Brevet FR2799751A1 — publié le 20010420

La présente invention concerne un procédé de traitement d'un effluent aqueux contenant déchets organiques, tels que des déjections animales, des boues de station d'epuration, des déchets des industries agro-alimentaires, par des opérations de separationlconcentration des phases solides et liquides en vue d'une valorisation ultérieure de la phase solide concentrée. La phase liquide peut être également valorisée ou rejetée dans le milieu naturel. Ces déchets organiques se caractérisent par une teneur élevée en eau (entre 70 et 97%) et une odeur nauséabonde. Ceci pose des problèmes de manutention, de transport et d'épandage. Divers procédés (filtration, centrifugation ...) ont été appliqués mais consuisent à une séparation incomplète : la phase liquide contient encore beaucoup de matieres en suspension et de matières solubles, ce la rend impropre au rejet dans le milieu naturel, voire vers les centres traitement municipaux. Pour améliorer la séparation, on a également proposé procédés où l'on combine opérations avec l'addition d'agents coagulants et/ou floculants. Mais agents coagulants et/ou floculants gênent la transformation ultérieure de la phase solide concentrée. La présente invention vise à fournir un procédé permettant d'éviter ces inconvénients tout en produisant un concentrat facilement valorisable. La présente invention a pour objet un procédé de traitement d'un effluent liquide aqueux contenant des déchets organiques afin d'obtenir une phase solide concentrée valorisable et une phase liquide épurée, procédé qui comprend les étapes suivantes a) - soumission de l'effluent liquide à une opération tamisage, pour obtenir une phase liquide appauvrie en matière organique un premier concentrat ayant teneur en matière sèche d'au moins 15% en poids ; b) - soumission de la phase liquide issue du tamisage à une microfiltration tangentielle pour obtenir une phase liquide dépourvue matières en suspension et rétentat ; c) - la soumission de la phase liquide issue de l'étape b) à une étape d'évaporation pour obtenir un distillat et un concentrat ayant teneur en matière sèche d'au moins 10% en poids, et d) - mélange du concentrat de l'étape a, du rétentat l'étape b) et du concentrat l'étape c pour obtenir une bouillie valorisable. Si nécessaire, le condensat de l'étape c) est soumis à opération d'osmose inverse. Le tamisage a pour but de séparer de la phase liquide les matières en suspension susceptibles de provoquer le blocage des membranes de microfiltration lors de la concentration et de donner un premier concentrat à siccité élevée. Cette étape de tamisage peut être réalisée à l'aide d'une filtration mécanique dont le seuil de coupure est compris entre 0,1 et 1 mm, tels que filtre- presse, vis presseuse ou préférentiellement, un tambour rotatif. Le refus solide a une teneur en matières sèches d'au moins 15% et en général entre 15 et 40%, préférablement supérieure à 25 %. La réduction des matières en suspension de la phase liquide de 50 à 90%. La microfiltration tangentielle a pour but d'éliminer toutes les matières en suspension et colloïdales de la phase liquide issue de l'étape a) afin que le rendement de l'évaporateur situé en aval soit maximal et son encrassement minimal. La microfiltration peut être réalisée à l'aide de membranes microporeuses dont le seuil de coupure est compris entre 0,01 et 0,2 Nm. Les membranes utilisées sont préférentiellement des membranes multitubulaires céramiques dont le diamètre des canaux peut varier de 2 à 8 mm. Le rétentat a généralement une teneur en matières sèches comprise entre 4 et 20%, mais de préférence cette teneur est supérieure à 1 La réduction des matières en suspension du perméat est de et des matières sèches totales de 10 à 60%. L'évaporation a pour but de concentrer la phase liquide issue de l'étape b), et éventuellement, de l'étape d'osmose inverse et d'obtenir des condensats dont la teneur en matières sèches et la DCO est très faible. L'évaporation peut être réalisée avec tout type d'évaporateur, préférentiellement avec un évaporateur sous vide à recompression mécanique de vapeur. concentrai peut avoir une teneur en matières sèches comprise entre 10 et et de préférence elle est supérieure à 15%. distillat présente moins de 20 mg/1 de matières sèches totales et une DCO inferieure à 2000 mg/I. chaleur véhiculée par le distillat peut être mise à profit pour préchauffer le liquide issu de l'étape a) du procédé afin d'augmenter les flux de perméat l'étape b). distillat peut alors être valorisé comme engrais liquide dilue, pour l'arrosage de serres ou l'irrigation des champs à proximité de l'unité de traitement par exemple. S'il ne peut être valorisé, le distillat est envoyé dans le centre de traitement municipal proche, ou à défaut, est traité par osmose inverse. L'osmose inverse n'est utile que si le distillat issu de l'étape c) peut être valorisé ou envoyé dans un centre de traitement municipal. L'osmose inverse a pour but de réduire la teneur en DCO du distillat pour répondre aux normes de rejet dans le milieu naturel. L'osmose inverse employée fonctionne préférentiellement en mode tangentiel, avec des modules membranaires plans, tubulaires ou spiralés. facteur de concentration de l'osmose inverse est de 2 à 10. Le rétentat renvoyé en tête de l'étape c). La DCO du perméat