Brevet FR2621307A1 — publié le 19890407

L'invention a pour objet un procédé d'évacuation et de traitement de boues de décantation provenant de l'épuration d'eaux usées. Dans les stations d'épuration d'eaux usées connues, il se forme de grandes quantités de boues de décantation dont la proportion en substance sèche est généralement comprise entre 4 et 6 % en poids, et est parfois même inférieure. Etant donné que les boues de décantation ne peuvent être manipulées ainsi, on leur ajoute des réactifs chimiques en vue d'un conditionnement chimique des boues, en particulier des additifs minéraux. Ceux-ci ont pour but de coaguler, de floculer et de déshydrater les matières en suspension les plus fines et colloïdales. Des sels de fer ainsi que l'oxyde de calcium et/ou l'hydroxyde de calcium sont par exemple des produits de conditionnement de ce type caractéristiques. Ils servent d'agents de soutien et favorisent la déshydratation mécanique ultérieure, par exemple à l'aide de filtres-presses à chambres. La déshydratation mécanique donne lieu à un gâteau de filtration consistant, transportable, qui est ensuite acheminé vers une décharge. Ce procédé a pour inconvénient de nécessiter d'énormes capacités de décharges. En outre, les produits destinés au conditionnement (fixation des matières solides) des boues de décantation sont à l'origine de coûts supplémentaires (indésirables). La présente invention a donc pour but de proposer un procédé d'évacuation et de traitement de boues de décantation provenant de l'épuration d'eaux usées, évitant de recourir à une décharge et permettant d'évacuer et de traiter de préférence de manière rationnelle les boues de décantation. En particulier, elle a pour but aussi de proposer un procédé d'évacuation et de traitement non polluant pour l'environnement. En outre, elle vise à conditionner les boues de décantation de manière aussi peu coûteuse et aussi peu polluante que possible, de préférence en réduisant l'utilisation de substances naturelles. L'invention se fonde sur le fait que les boues de décantation provenant de l'épuration d'eaux usées, se prêtent parfaitement à être utilisées comme combustible dans une usine d'incinération d'ordures L'i n v e n t i o n a montré en outre que l'on peut ainsi non seulement se débarrasser des boues de décantation en évitant de les évacuer dans une décharge, mais que l'on peut en même temps les utiliser pour réduire le rejet de SO2 dans l'installation d'incinération d'ordures, et ce, en particulier en raison de leur teneur en hydroxyde de calcium provenant de la substance de coagulation correspondante. L'invention a donc pour objet un procédé d'évacuation et de traitement de boues de décantation au moins partiellement déshydratées, résultant de l'épuration d'eaux usées, après conditionnement avec au moins une substance de coagulation contenant du Ca, telle que de la chaux ou de l'hydrate de chaux, les boues de décantation étant envoyées àungroupe de combustion d'une installation d'incinération d' o r d u r e s pour servir de combustible et y être brûlées tout en fixant le S02 provenant des gaz de combustion. La proportion d'hydroxyde de calcium ajoutée aux boues de décantation ou formée par contact avec l'eau, a non seulement pour avantage de fixer le SO2 provenant des gaz de combustion, et par conséquent de réduire le rejet de SO2, mais la proportion d'hydroxyde de calcium des boues de décantation ou du gâteau de filtration des boues de décantation, permet aussi d'économiser le CaO ou Ca(OH)2 nécessaire à la désulfuration des gaz des fumées proprement dite, puisque les gaz desfumées présentent déjà une teneur réduite en SO2 au moment de la désulfuration proprement dite. Le procédé suivant l'invention est de préférence mis en oeuvre de telle sorte que les boues de décantation sont brûlées dans une chaudière. Mais, une combustion des boues de décantation dans un foyer à lit fluidisé est aussi possible. De préférence, avant d'être utilisées dans le groupe de combustion, les boues de décantation doivent être déshydratées pour être amenées à une teneur en matière solide d'au moins 30 % en poids, de préférence au moins 40 % en poids. On se sert à cet effet, d'une part des produits de coagulation/floculation tels que l'hydrate de chaux ou le chlorure de fer (FeC13) mais aussi de groupes de déshydratation mécanique. A cet égard, l'invention propose de préférence l'utilisation d'un filtre- presse qui permet d'obtenir des boues de décantation sous la forme d'un gâteau de filtration consistant et transportable, partiellement émietté. L'invention