Brevet FR3059317A1 — publié le 20180601

Domaine de l'invention L'invention se rapporte au domaine du traitement des déchets, et plus précisément à celui du traitement des déchets issus des centres de stockage. En effet, l'invention concerne un procédé de traitement des lixiviats issus des centres de stockage de déchets. Arrière-plan technologique de l'invention Dans le domaine du traitement des déchets plusieurs méthodes peuvent être mises en oeuvre en fonction du type de déchets à traiter. Une des solutions pour traiter les déchets réside à les enfouir dans des centres d'enfouissement. Ces centres d'enfouissement, appelés également installation de stockage de déchets (ISD), peuvent être de différents types. En France, il existe trois types d'installation de stockage de déchets. Les installations de stockage de déchets dangereux de classe 1 (ISDD) destinées à accueillir les déchets dangereux, les installations de stockage de déchets non dangereux de classe 2 (ISDND ) qui reçoivent les ordures ménagères et déchets assimilés à celles-ci (restes de repas de restaurants...) et enfin, les installation de stockage de déchets inertes de classe 3 (ISDI) destinées à accueillir les déchets inertes tels que la terre, les gravats ou encore le béton concassé. Les ISDD et les ISDND sont génératrice d'importants volume de lixiviat qu'il est généralement nécessaire de réduire au maximum afin notamment d'éviter une pollution du milieu naturel. A l'heure actuelle, plusieurs procédés existent pour la réduction des volumes de lixiviat et notamment des procédés permettant de les concentrer par évaporation ou par distillation. Les procédés d'évaporation sont des procédés continus permettant à partir d'un lixiviat, dit dilué, issu des installations de stockage de déchets de classe 1 ou de classe 2, d'obtenir un lixiviat concentré. Concrètement, ces procédés sont mis en oeuvre au sein de systèmes comprenant une chambre de séparation, un échangeur ainsi que d'une pompe. 3059317 2 L'entrée du système est généralement constituée par l'acheminement de lixiviat dilué au niveau de la chambre de séparation, ladite chambre présentant également une évacuation supérieure pour les vapeurs ainsi qu'une évacuation inférieure pour la sortie de lixiviat concentré. 5 En sortie de l'évacuation inférieure de la chambre de séparation, le lixiviat est acheminé jusqu'au secondaire d'un échangeur par l'intermédiaire d'une pompe. Il peut s'agir d'un échangeur à tubes dont la surface extérieure desdits tubes (le primaire de l'échangeur) est chauffée par de la vapeur. Le lixiviat circulant au secondaire de l'échangeur est ainsi chauffé par la vapeur circulant au primaire de l'échangeur. 10 En sortie d'échangeur, le lixiviat ainsi chauffé est réacheminé vers la chambre de séparation au sein de laquelle, en raison de sa température et de la pression appliquée à l'intérieur de la chambre, une détente flash a lieu. Cette détente flash engendre la séparation du lixiviat chauffé en de la vapeur qui s'échappe par l'évacuation supérieure de la chambre et en une fraction de lixiviats liquides, aboutissant ainsi à la concentration 15 de ces derniers. La circulation du lixiviat depuis la sortie inférieure de la chambre de séparation vers l'entrée de l'échangeur mais également depuis la sortie de l'échangeur vers une des entrées de la chambre de séparation est assurée par une pompe. Une boucle de circulation est ainsi constituée par la chambre de séparation, l'échangeur et la pompe, 20 ladite boucle de circulation permettant la circulation du fluide en continu et ainsi la mise en oeuvre d'un procédé de concentration fonctionnant en continu. Afin de permettre un approvisionnement constant en lixiviat de l'installation d'évaporation, une partie du flux des lixiviats concentrés est prélevée en continu en amont de l'échangeur. Typiquement, ce prélèvement qui correspond à une fraction du 25 débit en circulation s'opère entre la sortie inférieure de la chambre de séparation et l'échangeur. Au sein des installations de traitement par évaporation, les procédés de