Brevet FR2871795A1 — publié le 20051223

Les décharges contrôlées constituent de véritables réacteurs biologiques. Ce mélange hétérogène stocké est instable chimiquement, biologiquement et mécaniquement, mais le coût immédiat de la mise en décharge est si compétitif que ce processus est très fréquemment adopté. En effet, la fraction organique des déchets qui y sont entreposés est soumise à une dégradation principalement anaérobie. Cette dégradation s'accompagne d'émissions notables de liquide (LIXIVIATS) et de gaz, dont les quantités varient selon le type de déchets entreposés et selon la situation climatique locale. La législation prévoie, pour un rejet en milieu naturel d'un effluent traité, une DCO (demande chimique en oxygène) de 125 mg/L. Il faut impérativement atteindre tant qualitativement que quantitativement le niveau admissible sur le plan légal et environnemental afm que ce rejet en milieu naturel soit possible, sachant que le lixiviat et très souvent chargé en DCO et que la DCO dite dure et toujours difficile à traiter. Il faut savoir que les émissions de lixiviats peuvent perdurer plusieurs décennies après la fermeture d'une décharge. Les différents procédés existant sont les suivants: É Les procédés biologiques: L'efficacité des procédés biologiques se trouve réduite par le manque de certains éléments nutritifs dans le lixiviat, principalement le phosphore qu'il faudra rajouter. Ce qui n'est pas, à première vue, le système à employer. Ces process biologiques sont particulièrement adaptés aux lixiviats provenant de décharges jeunes, dans lesquelles la fermentation méthanogène n'a pas encore atteint son optimum. Une grande partie de leur efficacité est perdue avec l'augmentation de l'activité biologique dans la décharge. É Les procédés physico-chimiques: Ces procédés reposent sur des méthodes de séparation et de concentration des composés et des éléments critiques. Ils génèrent une fraction liquide traitée et un résidu concentré pâteux ou solide qui devra être analysé avant d'être déposé finalement dans la décharge. Il va de soit que ce résidu devra être traité par un système de stabilisation, s'il ne correspond pas aux normes de stockage, afm d'empêcher une lixiviation de ce déchet final. É L'ultrafiltration ou osmose inverse: Les process comme l'ultrafiltration ou l'osmose inverse sont très employés en Europe, ils rencontrent néanmoins d'énormes difficultés sur le terrain, car des traitements supplémentaires sont presque toujours nécessaires. Par ailleurs, les coûts de fonctionnement sont importants en raison de la consommation élevée d'électricité et du changement régulier des membranes. É Les procédés thermiques de concentration: Les procédés thermiques de concentration qui sont en pleine expansion en Europe ne sont pas toujours capables de résoudre le problème. Il faut noter que ces systèmes peuvent rencontrer des difficultés pour traiter les lixiviats jeunes, en raison de la présence de composés organiques volatils qui passent dans le distillat. Ils nécessitent le travail à pH acide pour conserver l'azote ammoniacal dans le condensat d'où la nécessité d'employer des additifs gênants. Ces systèmes nécessitent beaucoup d'énergie thermique et n'ont qu'un effet de concentration. É La floculation: Ces process sont étudiés depuis longtemps et ont une longue histoire dans l'utilisation pour l'épuration des eaux usées. L'inconvénient de ce type de process est la quantité importante de boues générées qu'il faut ensuite traiter. Le soutirage des boues de floculation est effectué par filtration. É Le traitement par une station d'épuration pour eaux domestiques: La solution la plus fréquemment choisie est le co-traitement du lixiviat avec les eaux usées d'origine domestique. L'inconvénient de ce choix est que les stations dimensionnées pour traiter les eaux d'égouts normales ne peuvent pas supporter les surcharges polluantes exceptionnelles générées par le lixiviat. D'importants problèmes de corrosions, d'obstruction de conduites et une mauvaise sédimentation des boues, dues à l'agressivité du lixiviats sont courants dans ce genre de traitement. É La recirculation du lixiviat sur la décharge: Il s'agit d'une simple concentration du lixiviat et non d'un traitement ce qui peut engendrer des effets néfastes pour la santé du personnel de la décharge. C'est pourquoi, ECS SA, par l'intermédiaire de son