Brevet FR2612426A1 — publié le 19880923

La présente invention concerne un procédé pour l'élimination de déchets contenant du pétrole par mise en décharge activée, conjoin tement avec des déchets communaux solides. Les déchets contenant du pétrole figurent parmi les déchets dangereux pour l'environnement qui posent le plus de problèmes. Sur la quantité de déchets, qui se forment annuellement a raison de plu sieurs dizaines de milliers de mètres cubes, sous des états physi ques différents et avec des teneurs en pétrole différentes, une partie seulement est collectée pour etre éliminée ou mise à la décharge conformément à la réglementation.Le reste se répand de ma nière incontrolée dans l'environnement et constitue un danger perma nent pour les eaux libres, l'eau souterraine et les surfaces des exploitations agricoles Des difficultés particulières apparaissent lors des contamina tions de l'enviror.nement qui surviennent en cas d'avaries( ( par exemple, rupture d'un oléoduc, déversement de pétrole ) en mer ou sur terre ferme, car il s'agit dans ces cas d'éliminer des grandes quantités de matières huileuses, pour la plupart de la terre huileuse ou de la perlite souillée d'huile. De nombreux procédés sont connus pour éliminer les déchets contenant de l'huile. Leur destruction par combustion est dispendieuse et exige des investïssements relativement élevés. Les déchets contenant de l'huile peuvent être également éliminés par mise à la décharge, ce qui peut consister, indépendamment du type de décharge, en un dépôt temporaire ou en une mise à la décharge définitive. En raison des prescriptions impcsées à la protection de l'environnement et à la protection de l'eau, les décharges doivent être effectuées sur des territoires offrant les caractéristiques hydrogéclogiques correspondantes etlou avec une protection technique correspondante contre la déperdition de l'eau par suintement ou infiltration. Par suite, ces types de décharges ne peuvent être aménagés que dans des zones déterminées et au prix d'un coût extraordinairement élevé. Les déchets contenant de l'huile peuvent être également éliminés par dégradation biologique. Selon le brevet des U.S.A. n0 4.328.104, les émulsions d'huile dans l'eau ou d'eau dans l'huile, contenant de l'huile minérale ou une huile de graissage, sont traités conjointement avec la boue biolotique provenant d'installations de purification des eaux résiduaires, et l'huile est décomposée par voie anaérobie, conjointement avec la boue activée en excès dans des tours de putréfaction ou digestion. Selon le brevet britannique r. 2.112.776, on procède au compostage de déchets à teneur en cellulose élevée ( déchets de transformation du bois, en premier lieu sciure de bois et copeaux ) conjointement avec de la boue dite pétrolière ( 5-25% ). Au cours du processus de formation du compost, la vitesse de décomposition de la cellulose augmente sous l'action de la boue pétrolière.Dans ce procédé, par suite, la boue pétrolière remplit, conjointement avec les substances nutritives de supplément ( engrais animal, résidus de l'industrie alimentaire, de l'industrie papetière et autres ) couramment introduites dans le processus de compostage, la fonction d'un " catalyseur biologique Selon ce brevet, le rendement des processus de digestion, auxquels sont soumis des déchets de l'industrie du cois conjointement avec la boue activée en provenance d'installation de purification des eaux résiduaires, peut également être augmenté par l'addition d'une boue pétrolière. L'application de ce procédé à des fins de protection de l'environnement est entravé par le caractère saisonnier de la technologie du compostage ou l'utilisation du compost, ce qui ne permet pas de traiter en continu des grandes quantités de déchets contenant de l'huile. Dans le brevet hongrois n0 174.531, on propose pour l'amélioration de terrains arénacés meut les ou de terrains limoneux serrés ou fermes, d'introduire en mélange dans la couche superficielle une boue contenant de l'huile en tant que générateur d'humus et