Brevet FR2686804A1 — publié le 19930806

La présente invention concerne un procédé d'épuration et de valorisation d'une émulsion hétérogène riche en graisses, huiles et protéines et le dispositif de valorisation de l'émulsion. il est connu, par la demande de brevet français 87 03 372, intitulée "Procédé d'épuration et de valorisation de suspension d'huile hydrocarbures" déposée par l'institut Français du Pétrole et Elf France, un procédé d'épuration et de valorisation de suspens ion huileuse constituée de mélange émulsionné de liquide (eau et hydrocarbure) et de matière solide en suspension (asphalte, poussière, poudre de catalyseur...). Le procédé consiste à faire passer la suspens ion dans un filtre à pré-couche constitué de farine de bois dont au moins 80% en poids des constituants ont une taille entre 50 et 300 microns et moins de 10% en poids ont une taille inférieure à 50 microns, la suspension étant filtrée à une température comprise entre 30 et 80 degrés. Tout d'abord, un tel procédé envisageait uniquement les émulsions d'eau et d'huile. Lorsque l'on veut traiter des émulsions et suspensions riches en graisses, huiles et protéines d'origine végétale et animale, obtenues par exemple en sortie des huileries, des usines d'équarrissage, des usines de fabrication de plats cuisinés, on est en présence de différents problèmes. A ce jour, ces émulsions et suspensions sont rejetées en l'état dans la nature soit dans les décharges, pour les suspensions solides, soit dans les cours d'eau pour les émulsions liquides, cela malgré leur caractère polluant. Par ailleurs, en décharge, avec la présence de la lumière, de la température de l'air, il y a accélération du phénomène de fermentation et prolifération anarchique de microorganismes (bactéries, virus, moisissure). il y a donc risque de contamination des nappes phréatiques par des germes pathogènes. Dans les rejets en rivière, la pollution vient du volume exceptionnellement élevé de la charge en demande chimique d'oxygène puisqu'elle peut atteindre jusqu'à 180.000 mg /litre. D'autre part, les traitements chimiques et physico-chimiques classiques ne sont pas suffisamment efficaces pour traiter ces solutions hétérogènes. Les traitements bactériens qui seraient possibles sont éliminés en raison de leur coût économique trop élevé. Les traitements mécaniques sont inadaptés et inefficaces et les traitements thermiques par évaporation de l'eau sont certes possibles mais difficiles à mettre en oeuvre et coûteux par suite de la consommation d'énergie. L'objet de la présente invention est de préconiser l'emploi d'une technique de filtration et d'adsorption utilisant un média filtrant organique, cette technique étant adaptée dans des conditions très précises pour permettre la récupération, d'une part, d'un filtrat directement traitable par les stations de traitement des eaux, et d'autre part, d'une phase solide, utilisable dans d'autres applications. Ce but est atteint par le fait que le procédé d'épuration et de valorisation d'une émulsion hétérogène riche en graisses, huiles et protéines, consistant à filtrer l'émulsion sur un filtre rotatif ou à bande sous vide à précouche comprenant de la farine de matière filtrante organique dont au moins 80% en poids des constituants ont une taille entre 50 et 300 micro/mètre et moins de 10% en poids ont une taille inférieure à 50 micro/mètre, est caractérisé en ce que l'émulsion est préalablement amenée dans le bac du filtre à une température comprise entre 60 et 70 degrés de façon que sa température en surface du filtre, sous l'effet de la dépression, soit comprise entre 50 et 55 degrés. En effet l'émulsion contenant les graisses animales lors de son arrivée sur la précouche et sous l'effet de la dépression due au filtre voit une partie de sa phase liquide se vaporiser, ce qui provoque une baisse de température rapide et localisée dans la précouche. Les graisses et huiles végétales ou animales vont alors se fixer à cet endroit, cette caractéristique de température étant, de façon surprenante, valable quelle que soit la nature de la graisse ou de l'huile végétale ou animale. Selon une autre particularité, la couche de farine de matière filtrante comprend de préférence 96 % du poids des constituants de taille comprise entre 50 et 250 microns et 4 % des constituants de taille inférieure à 50 microns. Selon une autre particularité, la couche du filtre est constituée de farine d'épicéa de densité apparente 0,13 g/cm3 et de teneur en résine inférieure à 1%. Selon une autre particularité, la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre de maïs. Selon une autre particularité, la farine de matière filtrante est constituée de poudre de pulpe de raisin. Selon une autre particularité, la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre de végétaux séchés. Selon une autre particularité, la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre d'os. Selon une autre particularité, la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre de viande. Selon une autre particularité, la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre issue du traitement des plumes. Selon une autre particularité, la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre d'un mélange des différentes