directeur de recherche, a travaillé depuis plusieurs années sur un traitement physico-chimique, nouvelle génération, de ces lixiviats. Ces travaux ont abouti à un process utilisant un minimum de réactifs, en générant un minimum de boues et permettant de rejeter l'effluent traité en milieu naturel. Ce process fonctionne à température ambiante et permet d'intervenir in-situ. DESCRIPTION DU PROCESS ECS: Il est nécessaire dans ce procédé de réaliser un Jartest pour chaque nouvel effluent, afm de doser les additifs, de définir la vitesse d'agitation, le temps de réaction ainsi que les paramètres opératoires pour l'installation industrielle. L'ensemble de ces paramètres est déterminé en fonction des résultats de test en laboratoire. Le process se déroule comme suit: a) on introduit le lixiviat, en provenance du bassin d'accumulation de la décharge, se trouvant en contre bas de celle-ci, dans le réacteur (2) de forme parallélépipédique à l'aide d'une pompe immergée (1). Il est important de préciser qu'un réacteur en PE ou PP pourrait s'avérer négatif, étant donné les effets électrostatiques de ces matières, pouvant provoquer une répulsion et perturber une floculation accélérée. b) une première réaction est réalisée au sein du liquide par une adjonction d'un réactif écologique (H202) à 2,5% maximum en volume, à l'aide d'un bac (9) muni d'une pompe doseuse et relié au réacteur (2). Cette oxydation à un double objectif, éliminer le polluant en accélérant le transfert de masse, notamment pour les mercaptans peu dissociés au pH de travail et enfin éliminer les composés soufrés pour lesquels l'emploi d'un oxydant est nécessaire. Cette oxydation fait également office de coagulant après une agitation vigoureuse. c) immédiatement après cette oxydation, on effectue une régulation de la première réaction à l'aide d'un deuxième réactif (Al203) également dans la proportion de 2,5% maxi en volume à l'aide d'un bac (10) muni d'une pompe doseuse et relié au réacteur (2). Il s'en suit une floculation in- situ des matières polluantes contenues dans le lixiviat, on constate une production de mousse importante en surface du réacteur (2). d) suite à ces deux réactions, on évacue la mousse en surface du réacteur par un racleur (3), cette mousse est stockée dans un bac (4) muni d'un dégrilleur (5) pour permettre à l'eau d'être recueillie (6), une fois cette mousse asséchée, elle constituera une partie du déchet final qui sera d'environ 5 à 6Kg au total pour lm3 de lixiviat traité et devra être éliminée ou stockée dans la même décharge, après analyses. Si les analyses le demandent ce résidu devra être neutralisé, stabilisé, et le volume réduit au maximum avant d'être stocké. e) on filtre l'effluent traité (Lixiviat), dans un ou deux filtres à poches réutilisables (7), après leur nettoyage, prévus sur l'installation de traitement pour filtrer toute la partie floculée de l'effluent contenue dans le réacteur (2) ainsi que celui du bac de décantation de la mousse recueillie (4). On obtient alors un effluent transparent, dont la demande chimique en oxygène devra être vérifiée, et si cet effluent s'avère non conforme aux normes en vigueur, il sera nécessaire d'appliquer la phase (11) du process. f) cette phase (11) permettra une deuxième filtration sur un média de finissage contenue dans une grosse cartouche adaptée au volume à traiter, grâce a la pompe de transfert (8). Ce qui permettra d'obtenir une DCO aux normes en vigueur pour un rejet en milieu naturel de ce type d'effluent, il sera inodore et visuellement limpide. Les premiers essais effectués sur le process ont permis d'obtenir des résultats très concluants, concernant la DCO. En effet, les analyses effectuées par un laboratoire accrédité Cofrac, ont abouti aux résultats suivants: 3130 mgO2/1 pour un échantillon de lixiviat, avant traitement, 68 mgO2/1 pour ce même échantillon de lixiviat, après traitement. Ces résultats témoignent de la capacité du procédé à abaisser des DCO initiales très élevées jusqu'à des seuils en dessous des DCO requises pour le rejet dans le milieu naturel. En ce qui concerne les autres paramètres figurant dans les dispositions légales, ils sont en cours d'analyse et ils permettront de confirmer la performance du procédé. Conclusion: Ce système permet de récupérer entre 87 et 90% de l'eau qui pourra resservir de réserve d'eau d'incendie ou industrielle. Les métaux