de maintenir l'état aéorobie du terrain par retournement fréquent ( à la charrue, la herse à disques ) jusqu'à la dégradation complète de l'huile (environ 2-3 ans ). Ce procédé n'est utilisable que sur des territoires hydrogéologiques ou agrotechnologiques, à savoir de manière restreinte seulement, et il exige une surface importante et, pour le maintien de l'état aérobie, une énergie élevée. Dans la demande de brevet hongrois n0 1174180 mise à la disposition du public sous le numéro H 2646, on décrit un procédé selon lequel on inccrpore à des terrains souillés d'hydrocarbures, en vue d'accélérer la dégradation des contaminants, des cultures qui se composent de groupes de micro-organismes aptes à réaliser la dégradation des hydrocaL bures. La masse cellulaire se multiplie dans le terrain par voie aérobie, les hydrocarbures servant à cet égard de source d'énergie et le terrain se trouvant de nouveau rendu propre à recevoir des plantes cultivables. Les solutions selon les brevets hongrois n0 181.56C et n0 181.817, qui sont fondées sur des principes similaires, font appel pour la dégradation du contenu de terrains en hydrocarbures, à la préparation de cultures microbiologiques différentes, dites cultures ~'am.orçage ou de déclenchement qu'on laisse ensuite se développer dans le terrain dans des conditions aérobies, Ces procédés scrt appropriés pour débarrasser d'huile le terrain sur sa couche supérieure, sur une hauteur de 5-10 cm. Leur ds'ssaantage réside dans la nature compliquée de la préparation et de la conservation des cultures microbiologiques clonées ainsi que dans la vitesse faible du processus de dégradation ( absence d'huile après 2-3 ans ).Lesdits procédés conviennent en premier lieu pour rendre de nouveau propres à la culture des terrains souillés en surface par de l'huile déversée ou suite à des avaries accidentelles et pour les zones technologiques ( par exemple, champs pétrolifères, stations-services pour carburants). Pour des raisons de capacité et d'économie, les procédés précités n'offrent en conséquence une solution que partiellement pour l'élimination de déchets contenant de l'huile présents en quantités extraordinairement grandes. Le but de l'invention est d'élaborer un procédé avec lequel on puisse traiter en continu des grandes quantités de déchets contenant de l'huile, par obtention d'une dégradation microbiologique rapide et efficace de cette dernière, et qui puisse être mis en oeuvre à faible coût, sans le recours à une substance d'inoculation particulièreser;t préparée à cet effet et sans l'utilisation de substances nutritives de supplérnentation. L'invention est fondée sur la découverte que lors de la mise à la décharge conjointe de déchets contenant de l'huile et d'ordures ménagères solides, les déchets contenait de l'huile se trouvent dégradés, sous l'effet des propriétés physiques, biochimiques et microbiologiques particulières et favorables du mélange, d'une manière similaire à ce qui se produit dans le cas de la dégradation des déchets communaux et, comme on peut l'admettre, suivant le même mécanisme, jusqu'à la productior. de gaz biologique. Ladite découverte peut être déduite des corrélations suivantes. 1) Les déchets communaux solides ont une capacité d'adscrption d'huile élevée. Lorsqu'or. règle la teneur en huile du mélange à environ 50 g/k#, l'huile ressortant éventuellement par suintement à partir du déchet contenant de l'huile se trouve alors fixée avec un pouvoir adsorbant de cette nature sur la surface des ordures, s bien que la vitesse de désorption est inférieure à la vitesse de la dégradation. 2) La teneur en micro-organismes aptes à la dégradation des hydrocarbures, des déchets contenant de l'huile, provenant de technologies différentes, est elle-même variable, tout en restant élevée (envi ron 103-1010 germes/g). Dans la microflore des déchets communaux (108-1010 germes/g), les types de microbes aptes à la dégradation de l'huile se trouvent représentés en nombre considérable ( bactéries telles que Pseudomcnas, Flavobacterium et Asthromabacter, levures telles que Candida, moisissures telles qu'Aspergillus, Fusarium, Penicillium ). Le nombre élevé de germes et la composition de la microflore mélangée, favorable sous l'aspect d'une dégradation se déroulant en plusieurs stades, fournissent une dégradation de l'huile s'effectuant à une vitesse significative. 