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WO2000014020A1 - Traitement de dechets par ajout d'au moins un reactif alcalin - Google Patents

Traitement de dechets par ajout d'au moins un reactif alcalin Download PDF

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WO2000014020A1
WO2000014020A1 PCT/FR1999/002140 FR9902140W WO0014020A1 WO 2000014020 A1 WO2000014020 A1 WO 2000014020A1 FR 9902140 W FR9902140 W FR 9902140W WO 0014020 A1 WO0014020 A1 WO 0014020A1
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WO
WIPO (PCT)
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waste
mixture
alkaline reagent
mixer
value
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR1999/002140
Other languages
English (en)
Inventor
Eric Judenne
Marc Remy
Michel Sarrazin
Claude Maynard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lhoist Recherche et Developpement SA
Original Assignee
Lhoist Recherche et Developpement SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to AU55231/99A priority patent/AU5523199A/en
Priority to EP99941723A priority patent/EP1115665A1/fr
Priority to SK311-2001A priority patent/SK3112001A3/sk
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Priority to NO20011166A priority patent/NO20011166L/no
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
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    • B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/182—Details relating to the spatial orientation of the reactor horizontal

Definitions

  • the invention relates to a waste treatment method comprising the steps of continuously supplying the waste to be treated in a mixer, continuously adding to the waste to be treated a metered amount of at least one alkaline reagent, mixing thoroughly and continuously the waste and said at least one alkaline reagent during a given residence time and, at the same time, transporting the mixture thus obtained through the mixer, then continuously extracting the waste-alkaline reagent mixture from the mixer.
  • the invention also relates to a device for implementing this method comprising a mixer comprising a body pierced with a first opening for the introduction of the waste to be treated, with a second opening for the introduction of at least one alkaline reagent and a third opening for the extraction of the waste-alkaline reagent mixture, a means for intimately mixing the waste and said at least one alkaline reagent which is placed inside the mixer and which serves as a means of conveying the alkaline waste-reactant mixture in the direction of the mixer extraction opening.
  • this process is particularly used for the treatment of waste of the residual sludge type.
  • These generally come from sewage treatment plants treating urban or industrial wastewater, septic tanks and other similar installations for the treatment of wastewater.
  • This process which is commonly called liming, has the advantage of being economical and of meeting the requirements related to environmental protection by making it possible to obtain, depending on the objectives set (i.e.
  • the process comprises the stages consisting in supplying mud continuously, mixing the mud with at least one alkaline additive (such as for example hydrated lime, quicklime, dolomitic lime or the like) in proportion to the mud, so that the reaction thus provoked increases the temperature of the mixture to a desired minimum level and increases the pH of the mixture to a desired minimum level, provide a pasteurization chamber having at least one opening inlet and at least one discharge opening, continuously bring the mud-alkaline additive mixture to the inlet opening of the pasteurization chamber, transport the mixture continuously through the pasteurization chamber without significant agitation of the mixture of so that it does not become more aqueous, the mixture being enclosed in the pasteurization chamber for a desired residence time and the pathogenic germs noci fs of the mud being substantially destroyed, and discharging the mixture through the discharge opening of the pasteurization chamber.
  • at least one alkaline additive such as for example hydrated lime, quicklime, dolomitic lime or the like
  • the apparatus for carrying out this process mainly comprises a mixer 40, in which the mud and the alkaline additive are mixed and in which the mixture obtained is transported, and a pasteurization chamber 50 in which the mixture is kept at a determined temperature for a determined period.
  • the mixer 40 consists of an elongated enclosure, disposed parallel to the ground, which is provided with two openings 41 and 46 for the respective introduction of the mud and the alkaline additive and an opening 43 of outlet of the alkaline mud-additive mixture.
  • the mixing of the mud and the alkaline additive is ensured by two mixing screws 42, 44 which at the same time make it possible to bring the mixture obtained towards the opening of outlet 43 of the mixer 40.
  • the pasteurization chamber 50 consists of a closed enclosure 51 of elongated shape, preferably insulated, provided with a movable bottom 53 which is actuated by a motor 62 and on which the mud-alkaline additive mixture is transported in the direction of an opening 54 for discharging the mixture made in the enclosure 51.
  • Heating elements 66 are arranged in the chamber 50 to allow the mud-lime mixture to reach the expected temperature when the heat released by the reaction produced in the mixer n is not enough.
  • the major drawback of this process lies in the significant heat losses generated from the moment when the mixing of the mud and the alkaline additive ceases, that is to say during the passage of the mud-alkaline additive mixture between the mixer 40 and the pasteurization chamber
  • the heating elements 66 in the chamber 50 makes the process costly in energy.
  • the main object of the present invention is therefore to provide a method and a device for treating waste, of the type defined respectively in the preamble of claim 1 and of claim 9, which are capable of treating efficiently, simply and economically, as well sludge, earth or cuttings as mentioned above, this in order to obtain a fixed result at the start of the treatment, such as obtaining a biological stabilization, chemical stabilization, physical stabilization or hygienization of the waste .