lourds, les hydrocarbures, les AOX, la DBO5, la DCO, les MEST, les Nitrates, l'Azote total, le phosphore, etc., ne dépasseront pas les normes autorisées. Le système peut être adapté à la taille du centre d'enfouissement technique (décharge) et à la production journalière de lixiviats et à leurs fluctuations volumiques dues à la situation climatique, ainsi qu'à d'autres traitements d'effluents industriels ou domestiques. Economiquement notre étude a révélé que ce process est très performant, ce qui permettra aux utilisateurs de notre système de réduire considérablement les dépenses d'évacuation et de traitement de ces lixiviats ou autres effluents industriels. Ce procédé est un couplage innovant de plusieurs traitements élémentaires d'effluents industriels adaptés aux lixiviats. -5-REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement des lixiviats et de tout autre effluent industriel et domestique, en vue de leurs rejets en milieu naturel, à l'aide d'un premier réactif (peroxyde d'hydrogène, H202) qui permet une oxydation bien ciblée, afin d'utiliser un minimum de réactif (2,5% en volume), suivi immédiatement d'une réduction ou régulation avec un deuxième réactif (sulfate d'aluminium, Al203) dans les mêmes proportions que le premier réactif, qui lui, provoque une floculation importante du polluant au sein de la matière, sans rajout de floculant, et à température ambiante; enfin est réalisée une filtration sur filtres à poches et éventuellement sur un média de finissage qui retiendront toute la matière floculée afin d'atteindre une DCO (Demande Chimique en Oxygène) pour un rejet en milieu naturel et un résidu maximum de 5 à 6 kg au m3 qui sera stocké dans la décharge même après stabilisation, si cela s'avère nécessaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que: a) On introduit le lixiviat ou autre effluent dans le réacteur à l'aide d'une pompe immergée ou de transfert. b) On réalise une première réaction à l'aide de 2,5% en volume de H202. c) S'en suit immédiatement une réaction de régulation ou de réduction, à l'aide de 2,5% en volume de Al2O3. On constatera un dégagement de mousse important en surface du réacteur, celle-ci sera stockée sur un dégrilleur dans un bac de réception afin d'être asséchée, ce qui représentera une partie du résidu final qui sera stocké dans cette même décharge après un traitement de stabilisation si cela s'avère nécessaire. d) On filtre ensuite le lixiviat ou autre effluent traité sur un ou deux filtres à poches, pour retenir toute la partie floculée contenue dans le lixiviat ou autre effluent se trouvant dans le réacteur. On obtient alors un effluent limpide sur lequel la DCO devra être vérifiée, si celle-ci ne correspond pas aux normes de rejets en milieu naturel, il faudra filtrer l'effluent ou le lixiviat une seconde fois, et ce, sur un média de finissage. e) En fin de traitement on obtiendra un résidu final entre 5 et 6 kg par m3 traité, incluant la mousse stockée sur le dégrilleur, qui devra être éventuellement stabilisé s'il ne correspond pas aux normes de stockage de la décharge. 3. Dispositif de traitement des lixiviats ou de tout autre effluent industriel ou domestique selon le procédé et les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on traite les lixiviats ou autres effluents sur la décharge même ou à proximité du site de production de ces lixiviats ou autres effluents à l'aide d'une installation comprenant d'amont en aval: une pompe immergée ou de transfert (1), - un réacteur (2) muni d'un racleur à mousse (3), un bac de récupération des mousses (4) muni d'un dégrilleur (5), - une pompe de retour du lixiviat (6) provenant des mousses stockées, une batterie de filtres poches récupérables au nombre de 2 et adaptés au volume à traiter (7), un bac muni d'une pompe doseuse pour le premier réactif (9), un bac muni d'une pompe doseuse pour le deuxième réactif (10) , - une pompe de transfert pour la filtration sur le média de finissage (8), une cartouche de grande dimension de média filtrant (1l) qui permettra le rejet en milieu naturel. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bacs de réactifs 9 et 10 sont munis de pompe doseuse permettant d'alimenter le réacteur du procédé. 5. Utilisation de l'effluent issu du procédé de traitement selon la revendication 1 ou 2, comme réserve d'eau pouvant servir à l'incendie ou en eau industrielle.