de dépôts d'ordures est transportée dans des wagons-réservoirs jusqu'aux installations de clarification, ce qui constitue un procédé compliqué et coûteux. A partir des dépôts d'ordures, il sort, en plus de l'eau d'infiltration, également des gaz qui sont engendrés lors de la putréfaction et de la décomposition des déchets. Ces gaz contiennent en majeure partie CO2 et CH4. Du fait de leur teneur en méthane, les gaz ont ainsi un pouvoir calorifique qui peut être exploité pour l'évaporation de l'eau d'infiltration. Cela a été déjà réalisé, auquel cas le gaz provenant du dépôt d'ordure est brûlé directement pour l'évaporation de l'eau d'infiltration. On connaît également des procédés selon lesquels l'eau d'infiltration est injectée dans le volume de combustion ( " Considérations sur l'évaporation d'eau d'infiltration provenant de dépôts d'ordures à l'aide d'un gaz de putréfaction, d'ordures et de déchets ", 11/82, pages 314 à 320). La rentabilité de telles installations n'est pour cette raison pas garantie car l'eau d'infiltration est produite en quantités différentes en cours d'année tandis que le gaz de putréfaction est disponible à peu près en quantité constante. En outre, lors de l'évapora- tion classique par chauffage, par exemple dans des évapora- teurs à couche mince ou à film descendant, il se pose des problèmes causés par des incrustations engendrées par des sels qui se cristallisent. Cette invention a en conséquence pour but de simplifier et de rendre moins coûteux le transport de l'eau d'infiltration par évaporation en utilisant de façon optimale le gaz de putréfaction. Ce problème est résolu en ce que le gaz de putréfaction est utilisé pour une génération de courant, le courant produit étant utilisé d'une part pour faire fonctionner les machines de l'installation d'évaporation et d'autre part pour être distribué au réseau des entreprises d'alimentation en courant et en ce que la chaleur produite lors de la génération de courant est utilisée pour l'évapora- tion de l'eau d'infiltration. L'invention offre la possibilité d'utiliser de façon optimale le gaz de putréfaction indépendamment de la quantité existante d'eau d'infiltration. A cet effet, le gaz de putréfaction est utilisé initialement pour une génération de courant. Le courant produit sert à faire fonctionner les machines de l'installation d'évaporation et la partie en excès est distribuée au réseau des entreprises d'alimentation en courant. La chaleur produite lors de la génération de courant est utilisée pour l'évaporation de l'eau d'infiltration. Le gaz de putréfaction est avantageuse- ment utilisé complètement selon ce procédé et, dans le processus de génération de courant, il fournit une quantité constante de chaleur. Cette quantité de chaleur est toujours disponible de façon constante pour une évaporation d'eau d'infiltration, indépendamment de la quantité existante d'eau d'infiltration. - Selon une particularité avantageuse de l'invention, la chaleur produite lors de la génération de courant est transmise à un milieu porteur de chaleur qui est canalisé dans un circuit passant par un échangeur de chaleur. Le milieu porteur de chaleur, par exemple de l'eau ou de l'huile, n'atteint pas une température si élevée qu'elle provoque une évaporation de l'eau d'infiltration. En conséquence il ne se produit aucune incrustation dans l'échangeur de chaleur. La chaleur du milieu porteur de chaleur chauffe l'eau d'infiltration suffisamment pour qu'elle soit soumise à une évaporation dans la chambre de vaporisation sous l'effet du vide régnant dans celle-ci. Conformément à ce mode opératoire, l'utilisation du gaz de putréfaction est meilleure que lorsque ce gaz de putré- faction est employé directement pour l'évaporation de l'eau d'infiltration. Le procédé prévoit en outre que l'eau d'infil- tration soit vaporisée sous vide dans une chambre de vaporisation par un effet de vaporisation par détente à basse température. La concentration de l'eau d'infiltration par vaporisation par détente sous vide à des températures plus basses que la température d'ébullition sous une pression normale présente, par rapport à l'évaporation connue effectuée à une pression normale et à la température d'ébullition correspondante, le grand avantage de pouvoir utiliser de la chaleur également à un bas niveau de température. Ainsi la chaleur produite lors de la génération de courant à l'aide de gaz de putréfaction est suffisante pour assurer l'évaporation de l'eau d'infiltration. La vaporisation par détente à basse température présente en outre, par rapport à la vaporisation connue en film descendant ou en couche mince, l'avantage d'empêcher une incrustation par des sels se cristallisant sur les parois chaudes. Le procédé prévoit en outre que l'eau d'infil- tration qui n'a pas été évaporée dans la chambre de vaporisation soit canalisée dns un circuit passant par l'échangeur de chaleur. L'eau d'infiltration qui provient du dépôt d'ordures est pulvérisée directement dans la chambre de vaporisation. A cet effet, déjà une partie de l'eau injectée est vaporisée sous l'effet du vide régnant dans-la chambre. Les impuretés de l'eau d'infiltration concentrée se rassemblent dans un fond collecteur. L'eau d'infiltration ainsi déjà pré-épurée et qui est située au-dessus des impuretés qui se sont déposées est évacuée par pompage et est canalisée au travers de l'échangeur de chaleur. On évite ainsi le risque d'une obstruction de l'échangeur de chaleur par les impuretés déjà séparées. L'évacuation de l'eau d'infiltration par pompage à partir du fond collecteur de la chambre de vaporisa- tion garantit en outre avantageusement une fourniture continue d'eau d'infiltration, en quantité toujours constante, à l'échangeur de chaleur. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu que l'eau d'infiltration concentrée soit canalisée de la chambre de vaporisation dans un circuit en vue de séparer ainsi le concentrat. On est ainsi avantageusement assuré que l'eau d'infiltration déjà pré-concentrée dans le fond collecteur soit encore une fois libérée d'une proportion importante de liuide qui est recyclé dans la chambre de vaporisation. On obtient ainsi seulement de l'eau d'infil- tration concentrée, à savoir le concentrat, qui est destinée à être transportée dans les installations de clarification. Dans une réalisation avantageuse de l'inven- tion, il est prévu que les buées se produisant lors de la vaporisation de l'eau d'infiltration soient refroidies dans un condenseur suffisamment pour que les gaz condensables soient séparés des gaz non condensables. Les gaz condensables sont refroidis dans le condenseur par injection d'eau et sont précipités sous forme d'un condensat tandis que les gaz non condensables sont évacués par l'intermédiaire de la pompe à vide. Du fait que les gaz non condensables contiennent des matières odorantes, on peut soit mélanger ces gaz avec le gaz de putréfaction soit les recycler dans le dépôt d'ordures. Le condensat est pompé dans un circuit et est canalisé dans une tour de refroidissement de laquelle une partie est évacuée de façon continue. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre-d'-exemple non-limitatif, en référence au dessin unique annexé qui représente schématique- ment une installation pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La figure représente sous une forme simplifiée un schéma de l'installation conforme à l'invention. En correspondance à ce schéma d'installation, du gaz de putré- faction 1 est aspiré à partir d'un déchet d'ordures et est introduit dans un moteur à combustion interne 2. Ce moteur à combustion interne peut être un moteur à pistons ou une turbine à gaz. Le moteur à combustion interne est accouplé à un générateur 2' qui produit du courant. Le courant est utilisé pour faire fonctionner les machines de l'installation d'évaporation tandis que l'excès de courant est distribué au réseau des entreprises d'alimentation en courant. Du fait que le moteur à combustion interne doit être refroidi, on utilise de l'eau de refroidissement chaude, qui est pompée au moyen d'une pompe à eau de refroi- dissement 3 par l'intermédiaire du circuit de refroidisse- ment 4. A la place d'eau de refroidissement, on peut égale- ment utiliser tout autre milieu porteur de chaleur, par exemple de l'huile. Dans le circuit de refroidissement 4, il est prévu un échangeur de chaleur 5 dans lequel on fait passer l'eau d'infiltration à chauffer. L'eau d'infiltration 6 provenant du dépôt d'ordures est introduite à l'aide d'une pompe 7 dans la chambre de vaporisation 8. Au moyen d'un appareil de contrôle 9', on assure, en correspondance au niveau d'eau dans la chambre de vaporisation 8, une régulation de l'introduction de l'eau d'infiltration 6 dans la chambre de vaporisation par l'intermédiaire d'une vanne de distribution 9. Sous l'effet du vide régnant dans la chambre de vaporisation, déjà une partie de l'eau d'infiltration 6 introduite par pompage est vaporisée mais la majeure partie est cependant rassemblée dans un fond collecteur 24 de la chambre de vaporisation. A partir du fond collecteur 24, l'eau d'infiltration qui s'est rassemblée dans celui-ci est pompée l'intermédiaire d'un conduit 10 et au moyen d'une pompe 11 dans l'échangeur de chaleur 5. Dans celui-ci, l'eau de refroidissement qui atteint une température de 90 cède sa chaleur et elle est recyclée à une température inférieure au point d'ébulltion et à la pression normale dans la chambre de vaporisation 8, o elle est déchargée par des buses spéciales et o elle est vaporisée par la brusque détente se produisant dans le vide régnant dans ladite chambre. Le vide nécessaire pour la vaporisation lors de la détente dans les buses est réglé par l'intermédiaire de la température de l'eau de refroidissement provenant de la tour de refroidissement 17 153 etqui-est injecte--d-ans-un- c-ondenseur-mélangeur 14. Les impuretés contenues dans l'eau d'infiltra- tion ainsi que l'eau d'infiltration concentrée se rassemblent dans le fond collecteur 24 de la chambre de vaporisation 8. Malgré le vide régnant dans celle-ci, il ne se produit pas de vaporisation. Après la vaporisation-détente, les buées saturées en vapeur d'eau sortent de la chambre de vaporisa- tion 8 en passant dans un séparateur de goutteettes 12 et elles sont canalisées par l'intermédiaire du conduit de décharge de buées 13 jusque dans le condenseur-mélangeur 14. Il se produit