  • step c) the mixing is carried out successively at a first speed, during a first residence time, and at a second speed which is lower or equal to the first speed, during a second residence time which is greater than the first residence time.
  • the device according to the present invention is characterized in that the mixer body comprises a first and a second compartment communicating with each other by an adjustable opening, through which extends the mixing means and in which the means of mixing operates respectively at a first speed, during a first residence time, and at a second speed, which is less than or equal to the first speed, during a second residence time which is greater than the first residence time.
  • the waste treated by the method according to the invention is chosen from the group comprising sludge from water treatment, sludge from cleaning and dredging, sludge from construction sites, sludge from industrial processes and agricultural, polluted land and earthy spoil.
  • the method comprises: - before treatment, a calibration of the waste to be treated comprising a determination of at least one specific function for this waste, chosen from the specific functions relating the cohesion values, dry matter content and rate of alkaline reagent specific to it , the pH values and rate of alkaline reagent specific to it, the values of temperature, dry matter content and rate of alkaline reagent specific to it, the values of immediate bearing index, content of dry matter and rate of alkaline reagent specific to it, as well as the specific function relating the values of residence time and speed specific to the mixture of this waste with the quantity of said at least one alkaline reagent, as well as a selection of at least one predetermined value chosen from the values of cohesion, immediate bearing index, pH, temperature of the mixture and residence time in the mixer; - before or during step a), a measurement of at least one value chosen from the values of cohesion, immediate bearing index, pH and temperature of the waste;
  • step b) an assay of the amount of said at least one alkaline reagent, using said at least one specific function, to obtain one of said predetermined values for the mixture;
  • step c) an adjustment of said speeds, on the basis of at least one value chosen from the measured cohesion value, of measured immediate bearing index and of predetermined temperature, in order to respect the predetermined residence time value of the mixture.
  • FIG. 2 is a side view of the device implementing the method according to the invention.
  • FIG. 3 is a top view of the device shown in Figure 2;
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view of two blades arranged successively on one of the shafts arranged in the mixer of the device shown in Figure 2;
  • FIG. 5 is a sectional view, along the line V-V, of the mixer of the device of Figure 2, with a cutaway showing the opening for communicating the compartments of the mixer;
  • FIG. 8 illustrates the immediate index function - natural water - alkaline reagent rate for a plastic silt treated with quicklime
  • a waste to be treated D such as for example a residual sludge, coming for example from a hopper (not shown), is introduced continuously into the longitudinal body 1a, preferably insulated, a mixer 1, by means of a pipe 2 disposed at the head thereof.
  • the mixer 1 is placed parallel to the ground by means of a base 3.
  • At least one alkaline reagent R for example from a silo 4, preferably quicklime with a particle size advantageously less than 5 mm (in particular 0, 05 mm to 3 mm), is continuously added to the waste D in the body 1 a of the mixer 1 by a line 5 which is preferably arranged near the line 2 so that the mixture of waste / alkaline reagent takes place as soon as the start of treatment.
  • a metering device 6 for example a system comprising a worm screw driven by a motor 6A.
  • a first residence time t1 which is a function of the physicochemical nature of the waste to be treated (cohesion or immediate bearing index, pH, etc.)
  • the alkaline reagent and the waste are mixed in a first compartment A of the mixer 1, which has for example a length of 0.9 m.
  • This mixing is carried out by means of a shaft 7 which is arranged in the central longitudinal axis X of the body 1 a of the mixer 1, inside the compartment A, and which is rotated by a motor M1 having a speed variable V1 preferably between 12.8 and 77 rpm.
  • the shaft 7 comprises several blades 7a, for example five in number (FIG. 2), which are connected to the latter respectively by arms 8 fixed, for example bolted, to the shaft 7, perpendicular to the latter.
  • each blade 7a has a shape and a position which are particularly suitable for promoting the separation of the waste into fine particles, with the aim of facilitating intimate contact with the grains of alkaline reagent simultaneously dispersed.
  • each blade 7a comprises two sections P and P 'of substantially triangular shape, which are arranged on either side of a line L of direction perpendicular to the arm 8.
  • the sections P and P' are, in addition , symmetrical with respect to a plane containing the line L and it is made so that each blade 7a has its concavity turned towards the outside of the body 1a of the mixer 1.
  • the blades 7a follow one another on the 'shaft 7 with an angular offset of 90 °.
  • one blade out of two 7a is equipped with a conveying element P "of substantially rectangular shape.
  • This element which is not compulsory, can also be fixed on all the blades, on one in three blades, etc. and have different dimensions. It all depends in fact on the nature of the waste to be treated.
  • the element P " is fixed, for example bolted, on one side of a blade 7a out of two, being slightly inclined relative to the latter. In the embodiment shown in FIG.
  • each element P" allows to increase the thrust of the mixture towards the tail of the mixer 1.