repose aussi sur le fait que l'hydrate de chaux utilisé pour conditionner les boues de décantation ne doit pas nécessairement être ajouté sous la forme (coûteuse) de ce qu'on appelle la chaux éteinte; on peut au contraire utiliser à la place de celle-ci un sous-produit contenant de l'oxyde de calcium et provenant de la désulfuration sèche ou quasi-sèche. Par exemple, dans la désulfuration directe des gaz des fumées d'une centrale thermique de production d ' é n e r g i e on utilise de l'hydroxyde de calcium ou du carbonate de calcium comme produit d'absorption, et l'oxyde de calcium formé après déshydratation ou décarbonatation, fixe le SO2 contenu dans les gaz de fumée qui réagit pour donner du sulfite de calcium, ou après absorption d'oxygène est oxydé en sulfate de calcium. Comme sous-produit, on obtient finalement un résidu qui contient outre du sulfate de calcium (anhydrite) une forte proportion de CaO libre (par suite d'une utilisation sur-stoéchiométrique du produit d'absorption) et des cendres volantes. Le produit final a pour composition caractéristique: CaSO4.............. Environ 21 % en poids CaO............ . Environ 39 % en poids Cendres volantes... Environ 40 % en poids Tandis que ce résidu était jusqu'à présent évacué dans des silos mobiles pour être transporté jusqu'à une décharge, ou utilisé comme granulat dans la fabrication de matériaux de construction, l'invention propose dans une variante avantageuse, d'ajouter ce sous-produit aux boues de décantation, avant ou après le conditionnement, pour servir de..DTD: produit de coagulation. Cette utilisation présente différents avantages importants, en particulier: - On évite une décharge polluante pour l'environnement de cette matière solide. - La chaux libre fixe l'eau en donnant de l'hydroxyde de calcium et remplace l'hydroxyde de calcium qui doit de toute façon être utilisé pour le conditionnement des boues. - Le sulfate de calcium (anhydrite) fixe de même l'eau pour donner des sulfates de calcium hydratés, en particulier du gypse (dihydrate de sulfate de calcium). - La teneur en substances sèches est ainsi considérablement accrue avant la déshydratation mécanique, et les deux constituants agissent ainsi comme une sorte de produit auxiliaire de filtration. - Les cendres volantes qui absorbent l'eau et éventuellements'hydratent partiellement, jouent un râle similaire. - On peut ainsi obtenir sans peine des teneurs en substances sèches de 30 % en poids et plus. On diminue ainsi le volume des boues de décantation partiellement déshydratées utilisées comme combustible, et on accroît leur pouvoir calorifique. Comme ila été dit précédemment, le sous-produit peut provenir de la désulfuration sèche, mais peut aussi être un produit provenant d'une absorption par pulvérisation. Ce mode de réalisation avantageux de l'invention permet non seulement d'évacuer et de traiter les boues de décantation produites dans une installation d'épuration des eaux usées, mais aussi et en même temps le résidu provenant d'une désulfuration d'une centrale thermique de production d ' énergie, ces deux mesures se complétant de manière positive, comme décrit. L'hydroxyde de calcium en particulier peut être utilisé de façon multiple dans un procédé suivant l'invention, à savoir tout d'abord comme produit d'absorption dans une centrale thermique de production d ' énergie, puis comme produit de coagulation dans l'installation d'épuration des eaux usées, et enfin à nouveau comme produit d'absorption dans une usine d'incinération d'ordures (centrale thermique de production d'énergie alimentée en ordures). Seul le mélange de cendres volantes et de produits de réaction obtenu à la sortie de l'usine d'incinération d'ordures, doit encore être acheminé vers une dernière opération d'évacuation et de traitement. Un mode de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est décrit ci-après plus en détail en référence au dessin annexé. Dans une centrale thermique de production d'énergie dont le combustible est du charbon d'une teneur en soufre inférieure à 1 %, on procède à une désulfuration sèche directe par utilisation d'hydroxyde de calcium, de manière connue en soi, dans une gamme de températures comprise entre 800 OC et 1 000 C. L'anhydrite (CaSO4) ainsi formé et la chaux (CaO) formée à partir du produit d'absorption sont séparés avec les cendres volantes, dans un filtre électrique, puis extraits. Au lieu d'être transporté jusqu'à une décharge, comme le prévoit l'état de la technique, ce mélange de résidus est ajouté, dans un dispositif de conditionnement (dispositif