poudres. Selon une autre particularité, la filtration est faite dans un filtre à dépression dans lequel la dépression est de 10 à 75 KPa Un autre but de l'invention est de proposer un procédé mettant en oeuvre le procédé d'épuration ci-dessus et dans lequel le matériau solide obtenu après filtration est utilisé comme combustible. Ce but est atteint par le fait que dans le procédé, le filtrat issu d'un premier filtre mettant en oeuvre le procédé selon une des particularités précédentes est introduit dans un fermenteur produisant en sortie un mélange d'eau et de levure, ledit mélange étant introduit à la température de sortie du fermenteur dans un deuxième filtre rotatif sous vide alimenté par la même farine de matière filtrante organique et dont une mince couche est prélevée par un couteau racleur pour servir de combustible, le liquide sortant du deuxième filtre étant renvoyé dans le milieu naturel. Un dernier but de l'invention est de proposer un dispositif de valorisation de l'émulsion. Ce but est atteint par le fait que le dispositif de valorisation d'une émulsion riche en graisse comportant un homogénéiseur et un préchauffeur alimentant en émulsion un premier filtre rotatif sous vide alimenté par une farine de matière filtrante organique et dont la sortie du filtre est envoyée dans un fermenteur dont la sortie est introduite dans un deuxième filtre rotatif sous vide alimenté par la même farine de matière filtrante organique, un couteau racleur du deuxième filtre rotatif prélève une mince couche, et la sortie du deuxième filtre est envoyée dans le milieu naturel. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue schématique du dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue schématique d'un dispositif permettant la mise en oeuvre d'un procédé permettant de rejeter directement le liquide traité dans le milieu naturel. Un filtre rotatif sous vide (1) plonge en partie dans un bac (2) qui reçoit la suspension brute provenant de la ligne de fabrication (3). Cette suspension a traversé au préalable un ballon tampon homogénéiseur (10) et un préchauffeur (11) qui amènera cette émulsion à la température souhaitée comprise entre 60 et 70 degrés dans le fond du bac. L'homogénéisation peut être obtenue par agitation modérée pendant le préchauffage. Le filtre reçoit aussi de la poudre organique par la ligne (4). Un couteau racleur prélève une mince couche de gâteau formé par la poudre après que l'émulsion préchauffée ait traversé le filtre. Une épaisseur de 0,5 mm de la couche de gâteau est envoyée dans un autocuiseur (8) dans le cas où le gâteau est valorisé comme aliment. Dans le cas contraire il sert à alimenter une chaudière (9) avec comme support du fuel (10). Le liquide filtré est envoyé par la ligne (6) vers une station d'épuration. Le dispositif de la figure 2 représente une variante dans laquelle le filtrat (6) fourni par un premier dispositif identique à celui de la figure 1 est introduit dans un fermenteur (7). Le mélange eau/levure (12) est introduit dans un second filtre rotatif sous vide (13) à la température de sortie du fermenteur (7). Le deuxième filtre (13) reçoit la même poudre que pour le premier filtre (1). Un deuxième couteau racleur prélève une mince couche de gâteau pour l'envoyer, soit vers un autocuiseur (8), soit vers une unité de reconditionnement de combustible (9). Le liquide filtré une deuxième fois et sortant par la ligne (14) est envoyé dans le milieu naturel. La poudre utilisée doit avoir une taille autorisant une bonne tenue mécanique sur un filtre solide à tambour ou à bande. Cette poudre doit posséder au moins 80 % en poids de particules de taille comprise entre 50 et 300 micro/mètre. Avantageusement, la teneur en particules de taille inférieure à 50 micro/mètre est inférieure à 10 %, de préférence inférieure à 4%. Dans ce dernier cas, 96% de particules vont de taille comprise entre 50 et 150 micro/mètre et de densité apparente 0,13 g/cm3 et de teneur en résine inférieure à 1% si l'on utilise une farine de bois d'épicéa. Dans ce cas la poudre présente des qualités positives vis-à-vis de la digestibilité, comme c'est le cas pour les poudres d'épicéa très peu riches en résine. On pourrait également utiliser des poudres de maïs, dites "griots", ainsi que des poudres de pulpe de raisin, de végétaux séchés, de poudre d'os, de viande ou de poudres issues du traitement des plumes. Un mélange de ces différentes poudres peut également être utilisé. Le filtre est un filtre rotatif pourvu d'une couche de farine de bois, de 10 cm d'épaisseur en moyenne, dont 0,3 mm est enlevé à chaque tour et remplacé par une épaisseur sensiblement égale de farine fraîche. Le filtre tourne à 50 tours/minute, le débit de filtration est de 0,2 m3/m2/h. Un tel dispositif permet de traiter un effluent aqueux d'une usine d'équarrissage qui est de couleur grise et d'odeur nauséabonde, de forte turbidité égale à 55.000 NTU, de PH égal à 5, de demande biochimique d'oxygène égale à 49.400 mg par litre d'oxygène, de demande chimique en oxygène de 156.700 mg par litre d'oxygène, d'azote ammoniacal par distillation de 1.140 mg par litre d'ammoniaque et contenant des bactéries aérobies dans la proportion de 3.900 ml à 30"C et des bactéries anaérobies dans la proportion