Brevet FR2952838A1 — publié le 20110527

Domaine qénéral de l'invention L'invention concerne le domaine du traitement des terres polluées. Plus particulièrement, elle propose un dispositif pour le traitement par la chaux de terres polluées par des composés organiques peu volatils. État de la technique antérieure La principale technique connue à ce jour pour traiter des terres polluées par des composés organiques peu volatils (fioul lourd, HAP, PCB,...), est celle de la désorption thermique, qui consiste à chauffer les terres polluées afin que les polluants se volatilisent. La désorption thermique est toutefois très consommatrice en énergie. Elle est en outre à l'origine de rejets gazeux importants. Il existe donc aujourd'hui un besoin pour une technique de traitement des terres polluées qui ne présente pas ces inconvénients. On souhaite par ailleurs pouvoir disposer d'une technique de traitement des terres polluées qui soit d'une grande simplicité et qui permette la valorisation des terres polluées en matériaux de construction. Présentation qénérale de l'invention L'invention propose une unité de traitement qui répond à ces besoins. Plus précisément, il est proposé une unité pour le traitement de terres polluées par des composés organiques peu volatils, par de la chaux vive pulvérulente, qui comprend : • une chambre de malaxage en sortie de la trémie d'alimentation et du silo de stockage, ladite chambre assurant le malaxage en continu de la terre polluée et de chaux pulvérulente ; - un réacteur à vis chauffante régulée qui reçoit le mélange en sortie de la chambre de malaxage ; • un réacteur à enceinte thermo-régulée dans lequel le mélange en sortie de la vis chauffante régulée est reçu pendant une durée déterminée. Une telle unité de traitement permet de mélanger soigneusement la terre polluée avec de la chaux vive pulvérulente, avant d'introduire le mélange dans une enceinte thermo-régulée pendant une durée déterminée. On réalise de cette façon un traitement chimique des terres polluées, le réactif employé étant la chaux vive (CaO). Il a en particulier été constaté qu'une telle unité de traitement permettait le fonctionnement suivant : • dans un premier temps, la température augmente très rapidement (sous l'action de l'hydrolyse de la chaux vive) jusqu'à atteindre une centaine de degrés centigrades, • dans un deuxième temps, elle augmente de manière linéaire jusqu'à un premier seuil (environ 200°C), sous l'effet de la régulation de l'enceinte, • dans un troisième temps, et avant d'avoir atteint la température de consigne de l'enceinte, l'augmentation de la température accélère. La température dépasse la température de consigne de l'enceinte avant de se stabiliser. L'évolution des températures pendant cette phase met en évidence l'existence d'une réaction chimique exothermique entre la chaux et les polluants. On constate en sortie que les concentrations en composés organiques présents dans la terre ont subit un abattement proche de 100%, correction faite de l'ajout de chaux. Un tel traitement permet la valorisation de ces terres polluées en un matériau apte à être utilisé en remblais techniques (sous-couches de chaussée, assises de dallages, remblaiement de tranchées, etc.). Il présente en outre un bilan environnemental très favorable, notamment sur deux points : • faible consommation énergétique (100 à 150 KWh/t contre 600 à 1 000 KWh/t pour la désorption thermique), • très faible volume de rejet d'effluents gazeux (de l'ordre de 5 00 m3/h contre de l'ordre de 50 000 m3/h pour la désorption thermique). L'unité de traitement proposée est par ailleurs d'une grande simplicité et d'une grande modularité, ce qui autorise des interventions sur site pour de larges fourchettes de quantités de matériaux à traiter. L'invention propose également un procédé pour le traitement de terres polluées par des composés organiques peu volatils, dans lequel on mélange la terre polluée avec de la chaux vive pulvérulente, puis on fait monter ce mélange en température et on le maintient à une température donnée pendant une durée déterminée, ces différentes étapes étant mises en oeuvre au moyen d'une unité de traitement du type précité. Description d'un mode de réalisation D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, laquelle doit se lire en référence à la figure 1 unique, qui est une représentation schématique d'une unité de traitement conforme à un mode de réalisation de l'invention. . L'unité de traitement illustrée sur cette figure 1 comprend 7 modules : • Un module 1 de préparation du matériau, • Un réacteur 2 pour la réaction d'hydrolyse, • Un réacteur 3 pour l'enclenchement de la réaction de dégradation, - Un réacteur 4 pour la réaction de dégradation, • Un module 5 de conditionnement du matériau traité, • Un module 6 de traitement des gaz faiblement concentrés, • Un module 7 de traitement des gaz concentrés. Le module 1 de préparation comprend une trémie d'alimentation TA1 associée à un dispositif d'extraction pour le stockage et l'alimentation en terre polluée, Il comprend également un silo SC1, quant à lui associé à un dispositif d'extraction pour le