dans celui-ci une séparation des gaz condensa- bles par rapport aux gaz non condensables. Les gaz condensa- bles sont refroidis par de l'eau injectée suffisamment fortement pour se liquéfier par condensation. Le condensat qui est cependant encore chaud est introduit par l'intermé- diaire d'un conduit 15 et au moyen d'une pompe 16 dans une tour de refroidissement 17. Par l'intermédiaire d'un disposi- tif de régulation 30', la quantité de condensat introduit dans la tour de refroidissement 19 est réglée et le condensat en excès peut être transféré par l'intermédiaire d'une vanne 30 et du conduit 18 jusque dans la canalisation. Le condensat est refroidi dans la tour de refroidissement 17 suffisamment pour pouvoir être utilisé comme eau de refroidissement dans le condenseur-mélanqeur 14. Au moyen d'une pompe 19, le condensat refroidi est introduit dans le condenseur-mélangeur 14 par l'intermédiaire d'un conduit de retour 20. Les gaz non condensables sont déchargés par l'intermédiaire du conduit d'évacuation d'air 21 à l'aide d'une pompe à vide 22. Du fait que les gaz non condensables contiennent généralement des matières malodorantes, ils sont recycles par l'intermédiaire d'un conduit 23 à nouveau dans le dépôt d'ordures ou bien ils sont mélangés avec le gaz de putréfaction en vue d'une combustion. En conséquence il ne sort pas de l'installation de matières susceptibles de polluer l'environnement. Le concentrat d'eau d'infiltration se rassemblant dans le fond collecteur 24 de la chambre de vaporisation 8 est transféré au moyen d'une pompe 25 et par l'intermédiaire d'un conduit 26 dans un hydrocyclone 27. Dans cet hydro- cyclone 27, le concentrat d'eau d'infiltration est encore plus concentré. Le trop-plein est renvoyé par l'intermédiaire d'un conduit 29 dans la chambre de vaporisation 8. L'eau d'infiltration concentrée ainsi que les impuretés déposées s'écoulent hors du fond collecteur de façon continue par l'intermédiaire d'un conduit de décharge 28. Cet -effluent peut être transféré dans des cuves tenues à disposition en vue d'un transport jusqu'à l'installation de clarification ou bien il peut être placé dans d'autres récipients ou bacs collecteurs. La concentration effectuée dans le cyclone 27 peut également être réalisée par tout autre dispositif de concentration de boues fluides, par exemple par des sépara- teurs ou des centrifugeuses. Un traitement préalable du concentrat d'eau d'infiltration, par exemple en vue d'une concentration supplémentaire ou d'un traitement chimique, peut être effec- tué indépendamment de cette installation dans une autre étape. REVENDICATIONS 1. ProcdJé d'évaporation d'eau d'infiltration provenant de dépôts d'ordures en utilisant le gaz de putré- faction de ces dépôts, caractérisé en ce que le gaz de putréfaction est utilisé pour la génération de courant, le courant produit étant d'une part utilisé pour faire fonction- ner les machines de l'installation d'évaporation et étant d'autre part fourni au réseau des entreprises d'alimentation en courant et en ce que la chaleur produite lors de la géné- ration de courant est utilisée pour l'évaporation de l'eau d'infiltration. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaleur produite lors de la génération de courant est transmise à un milieu porteur de chaleur qui est canalisé dans un circuit passant par un échangeur de chaleur. 3. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le milieu porteur de chaleur transmet sa chaleur à l'eau d'infiltration dans l'échangeur de chaleur. 4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'eau d'infiltration est vaporisée sous vide dans une chambre de vaporisation par vaporisation par détente à basse température. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'eau d'infiltration qui n'a pas été vaporisée dans la chambre de vaporisation est canalisée dans un circuit passant par l'échangeur de chaleur. 6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'eau d'infiltration concentrée est canalisée en circuit à la sortie de la chambre de vapori- sation et est alors séparée du concentrat. 7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les buées produites lors de la vaporisation de l'eau d'infiltration sont refroidies dans un condenseur suffisamment pour que les gaz condensables soient séparés des gaz non condensables. 8. Intallation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un moteur à combustion interne (2) servant à la combustion Au gaz de putréfaction (1) est accouDle à un génerateur (2) servant à la production de courant et en ce que le circuit de refrol- dissement (4) du moteur à combustion interne est relié à un échangeur de chaleur (5) qui est lui-même en communication avec la chambre de vaporisation (8) par l'intermédiaire de conduits (10). 9. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la chambre de vaporisation (8) comporte un fond collecteur (24) qui est relié à un dispositif (27) de séparation de concen- trat, de préférence un hydrocyclone. o10. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la chambre de vaporisation (8) comporte un conduit de décharge de buées (13) qui est relié à une pompe à vide (22) par l'intermédiaire d'un condenseur (14).