traitement connus permettent donc d'obtenir des lixiviats concentrés dont le volume a été considérablement réduit. Cependant, malgré l'efficacité de ces procédés, les 3059317 3 installations de traitement par évaporation les mettant en oeuvre nécessitent une maintenance élevée notamment au niveau de l'échangeur. En effet, dans certains centres d'enfouissement, la stabilisation des déchets est réalisée par l'intermédiaire de ciment et ces derniers contiennent des quantités importantes de 5 sulfate de calcium (CaSO4). Par conséquent, le sulfate de calcium contenu dans le ciment est ensuite retrouvé en grande concentration dans les lixiviats. Or, dans une installation de traitement des lixiviats par évaporation, le sulfate de calcium pose de réels problèmes au niveau de l'échangeur car il se dépose progressivement, rapidement et majoritairement au niveau des points les plus chauds, et 10 en particulier à l'intérieur des tubes de l'échangeur obstruant ainsi graduellement les parois. Cette obstruction progressive entraîne de forte perte de charge et un abaissement du rendement évaporatoire sur le système de traitement et nécessite surtout que des opérations de maintenance soient quotidiennement menées afin de retirer le sulfate de 15 calcium agrégé à l'intérieur des parois du tube de l'échangeur. Ces opérations nécessitent un arrêt de l'installation et sont donc également délétères pour le rendement global de concentration des lixiviats au sein desdites installations de traitement, sans compter également que les maintenances et les arrêts successifs engendrent un surcoût dont il serait nécessaire de se passer. 20 Ainsi, il existe un besoin de développer des procédés de traitement permettant de diminuer les opérations de maintenance et d'augmenter ainsi le rendement global de la concentration des lixiviats issus des centres d'enfouissement et notamment des installations de stockage de déchets dangereux de classe 1 ou 2. Il est donc du mérite de la demanderesse d'avoir mis au point un procédé de traitement 25 des lixiviats issus de centre de stockage résolvant tout ou partie des problèmes de l'art antérieur, ledit procédé de traitement permettant notamment d'être mis en oeuvre plus longtemps entre deux opérations de maintenance. 3059317 4 Résumé de l'invention L'invention concerne un procédé de traitement de lixiviat, ledit procédé comprenant une étape de fourniture de lixiviats issus d'une installation de stockage de déchets et de traitement des lixiviats dans une installation de traitement présentant une boucle de 5 circulation de lixiviat dans laquelle est réalisée en continu une étape de concentration du lixiviat et une étape a) de prélèvement dudit lixiviat circulant concentré, ladite boucle de circulation comprenant une chambre de séparation (Cs), un échangeur (E) et une pompe (P) pour l'acheminement des lixiviats depuis la chambre de séparation (Cs) vers l'échangeur (E), et ladite étape a) de prélèvement étant réalisée en amont de l'échangeur 10 (E), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend : une étape d'ensemencement du lixiviat en cristaux de CaSO4 dans la boucle de circulation, une étape (b) de séparation du lixiviat ensemencé de manière à obtenir une phase enrichie en cristaux de CaSO4 (PE) et une phase appauvrie en cristaux (PA), étape dans 15 laquelle la phase enrichie (PE) est réintroduite dans la boucle de circulation. Description des figures Figure 1 : Vue schématique d'une installation de traitement des lixiviats par évaporation tel que présent dans l'état de la technique. Les traits en pointillés représentent la boucle de circulation. 20 Figure 2 : Vue schématique d'une installation de traitement des lixiviats par évaporation mettant en oeuvre le procédé de l'invention. Les traits en pointillés représentent la boucle de circulation. Description détaillée L'invention concerne donc un procédé permettant de traiter les lixiviats de décharge. 