stockage, le dosage et l'alimentation en chaux. Le réacteur 2 ou module d'hydrolyse comprend quant à lui une chambre de malaxage fermée à double axe hélicoïdal CM1, assurant le malaxage en continu de la chaux et du matériau à un débit réglable. Cette chambre de malaxage CM1 est confinée par mise en dépression, les gaz faiblement concentrés étant envoyés sur le module de traitement 6 décrit ci-après. Le contact et mélange de la chaux avec les composés organiques peu volatils dans le réacteur 2 provoquent une montée en température à l'intérieur de l'enceinte (hydrolyse de la chaux). Le réacteur 3 pour l'enclenchement de la réaction de dégradation RE1 est quant à lui un réacteur à vis chauffante électrique. Cette vis chauffante est par exemple une vis du type de celles décrites dans le brevet FR 2 774 545 (technologie Spirajoule®). Cette vis est en particulier équipée d'un système de régulation de type PID, qui permet la maîtrise de la cinétique de montée en température du mélange. La température du mélange en entrée du réacteur est de 80°C à 120°C. En sortie de réacteur elle est de 250°C à 350 °C. Le temps de passage dans le réacteur varie de 30 mn à 1h. Cette montée en température permet le passage à la réaction de dégradation. Le temps de passage du mélange dans ce réacteur 3 est par exemple de l'ordre de 0,5 h. Ce réacteur 3 est lui aussi confiné par mise en dépression, les gaz concentrés en sortie dudit réacteur étant envoyés sur le module de traitement 7. Le réacteur principal 4, où s'effectue la réaction de dégradation (RR1), est constitué d'une enceinte calorifugée à alimentation par le haut et extraction par le bas. Le temps de séjour dans l'enceinte est par exemple de l'ordre de 1h. Lors de l'évolution de la réaction, le matériau peut atteindre des températures de l'ordre de 400 °C dans le réacteur principal. Le module 5 de conditionnement du matériau traité est quant à lui constitué d'une enceinte équipée de rampes d'arrosage (EH1), permettant de ré-humidifier le matériau. Le transfert à travers l'enceinte est assuré par un convoyeur à bande. Le module de traitement 6 des gaz faiblement concentrés comprend : • un extracteur d'air à débit variable de 1 000 m3/h (EA1), • une colonne de lavage (CL1), • un filtre à charbon actif (CA1). Le module de traitement 7 des gaz concentrés est constitué quant à lui : • d'un extracteur d'air à débit variable de 100 m3/h (EA2), • d'un oxydateur catalytique (OC1), • d'une colonne de lavage (CL2). Revendications1. Unité pour le traitement de terres polluées par des composés organiques peu volatils, par de la chaux vive pulvérulente, caractérisée en ce qu'elle comprend - une chambre de malaxage en sortie de la trémie d'alimentation et du silo de stockage, ladite chambre assurant le malaxage en continu de la terre polluée et de chaux pulvérulente ; - un réacteur à vis chauffante régulée qui reçoit le mélange en sortie de la chambre de malaxage ; - un réacteur à enceinte thermo-régulée dans lequel le mélange en sortie de la vis chauffante régulée est reçu pendant une durée déterminée. 2. Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en sortie du réacteur à enceinte thermo-régulée, une enceinte de ré-humidification pour le conditionnement des terres. 3. Unité selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un module de traitement des gaz faiblement concentrés sortant de la chambre de malaxage. 25 4. Unité selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit module de traitement des gaz faiblement concentrés comporte : - une colonne de lavage en sortie de la chambre de 30 malaxage ;20- un extracteur d'air en sortie de la colonne de lavage ; et - un filtre à charbon actif en sortie de l'extracteur d'air. 5. Unité selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un module de traitement des gaz fortement concentrés en sortie du réacteur à vis chauffante. 6. Unité selon la revendication 5, caractérisée en ce que le module de traitement des gaz fortement concentrés comprend : - un extracteur d'air en sortie de la vis ; - un oxydateur catalytique en sortie de l'extracteur d'air ; et - une colonne de lavage en sortie de l'oxydateur catalytique. 9. Unité selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que qu'elle comporte en amont de la chambre de malaxage une trémie d'alimentation en terres polluées, ainsi qu'un silo de stockage de chaux pulvérulente. 10. Procédé pour le traitement de terres polluées par des composés organiques peu volatils, caractérisé en ce qu'on mélange la terre polluée avec de la chaux vive pulvérulente, puis on fait monter ce mélange en température et on le maintient à une température donnée pendant une durée déterminée, ces différentes étapes étant mises en oeuvre au moyen d'une unité de traitement selon l'une des revendications précédentes.9 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le passage dans le réacteur à vis chauffante de l'unité de traitement a une durée de l'ordre de 0,5 à 1 heure. 10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le passage dans l'enceinte thermo-régulée de l'unité de traitement a une durée de l'ordre de l'ordre de 1 heure.