3) Par l'utilisation des ordures ménagères solides, se trouve assurée la source de substances nutritives de composition et en quantité appropriées, nécessaire pour le nombre de germes élevé. En consécuence de l'hétérogénéité extraordinaire résultant de la nature des ordures, on peut trouver dans celles-ci les macroéléments nécessaires (C, S, 0, P), et ceci en un rapport favorable ( le rapport C/N se situe entre 20 et 40 ), mais également les sources d'énergie ( hydrates de carbone, lipides ) et les composés esser.tiels-( protéines, composés vitaminiques ) ainsi que tous les micro- et oligo-éléments importants. La teneur en eau des déchets cornuunaux dépend de l'époque de l'année et de leur lieu de production, et s'élève en général à 45 50%. Dans le traitement conjoint, selon l'invention, de déchets communaux et de déchets contenant de l'huile, une teneur er. eau de 55-65%, 2vois nant le maximum peut être assurée. 4) La dégradation anaérobie des déchets contenant de l'huile se déroule en trois phases. a) Une oxydation enzymatique se déroulant en partie dans des co-.ditions anaercbies, au début de laquelle participent des bactéries aérobies et ultérieurement, lorsque la concentration d'oxygène s'abaisse, des bactéries productrices d'acides, facultativement anaérobies. b) Des bactéries anaérobies acétogènes déterminées convertissent les composés formés suivant la première phase ci-dessus, en acide acétique et hydrogène. c) Des bactéries anaérobies productrices de méthane déterminées décomposent l'acide acétique en méthane, et les bactéries productrices de méthane particulières (Methanococcus, Methanobacteriut et Methanosorcina) prennent en outre part à la réaction de l'hydrogène avec le dioxyde de carbone. Dans le cas de la mise à la décharge des déchets contenant de l'huile conjointement avec des ordures ménagères solides, les conditions ambiartes pour le mécanisme de dégradation décrit se trouvent réalisées. Après le dépôt du mélange, il règne dans celui-ci des conditions aérobies pendant environ 15-25 jours en conséquence des propriétés physiques des déchets communaux (détachés en morceaux), et après le recouvrement avec de la terre, les conditions facultativement anaérobies de la phase ultérieure. 5) Sous l'aspect de la mise en ceuvre d'une technologie unitaire, la constatatior. que la vitesse de dégradation des différents dérivés du pétrole, tels que les fractions constituant l'huile blanche, huile pour broches, l'huile pour machine et huile pour moteur, demeure pratiquement identique pendait toute la durée de la dégradation, est importante et significative. Jusqu'à une teneur initiale en huile de 70 g/ks, la vitesse avec laquelle le contenu en hydrocarbures du déchet contenant de l'huile se trouve dégradé, ne varie que dans une faible mesure. 6) En conséquence des propriétés de dégradation microbiologiques favorables du mélange à base de déchets communaux solides et ce déchets contenant de l'huile ( la vitesse de la biodégradation est plus grande ), la dégradation se déroulant spontanément sur la décharge des ordures ménagères et conduisant au gaz biologique, peut être accélérée dans le temps, ce qui rend la récupération du gaz plus économique. La présente invention a par suite pour objet un procé é pour l'élimination des déchets contenant du pétrole, par l'utilis2- tion de déchets ou immondices communaux. La caractéristique dudit procédé consiste essentiellement en ce qu'on mélange intensivement, dans la proportion en masse d au moins 3::1, des déchets communaux solides d'une densité apparente de 300 - 500 kg/m3, contenant au moins 200 g/kg de substances organiques, avec les déchets contenant de l'huile, tel que du pétrole ou des sous-produits de traitement du pétrole, de telle façon que la teneur du mélange contenant d pétrole s'établisse au maximum à 5 8 de la masse, on met en dép (dans des caissons) le mélange sur les décharges usuelles pour le dépôt des déchets communaux recouvertes de terre, et on recueille éventuellement le gaz de digestion biologique formé. Pour le procédé de l'invention, il convient d'utiliser tous les déchets contenant de l'huile, à savoir renfermant du pétrole et/ou des produits de traitement du pétrole en une quantité s'élevant au à à 5C, de la masse, mais qui ne renEermer.