25 Le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux car il permet de diminuer de manière importante la maintenance nécessaire au sein de l'installation de traitement des lixiviats par évaporation, et plus particulièrement les opérations de nettoyage de 3059317 5 l'échangeur, notamment l'intérieur des tubes dans un échangeur à tubes, ou des plaques dans un échangeur à plaques. Le terme « installation » au sens de la présente invention désigne une installation de traitement des lixiviats par évaporation, ladite installation aboutissant, par 5 l'intermédiaire de procédés de traitement tel que celui de l'invention, à la concentration des lixiviats. De plus, les expressions « installations de traitement des lixiviats par évaporation », « installations d'évaporation » ou encore « installations de traitement » peuvent être considérées comme des synonymes au sens de la présente invention. En raison de la forte concentration en sulfate de calcium contenue dans le ciment utilisé 10 pour la stabilisation des déchets dans certains centres d'enfouissement, ledit sulfate de calcium est également retrouvé en quantité non négligeable dans les lixiviats issus de cette stabilisation. L'invention est née de la constatation par les inventeurs que ces lixiviats contenant des quantités non négligeable de sulfate de calcium impliquent d'effectuer des opérations de 15 maintenance quotidienne sur les installations d'évaporation classiquement utilisées pour concentrer les lixiviats de décharge. Ces opérations de maintenance sont destinées à nettoyer l'intérieur des tubes de l'échangeur E afin d'éliminer le sulfate de calcium qui se dépose progressivement sur les parois et d'éviter ainsi que les tubes ne soient complètement obstrués. Le nettoyage peut être réalisé par traitement chimique ou par 20 traitement mécanique. Nous décrivons tout d'abord, à titre indicatif, le procédé de traitement de lixiviat mis en oeuvre dans une installation de traitement selon l'état de la technique. Comme représenté à la figure 1, cette installation de traitement comprend une boucle de circulation comprenant une chambre de séparation Cs, une pompe P, et un échangeur E 25 du type sans contact. Les lixiviats dilués sont alimentés en continu dans la chambre de séparation Cs et se mélangent dans la chambre avec les lixiviats concentrés. La chambre Cs présente une sortie inférieure d'où sont soutirés en continu les lixiviats concentrés, par l'action de la pompe. Ces lixiviats sont forcés par la pompe au travers du secondaire de l'échangeur E, le primaire de l'échangeur chauffé par un fluide caloporteur tel que la vapeur. Les 3059317 6 lixiviats chauffés en sortie de l'échangeur sont acheminés jusqu'à la chambre de séparation où se produit la détente flash et la séparation du fluide en de la vapeur qui s'échappe par l'ouverture supérieure de la chambre, et la phase liquide des lixiviats qui retombe avec les liquides dans la chambre de séparation. Selon cet état de la technique, 5 on prélève une fraction des lixiviats concentrés sur la boucle de circulation, entre la pompe et l'échangeur. Dans le cas de lixiviats issus des installations de classe I, contenant une forte teneur en CaSO4, on constate des dépôts très importants au niveau des points chauds de l'installation et en particulier sur les parois internes du secondaire de l'échangeur, et qui 10 peuvent aller jusqu'à obstruer les conduites de l'échangeur : cette obstruction progressive entraîne de forte perte de charge sur le système de traitement et nécessite surtout que des opérations de maintenance soient quotidiennement menées afin de retirer le sulfate de calcium agrégé à l'intérieur des parois du tube de l'échangeur. Le procédé selon l'invention, par la mise en oeuvre d'une étape d'ensemencement et 15 d'une étape de séparation, permet de diminuer les étapes de maintenance sur l'échangeur E et permet ainsi de faire fonctionner plus longtemps les installations de concentration des lixiviats par évaporation entre deux opérations de maintenance. De plus, le procédé selon l'invention permet une augmentation du rendement global des installations d'évaporation pour la concentration des lixiviats issus des installations de 20 stockage, et notamment des installations de stockage de déchets de classe 1 ou de classe 2. Le procédé selon l'invention est donc un procédé de traitement de lixiviats ledit procédé comprenant une étape de fourniture de lixiviats issus d'une installation de stockage de déchets. 