issu de cette étape est en général inférieure à 90 mg/l. Le perméat peut être rejeté dans le milieu naturel. Alors que la partie liquide issue de l'étape c), éventuellement après osmose inverse, est valorisée en tant qu'engrais liquide dilué, ou envoyée dans un centre de traitement municipal, ou, éventuellement, rejetée dans le milieu naturel, les différents concentrats issus des étapes a), b) et c) sont mélangés afin d'obtenir une bouillie dont le taux de matières sèches est compris entre 15 et 30%, préférentiellement supérieur à 20%. Cette bouillie peut alors être utilisée pour alimenter un procédé de valorisation, tel que le procédé de fabrication d'engrais de la société Kaltenbach- Thüring a fait l'objet du brevet FR N 95 12 594. procédé selon l'invention sera mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit, pour laquelle on se référera à la figure unique annexée qui représente un schéma d'un mode particulier de mise en oeuvre du procédé. Comme représenté sur la figure, un effluent liquide aqueux 1 contenant des déchets organiques, est soumis à une opération de tamisage Le refus solide 2 est envoyé dans une zone de mélange Quand à la phase liquide 3 séparée, elle est envoyée à travers un échangeur E vers une zone de microfiltration tangentielle B. Le rétentat 4 de la zone de microfiltration tangentielle B envoyé vers la zone de mélange M, tandis que le perméat 5 de cette zone envoyé vers une zone d'évaporation C. Le concentrat 6 sortant de la zone d'évaporation C est envoyé vers la zone de mélange M, tandis que le distillat 7 est envoyé vers l'échangeur E pour réchauffer liquide 3 issu de la zone de tamisage A. Apres passage dans l'échangeur, le liquide provenant de la zone d'évaporation C est envoyé vers une zone d'osmose inverse D. Le perméat 8 de la zone d'osmose inverse peut être envoyé vers le milieu naturel, tandis que le rétentat 9 de cette zone D est renvoyé en tête de la zone d'évaporation C. L'ensemble du résidu solide 2 de la zone de tamisage A, rétentat 4 de la zone de microfiltration tangentielle B et du concentrai de la zone d'évaporation C, est mélangé dans la zone de mélange M en vue d'une valorisation V telle qu'une fabrication d'engrais. On donne ci-après un exemple de mise en oeuvre de ce procédé selon l'invention de traitement des déchets organiques. EXEMPLE On traite un lisier de porc ayant les caractéristiques suivantes 32 900 mg/1 2 520 mg/1 2 520 mg/1 25 900 mg/l. J lisier est tamisé selon l'étape a) sur une toile dont le seuil de coupure est de 0 mm. Le concentrat issu de cette étape a) a une teneur matières sèches 28%. phase liquide obtenue a les caractéristiques suivantes 13 200 mg/1 3 720 mg/l, soit réduction du taux de matières en suspension de 85,6 Cette phase liquide est réchauffée à 45 C par les condensats issus de l'évaporateur à l'aide d'un échangeur à plaques et envoyée vers l'étape b) où elle est filtrée à l'aide de membranes céramiques tubulaires de seuil de coupure 0,2 um. Le concentrai issu de cette étape b) a une teneur en matières sèches de 10%. perméat obtenu a les caractéristiques suivantes 6 700 mg/1 non détectable soit une réduction du taux de matières sèches en suspension de 100%, du taux matières sèches totales de 49%. perméat est alors mélangé avec le concentrat issu de l'osmose inverse pour donner une phase liquide dont la teneur en matières sèches atteint 6500 mg/l. Cette phase liquide est envoyée vers l'étape c) où elle est concentrée par un évaporateur à recompression mécanique. concentrai issu de cette étape c) a une teneur en matières sèches de 20%. distillat obtenu a les caractéristiques suivantes 15 mg/1 1 500 mg/l. distillat, après passage dans l'échangeur de chaleur à plaques, est envoyé vers une unité d'osmose inverse munie de membranes organiques spiralées. Le concentrat issu de cette étape a une teneur en matières sèches de 5000 mg/1 et est renvoyé à l'entrée de l'évaporateur de l'étape c). Le perméat a les caractéristiques suivantes DCO : 70 mg/1 NTK : 10 mg/1. Ce perméat répond donc aux normes (e ou f) européennes de rejet dans le milieu naturel. REVENDICATIONS Procédé de traitement d'un effluent liquide aqueux contenant des déchets organiques afin d'obtenir une phase solide concentrée valorisable et une phase liquide épurée, procédé qui comprend les étapes suivantes a - la soumission de l'effluent liquide à une opération tamisage, pour obtenir une phase liquide appauvrie en matière organique un premier concentrat ayant une teneur en matière sèche d'au moins 15% en poids ; b - la soumission de la phase liquide issue du tamisage à une microfiltration tangentielle pour obtenir une phase liquide dépourvue de matières en suspension et un rétentat ; c - la soumission de la phase liquide issue de l'étape b ' une étape d'évaporation pour obtenir un distillat et un concentrat ayant teneur en matière sèche d'au moins 10% en poids, et d - le mélange du concentrat de l'étape a, du rétentat de l'étape b et du concentrat de l'étape c pour obtenir une bouillie valorisable. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le distillat de l'étape c est soumis à une opération d'osmose inverse. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le distillat l'étape c est envoyé dans un échangeur pour réchauffer la phase liquide issue l'étape a avant l'opération de microfiltration tangentielle.