- touterois aucun additif toxique vis-à-vis du processus microbiologique. Le procédé peut être utilisé sur les dépôts d'ordures ccrrsrunaux équipés de décharges dites classées dans lesquelles est exclu le dépôt d'autres types de déchets. Pour éviter une éventuelle contamination de l'eau par de l'eau d'infiltration, il est convenable d'entreprendre l'incorporation en mélange et la décharge des déchets contenant de l'huile sur la surface d'une couche de déchets communaux précédement déposée sur une hauteur d'au moins 5 mètres, qui a été compactée à une densité de 500-700 kg/m, puis recouverte d'une couche de terre d'une épaisseur de 30-60 cm. Le procédé de l'invention sera ci-après décrit avec plus de détails dans les exemples de mise en oeuvre suivants. Ceux-ci sont donnés à titre indicatif seulement, et il est entendu que l'on peut mettre en oeuvre l'invention suivant de nombreuses modifications et variantes sans toutefois s'écarter de son cadre et son esprit. Exemple 1 Dans une installation de simulation seri-industrielle, qui est équipée de dispositifs de retour de l'eau d'infiltration, de recyclage et d'analyse de gaz, on examire la dégradation accélérée de 3 0,2 m d'un mélange de déchets contenant de l'huile et d'ordures ménagères. On réglé la teneur en huile du mélange à une valeur de 50 g/kg avec les déchets dont les paramètres sont indiqués dans le Tableau I. Les ordures ménagères contiennent 342 g/kg de substances organiques et 42,7% d'eau, et leur densité s'élève à 307 kg/m3. Tableau I I Déchet Teneur en Te en microflore Nombre de humidité propre au (germes/g) % g/kg déchet Emulsion de lubrifiant- Flavobacterium réfrigérant 86,9 119 Flavobacterium Bactéries sporulantes ) 3,8.105 Staphylobotritis Trichoderma 3 Mucor 0,5.103 Aspergillus Flavus Sciure de bois Bactéries gram-négatives souillée d'huile 38,8 102 Pseudomonas 1,2.105 Chiffons huileux 8,8 148 Bactéries gram-négatives Pseudomoa@ 4,2.107 Trich@derma Fusarium 50 Mucor Candida 9.103 Ecume de lavage Flavobacterium d'automobile 61,4 82 Pseudo=nas 1g1.105 Ecume de d'automobile 96,1 11 Sporulants 8.105 La teneur er humidité du mélange s'élève à 59,2%. On remplit la cellule de simulation et on la ferme. On aère le mélange pendant 7 jours. Après avoir arrêté l'aération, on mesure en continu la quantité et la composition du gaz dégagé et les paramètres de l'eau d'infiltration. L'essai dure 250 jours. Dans la phase initiale, la teneur de l'eau d'infiltration en composés organiques augmente, le maximum pouvant être mesuré au 31ème jour, et diminue également avec le temps conjointement avec la teneur en huile la plus élevée de l'eau d'infiltration (48 mg/dm ). La formation de gaz est faible et la teneur er. méthane s'élève au maximum à 3%. Après 50-70 jours, le dégagement gazeux devient intense et la composition du gaz varie constamment jusqu'à ce qu'une valeur de 65% de méthane et 30% de C02 soit atteinte. Cette proportion se main tient pendant environ 150 jours. Dans cet intervalle de temps, la teneur de lzeau d'infiltration en substances organiques est plus faible, la teneur en huile la plus élevée se situant à 10 mg/dm . Après la fin de l'essai, on vidange la cellule de simulation et on examine la teneur en huile du résidu. 