25 Selon le procédé de l'invention, les lixiviats fournis peuvent être des lixiviats issus d'installations de stockage de déchets dangereux de classe 1 (ISDD) ou d'installations de stockage de déchets non dangereux de classe 2 (ISDND). Préférentiellement, les lixiviats fournis sont issus d'installations de stockage de déchets dangereux de classe 1 (ISDD). 3059317 7 Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre dans une installation de traitement présentant une boucle de circulation de lixiviat dans laquelle est réalisée en continu une étape de concentration du lixiviat et une étape a) de prélèvement dudit lixiviat circulant concentré, ladite boucle comprenant une chambre de séparation Cs, un échangeur E et 5 une pompe P pour l'acheminement des lixiviats depuis la chambre de séparation Cs vers l'échangeur E, et ladite étape a) de prélèvement étant réalisée en amont de l'échangeur E. Selon l'invention ledit procédé comprend : - une étape d'ensemencement du lixiviat en cristaux de sulfate de calcium CaSO4 dans 10 la boucle de circulation, - une étape b) de séparation du lixiviat ensemencé de manière à obtenir une phase enrichie en cristaux PE et une phase appauvrie en cristaux PA, étape dans laquelle la phase enrichie PE est réintroduite dans la boucle de circulation. D'une manière générale, afin de limiter le volume des lixiviats et/ou de les valoriser, ces 15 derniers peuvent être concentrés dans des installations d'évaporation. Ces installations d'évaporation peuvent fonctionner en continu par l'intermédiaire d'une boucle de circulation comprenant une chambre de séparation Cs, un séparateur S et une pompe P. L'échangeur E couramment utilisé peut être un échangeur à tubes tels que ceux connus 20 par l'homme du métier, ou encore à plaques. Dans ces types d'échangeur, le primaire de l'échangeur (par exemple la surface extérieure des tubes) est chauffé par contact avec un fluide caloporteur tel que de la vapeur entrainant ainsi le réchauffement du lixiviat circulant à l'intérieur du secondaire de l'échangeur (par exemple à l'intérieur des tubes). Ainsi, les lixiviats présentent en entrée de l'échangeur E une température inférieure à la 25 température de sortie de l'échangeur. Le delta de température appliqué est proportionnel au débit évaporatoire. Le lixiviat ainsi réchauffé est circulé vers la chambre de séparation Cs dans laquelle, en raison de la pression contenue à l'intérieur de cette dernière et de la température du 3059317 8 lixivat, une détente flash se produit. Cette détente flash permet l'évaporation de l'eau et donc la concentration du lixiviat. L'eau évaporée est alors évacuée sous forme de vapeur par le sommet de la chambre de séparation Cs et le lixiviat concentré est récupéré en sortie de cette dernière. 5 La chambre de séparation Cs contient également une entrée de liquide permettant au système d'être continuellement alimenté en lixiviat à concentrer et le déplacement du lixiviat au sein de la boucle de circulation est notamment réalisé par l'intermédiaire d'une pompe P. Afin de permettre un fonctionnement continu, une partie du flux des lixiviats concentrés 10 est prélevée au sein de la boucle de circulation en amont de l'échangeur par une étape a) de prélèvement. Contrairement à l'enseignement de la technique, le procédé de traitement des lixiviat selon l'invention met en oeuvre une étape d'ensemencement et une étape de séparation b) du lixiviat ensemencé. 