de 60 ml à 30"C. Le liquide filtré est limpide, sa turbidité est réduite à 45 NTU, la DBO est de 14.100 mg par litre l'oxygène, la DCO est de 19.200 mg par litre d'oxygène, la teneur en matières organiques en suspens ion est de 11 mg par litre, la teneur en bactéries aérobies à 30"C est nulle, comme la teneur en anaérobies à 30"C. Le lit de filtration est une poudre de couleur grise dont la composition pondérale est la suivante : eau 42%, graisses 21%, protéines 12%, biomasse 25%. Le taux de digestibilité de 60% sur sec. est obtenu par la méthode à la pepsine chlorhydrique, le pouvoir calorifique est calculé de 15150 kjoules par kilogramme. De préférence, quelque soit le type de filtre utilisé dans le procédé, on a constaté que les filtres à dépression de 10 à 75 kPa permettent un fractionnement plus régulier du filtre, c'est-à-dire une pré-couche homogène et de bonne résistance mécanique, une meilleure siccité du lit de filtration, une meilleure désodorisation du filtrat et surtout une meilleure température en surface du lit. En effet, il est important de s'assurer, lorsque la température de la boue dans le fond du bac est comprise entre 60 et 70"C de maintenir la température en surface du tambour entre 50 et 55"C. Ceci permet d'obtenir un débit suffisant alors que si la température est inférieure à 60"C, les huiles, les graisses et les cires précipitent et bloquent la surface du lit. Par contre, si la température devient trop élevée, les graisses trop liquides traversent la couche du filtre et son râle est pratiquement inutile. De préférence, une température de charge comprise entre 65 et 70 permet avec des vides faibles d'avoir une température comprise entre 50 et 55"C en surface du tambour, température suffisante pour fixer les graisses et avoir un débit de filtrat important de l'ordre de 0,2 m3/m2/h. Le lit de filtration peut avoir deux types d'utilisation. Soit il sert, après passage dans un autocuiseur d'aliment ou de constituant d'aliments pour animaux, soit il sert de combustible ou d'élément d'un combustible solide ou liquide. D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'épuration et de valorisation d'une émulsion hétérogène riche en graisses, huiles et protéines, consistant à filtrer l'émulsion sur un filtre rotatif ou à bande sous vide à pré-couche comprenant de la farine de matière filtrante organique dont au moins 80% en poids des constituants ont une taille entre 50 et 300 micro/mètre et moins de 10% en poids ont une taille inférieure à 50 micro/mètre, caractérisé en ce que l'émulsion est préalablement amenée dans le bac du filtre à une température comprise entre 60 et 70 degrés de façon que sa température en surface du filtre soit comprise entre 50 et 55 degrés. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de farine de matière filtrante comprend de préférence 96 % du poids des constituants de taille comprise entre 50 et 250 microns et 4 % des constituants de taille inférieure à 50 microns. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche du filtre est constituée de farine d'épicéa de densité apparente 0,13 g/cm3 et de teneur en résine inférieure à 1%. 4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre de maïs. 5 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la farine de matière filtrante est constituée de poudre de pulpe de raisin. 6 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre de végétaux séchés. 7 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre d'os. 8 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre de viande. 9 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre issue du traitement des plumes. 10- Procédé selon les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la farine de matière filtrante organique est constituée de poudre d'un mélange des différentes poudres. 11- Procédé selon les revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la filtration est faite dans un filtre à dépression dans lequel la dépression est de 10 à 75 KPa. 12- Procédé mettant en oeuvre le procédé d'épuration selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le procédé, le filtrat (6) issu d'un premier filtre (1) mettant en oeuvre le procédé selon une des revendications précédentes est introduit dans un fermenteur (7) produisant en sortie un mélange d'eau et de levure, ledit mélange étant introduit à la température de sortie du fermenteur dans un deuxième filtre rotatif sous vide (13) alimenté par la même farine de matière filtrante organique et dont une mince couche est prélevée par un couteau racleur pour servir de combustible, le liquide (14) sortant du deuxième filtre étant renvoyé dans le milieu naturel. 13- Dispositif de valorisation d'une émulsion riche en graisse comportant un homogénéiseur (10) et un préchauffeur (11) alimentant en émulsion un premier filtre rotatif sous vide (1) alimenté par une farine de matière filtrante organique et dont la sortie du filtre est envoyée dans un fermenteur (7) dont la sortie est introduite dans un deuxième filtre rotatif sous vide (13) alimenté par la même farine de matière filtrante organique, un couteau racleur du deuxième filtre rotatif (13) prélève une mince couche, et la sortie (14) du deuxième filtre est envoyée dans le milieu naturel.