4,51 g/kg d'huile sont encore contenus, ce qui fournit pour la dégradation de l'huile un rendement de 91%. L'huile évacuée par l'eau d'infiltration constitue par suite au maximum 0,006% de la masse de l'huile introduite. En dehors du procédé décrit ci-dessus, avec lequel on simule l'élimination sur une décharge, on procède également à un essai d'adsorption d'huile. On envoie l'eau d'infiltration qui sort de la cellule, à travers une colonne d'une longueur de 2,0 m et d'ur. volume utile de 1,3 dm qui est remplie de déchets communaux. L'eau qui s'écoule est pratiquement exempte d'huile pendant toute la durée de l'essai (la teneur en huile maximale est de 5 mg/dm ). maximaleAu cours de la vidange de la colonne, or. peut constater que la plus grande partie de l'huile se fixe, dans le quart supérieur de la colonne, sur les déchets communaux. Après 1700 mm, on ne décèle pratiquement plus de contaminants huileux. Exemple 2 Dans le premier stade, on examine la technologie productrice du déchet huileux, et on détermine la teneur en huile, la teneur e eau et le pouvoir de dégradation microbiologique du déchet. On crée une décharge réceptrice sur un dépôt à ordures pour déchets communaux solides par pose d'un caisson sur une zone séparée. Le caisson a un volume d'au moins lonn rt?, à savoir que son espace utile correspond à la quantité de déchets accumulée en trois mois. Les parois latérales du caisson sont constituées par des déchets communaux. La hauteur de crête de ces parois de forme prismatique s'élève à 3-4 mètres. La surface de crête constitue 12 voie de circulation pour les véhicules de transport et les machines de travaux, et est de ce fait aménagée avec une largeur d'environ 3 mètres et tassée par damage à une résistance mécanique-correspondante. Les prismes amoncelés et compactés délimitent un espace intérieur ayant environ 30 m de longueur, 10 m de largeur et 3-4 m de profondeur. Er, vue d'un étanchement, on recouvre le fond et les côtés du caisson d'une couche de terre de 0,4-0,6 m d'épaisseur, puis on les soumet à un compactage résistant. On peut ériger d'autres caissons en poursuivant la construction des parois dans la direction longitudinale à la cadence du remplissage. Du côté du caisson le plus court, situé en direction du poste de remplissage, on aménage une surface de mélangeage d'au moins 8 m de longueur et exactement de meme largeur que le caisson. On recouvre la surface servant d'espace de mélange d'une couche de terre d'une épaisseur de 0,4-0,5 m que l'on tasse. Sur la surface de mélange , on confectionne un lit d'environ 6 m de large et 50 cm d'épaisseur, d'ordures ménagères qui ont en moyenne une densité de 420 kg/m et qui contiennent en mcyenne 250 g/kg de substances organiques, en une quantité calculée en connaissance de la teneur en huile et en humidité de la boue contenant de l'huile. On vide les déchets contenant de l'huile dans ce lit d'ordures, puis on les répartit régulièrement sur la surface à l'aide de machines de travaux. On retourne et mélange entre eux plusieurs fois les déchets distribués en couches uniformes, au moyen d'une niveleuse ou d'une benne preneuse.On établit la teneur en huile du mélange à 3-5'j, et sa teneur en humidité à 50-60,. Puis on remplit le caisson avec le mélange. On rénove la surface de mélange , et or élimine des contaminations huileuses qui s'y trouvent éventuellement au moyen de la niveleuse. On remplit le caisson avec la terre souillée et on recouvre la surface de mélange de terre fraîche. Or. remplit la décharge frontalement à partir du côté tcurné vers la surface de mélange . Lorsque la hauteur de crête est atteinte, la surface de mélange est transférée derrière le front après que les conditions précitées aient été assurées. Les tuyautages servant à la récupération du gaz biologique sont installés 1 à 3 ans après le remplissage des caissons. Exemple 3 Sur une décharge fonctionnant suivant la technologie du remplissage ou comblement des fosses pour déchets communaux solides, on traite en une année 2000 tonnes de déchets contenant de l'huile qui proviennent d'ateliers d'entretien de véhicules et d'industries mécaniques. 