15 L'étape d'ensemencement consiste à introduire au niveau de la boucle de circulation des cristaux de sulfate de calcium (CaSO4). D'une manière préférentielle, les cristaux de sulfate de calcium se présentent sous la forme de gypse. Cette étape d'ensemencement du lixiviat en cristaux de sulfate de calcium est particulièrement avantageuse. En effet, grâce à la présence desdits cristaux, le sulfate de 20 calcium contenu dans le lixiviat s'agrège préférentiellement autour de ces derniers plutôt que sur le secondaire de l'échangeur E. De cette manière, les parois de l'échangeur E ne sont pas obstruées aussi rapidement qu'en absence de cristaux. Le procédé selon l'invention comprend également une étape de séparation b) du lixiviat ensemencé. Cette étape (b) de séparation consiste à séparer le lixiviat prélevé à l'étape 25 a) en deux phases, à savoir une phase enrichie en cristaux de sulfate de calcium PE et une phase appauvrie en cristaux de sulfate de calcium PA. La phase enrichie PE est réintroduite dans la boucle de circulation afin de maintenir les cristaux de sulfate de calcium en circulation dans l'installation de traitement, permettant ainsi au sulfate de calcium contenu dans le lixiviat de s'agréger sur ces derniers. De cette manière, on 3059317 9 limite également le nombre d'étape d'ensemencement à réaliser. De préférence, la réintroduction de la phase enrichie en cristaux de sulfate de calcium est réalisée dans la chambre de séparation Cs. La phase appauvrie en cristaux PA est donc la phase obtenue en fin du procédé de 5 traitement selon l'invention, à savoir les lixiviats concentrés obtenus en sortie de l'installation. L'étape b) de séparation peut être réalisée par les techniques ou systèmes connus de l'homme du métier comme par exemple par un séparateur cyclonique, par décantation statique, par un filtre presse, par une décanteuse ou encore par une essoreuse. De 10 préférence, l'étape b) de séparation est réalisée par l'intermédiaire d'un séparateur cyclonique. Le procédé de traitement selon l'invention permet ainsi de traiter les lixiviats issus des centres de stockage par concentration de ces derniers mais surtout, par l'intermédiaire d'une étape d'ensemencement en cristaux de sulfate de calcium et de séparation du 15 lixiviat ensemencé, d'obtenir un lixiviat concentré répondant à l'objectif de réduction volumique tout en diminuant les étapes de maintenance nécessaires à l'entretien d'une installation d'évaporation pour la concentration des lixiviats. Le procédé selon l'invention permet ainsi de réaliser des économies de coût et de générer un meilleur rendement puisque que l'installation de traitement nécessite moins 20 d'arrêt pour le nettoyage du secondaire de l'échangeur E. En effet, les inventeurs ont constaté qu'avec la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, les opérations de maintenance pour le nettoyage du secondaire de l'échangeur (E) ne sont plus réalisées quotidiennement mais à raison d'une fois par semaine. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement de lixiviat, ledit procédé comprenant un étape de fourniture de lixiviats issus d'une installation de stockage de déchets et de traitement des lixiviats dans une installation de traitement présentant une boucle de circulation de lixiviat dans laquelle est réalisée en continu une étape de concentration du lixiviat et une étape a) de prélèvement dudit lixiviat circulant concentré, ladite boucle de circulation comprenant une chambre de séparation (Cs), un échangeur (E) et une pompe (P) pour l'acheminement des lixiviats depuis la chambre de séparation (Cs) vers l'échangeur (E), et ladite étape a) de prélèvement étant réalisée en amont de l'échangeur (E), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape d'ensemencement du lixiviat en cristaux de CaSO4 dans la boucle de circulation, - une étape b) de séparation du lixiviat ensemencé de manière à obtenir une phase enrichie en cristaux de CaSO4 (PE) et une phase appauvrie en cristaux (PA), étape dans laquelle la phase enrichie (PE) est réintroduite dans la boucle de circulation. 2. Procédé de traitement de lixiviat selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cristaux de sulfate de calcium utilisés pour l'étape d'ensemencement sont du gypse. 3. Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les lixiviats fournis sont issus d'installations de stockage de déchets dangereux de classe 1.