de malaxage), à des boues de décantation d'une installation d'épuration des eaux usées, d'une teneur caractéristique en substances sèches comprise entre 2 et 6 % en poids. Comme le montre le dessin, du chlorure de fer est introduit dans le mélangeur pour servir de produit de coagulation supplémentaire. Tous les produits ajoutés absorbent l'eau contenue dans les boues de décantation et coagulent les fines particules en suspension, en partie colloïdales, des boues de décantation. Les boues de décantation ainsi débarrassées d'une quantité importante d'eau libre, sont ensuite déshydratées mécaniquement dans un filtrepresse à chambres. Tandis que l'on soutire l'eau, le gâteau de filtration est transporté jusqu'à l'usine d'incinération d ' o r d u r e s Le gâteau de filtration est consistant et - suivant la composition et la quantité de produits de coagulation - il reste pendant le transport sous la forme d'un gâteau de filtration ou est émietté. Dans l'exemple de réalisation, la proportion de matière solide des boues de décantation est de 45 % en poids. Dans la chaudière de l'usine d'incinération d'ordures, on introduit comme combustible non seulement les ordures, mais aussi les boues de décantation partiellement déshydratées. Par suite de leur très forte proportion en matière solide, les boues de décantation ont un bon pouvoir calorifique et servent en même temps - comme décrit plus haut - à fixer le SO2 provenant des gaz de combustion. Au foyer de la chaudière fait suite un étage de réacteur connu par l'état de la technique, dans lequel les gaz des fumées continuent d'être désulfurés, par utilisation d'hydroxyde de calcium supplémentaire; dans ce cas, cependant, la quantité de produits d'absorption utilisée peut être réduite du fait de la désulfuration partielle réalisée auparavant. Au réacteur font suite des filtres textiles qui permettent d'extraire d'une part les gaz de fumée épurés, d'autre part le résidu constitué des cendres volantes et du produit de réaction restant, de sorte qu'il n'y a plus maintenant qu'à retraiter ou à déposer dans une décharge ce seul déchet. Pour compléter, on indique encore les compositions du sous-produit de la désulfuration directe, utilisé ici, ainsi que celle des boues de décantation envoyées à la chaudière de l'installation d'incinération d'ordures ménagères: Résidu de la désulfuration directe: 40 % en poids de cendres volantes; 39 % en poids de CaO et 21 % en poids de CaSO4. Boues de décantation (combustible): 10 % en poids de cendres volantes, éventuellement partiellement hydratées, 13 % en poids d'hydroxyde de calcium, 7 % en poids de sulfate de calcium hydraté (en particulier gypse) , 15 % en poids de matières solidesdiverses,le reste étant de l'eau. REVENDICATIONS 1. Procédé d'évacuation et de traitement de boues de décantation au moins partiellement déshydratées, résultant de l'épuration d'eaux usées, après conditionnement avec au moins une substance de coagulation contenant du Ca, telle que de la chaux ou de l'hydrate de chaux o les boues de décantation sont envoyées àu groupe de combustion d'une installation d'incinération d ' o r d u r e s pour servir de combustible et y être brû1ées, tout en fixant le S02 provenant des gaz de combustion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant d'être utilisées dans le groupe de combustion, les boues de décantation sont déshydratées jusqu'à une teneur en matière solide d'au moins 30 % en poids, de préférence d'au moins % en poids. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les boues de décantation sont déshydratées dans un filtre-presse pour donner un gâteau de filtration. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les boues de décantation sont brûlées dans une chaudière. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les boues de décantation sont brûlées dans un foyer à lit fluidisé. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un sous-produit contenant de l'oxyde de calcium et provenant de la désulfuration sèche ou quasi-sèche, est ajouté aux boues de décantation, comme substance de coagulation, avant ou après le conditionnement. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en que l'on ajoute aux boues de décantation un sous- produit qui contient non seulement du CaO mais aussi des cendres volantes ainsi qu'une matière contenant du sulfate de calcium et/ou du sulfite de calcium. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu ' on utilise comme sous- produit un résidu de la désulfuration directe des gaz des fumées d'une centrale thermique de production d'énergie.