3 Pour le mélange, on utilise 14.000 m d'ordures ménagères venant de lotissements d'habitation. La densité apparente des ordures s'élève à 390 kg/m et leur teneur en substances organiques à 240 g/kg. On établit la teneur en eau du mélange à 57 %. On remplit avec le mélange trois caissons d'un volume utile respectif de 5000 m On contrôle le processus microbiologique de dégradation de l'huile par l'analyse d'échantillons ou carottes prélevés par forages à différentes profondeurs. Comte le montrent les résultats d'analyse reportés dans le Tableau Il, le processus se déroule avec une intensité correspondante. Dans une partie du caisson, déjà remplie 12 mois auparavant (forage NO 1), l'huile s'est déjà dégradée à 95 - 97 %, et également après 6 mois (forage NO 2) on observe déjà une dégradation à raison de 90 - 93 %. Le forage Nc 3 est appliqué à proximité du front de remplissage, les valeurs de mesure indiquant la composition de départ du mélange. Tableau Il Profondeur Forage Forage Forage NO 1 NO 2 N0 3 Tenaur en huile (g!k4) -- 0,0-1,0 2,40 5,0 29s7 1,0-2,0 1,84 3,25 4325 2,0-3,0 1,62 3.72 4,5 -3,0-4,0 172 7,62 38,2 4,0-5,0 1,43 4,57 4,1 5,0-5,5 0,02 0,09 0,04 Les échantillons prélevés au moyen de l'outil de forage démontrent également que les couches situées en-dessous du mélange, et qui ne contiennent que des déchets communaux, ne sont pratiquement pas souillées d'huile. Seules des traces d'huile sont décelables à la limite des couches. Dans le forage N0 1, représentant sensiblement une dégradation pendant une année, on applique un appareil de prélèvemer.t d'échantillons de gaz. Comme le montrent les résultats d'analyse des gaz, le gaz de digestion biologique formé contient 59 % de méthane, 39 8 de dioxyde de carbone et 2 t d'autres gaz. Dans la décharge témoin contenant exclusivement des déchets communaux, il se forme un gaz qui contient 35 % de méthane, 60 % de dioxyde de carbone et 5 % d'autres gaz. Exemple 4 Pour l'élimination d'huile dans 6500 t de terre souillée en moyenne par 6,5 % d'huile minérale brute, ayant pour origine la rupture d'une canalisation pétrolière, on mélange cette quantité de terre avec le triple de déchets communaux. Les déchets communaux ont une densité apparente moyenne de 480 kg/m et contiennent 210 g/kg de substances organiques. On établit la teneur en humidité du mélange à 55 % en volume, tandis que sa teneur en huile s'élève a 2,2 %. On décharge le mélange sur un dépot d'ordures suivant la technologie de la construction en monticule. Comme il est prévisible d'après la composition de départ, la vitesse de dégradation est plus faible, et pour atteindre le rendement de 95 - 97 % mentionné dans l'Exemple 3, deux fois plus de temps est nécessaire. Exemple 5 On entoure avec une paroi flottante de l'eau de mer dans laquelle s'est répandue de l'huile consécutivement à une fuite dans un navire-citerne pétrolier, puis on élimine l'huile à partir de la surface de l'eau au moyen de perlite. On met à la décharge de la manière décrite dans l'Exemple 4, les 400 tonnes de perlite huileuse formées, qui présentent une teneur en pétrole moyenne de 16 %. Les déchets communaux utilisés à cet effet ont une densité apparente de 493 kg/m et contiennent 203 g/kg de substances organiques. On règle la teneur en huile du mélange mis à la décharge à 4,7 % et sa teneur en humidité à 62,7 e. La vitesse de dégradation est pratiquement exactement aussi grande que dans l'Exemple 4. REVENDICATION Procédé pour l'élimination de déchets contenant du pétrole par utilisation de déchets communaux, caractérisé en ce que l'on mélange intensivement, dans la proportion en masse d'au moins 3:1, des déchets communaux solides d'une densité apparente de 300 - 500 kg/m , contenant au moins 200 g/kg de substances organiques, avec les déchets contenant de l'huile, tel que du pétrole ou des sous-produits de traitement du pétrole, de telle façon que la teneur du mélange contenant du pétrole s'établisse au maximum à 5 % de la masse, on met en dépot le mélange (dans des caissons, sur les décharges usuelles pour le dépôt des déchets communaux recouvertes de terre, et on recueille éventuellement le gaz de digestion biologique formé.