  • the blades 7a have the advantage of being suitable for mixing, with at least one alkaline reagent, all the types of waste which have been mentioned above, without fear of being damaged, for example by a large stone which could be contained in a site excavation.
  • the waste / alkaline reagent mixture is transported continuously, under the effect of the rotation of the shaft 7, in a second compartment B of the body 1a of the mixer 1, which is adjacent to compartment A, by an opening 9 as shown in detail in FIG. 5. Thanks to this opening, no heat loss can be generated when the mixture passes between the compartments A and B.
  • the opening 9 is made at the level of the lower part of the body 1a of the mixer 1, in a wall 10 which separates compartment A from compartment B.
  • the opening 9 has a shape of crown section which runs approximately three-quarters of the lower periphery of the body 1a of the mixer 1.
  • the opening 9 presents the advantage of being able to be partially closed at by means of a plate 11 of shape complementary to that of said opening.
  • a guide rail (not shown), formed on more than half of the periphery of the body 1a of the mixer 1, makes it possible to slide the plate 11 along the opening 9. This operation is carried out manually by the user by appropriate means, prior to the treatment of the waste and / or during the treatment thereof.
  • compartment B has a greater length than that of compartment A, for example equal to 3.30 m.
  • the waste and the alkaline reagent advantageously continue to be mixed in compartment B, by means of a shaft 12 provided with blades 12a, for example thirteen in number, whose shape and arrangement are, in the embodiment shown here, identical to those of the blades 7a.
  • the shaft 12 is driven in rotation independently of the shaft 7, by a motor M2 having a variable speed V2 of, for example, between 18 and 84 rpm.
  • V2 variable speed of, for example, between 18 and 84 rpm.
  • the temperature of the mixture is maintained under the effect of the agitation produced by the rotation of the shaft 12, the user varying the speed V2 of this shaft in small proportions so as not only to respect the predetermined residence time t2 for hygienization, but also to avoid destructuring the mixture.
  • Such treatment of the waste therefore proves to be particularly economical since the presence of heating elements inside the body 1a of the mixer 1 is no longer justified.
  • the economy is also notable from the point of view of the consumption of alkaline reagent. In fact, the user will more easily opt for a longer residence time t2 in favor of a smaller quantity of alkaline reagent.
  • the continuation of the waste / alkaline reagent mixture in compartment B also proves to be advantageous when the desired result of the treatment is physical stabilization, for example physical stabilization by adding lime to a mud from a site, where the mixture must reach a predetermined cohesion, in order to be able to keep this mud in a heap. Thanks mainly to the shape and arrangement of the blades 12a and the possibility of varying the speed V2 in small proportions, it is possible to further homogenize the mud / lime mixture in compartment B without destroying it.
  • the speed V2 will always be adjusted so as to be less than or equal to the speed V1 in the major goal of avoiding the destructuring of waste.
  • the waste / alkaline reagent mixture is extracted by an evacuation chute 13 disposed at the tail of the mixer 1.
  • This chute 13 has the advantage of having an adjustable passage section, in order to be able to decrease or increase as the case may be. residence time t2 of the mixture.
  • the doors 14 and 16 fixed to the body 1a of the mixer 1 for example by bolts, respectively allow access from below. compartments A and B.
  • an additional pipe 5 ′ is arranged in the vicinity of the pipe 5, in the case where the treatment of the waste requires an additional additive in addition to the reagent alkaline, this additive can for example be an inert additive.
  • conduits 18 are arranged on the top of the body 1a of the mixer 1 so as to extract the fumes which are liable to be released during mixing in compartment A and or in compartment B. This makes it possible to avoid the creation of an atmosphere confined inside the body 1a of the mixer 1, which could have an unfavorable influence on the result of the treatment by causing significant differences between the measured values of the parameters- cohesion or index bearing immediate and / or pH and / or temperature and / or residence time of the mixture and the predetermined values of these parameters.
  • nozzles 18 ' are arranged on the body 1a of the mixer 1, in the lower part of that -ci, and are adapted to be connected respectively to measurement sensors (not shown).
  • a circuit for circulating the fumes can be provided.
  • the latter consists of a pump 19 intended to extract the fumes, the inlet of which is connected to the discharge conduit 18 closest to the discharge chute 13 of the waste / alkaline reagent mixture.
  • the outlet of the pump 19 is connected to the inlet of a mist treatment device 20.
  • This comprises a first outlet 20a, at the level of which the condensates are collected.
  • This also includes a second outlet 20b which is connected to the duct 18 arranged at the head of compartment B.
  • a particularly advantageous embodiment of the process according to the invention consists in very strictly controlling the parameters of the waste / alkaline reagent mixture, even if the properties of the latter tend to vary, with a view to correctly dosing the alkaline reagent to be added even from the start of the treatment.
  • a control of the “cohesion” parameter of a sludge from a treatment plant, in the context of obtaining its physical stabilization, has been described in document BE-A-09800524.
  • the method according to the invention which has the result of obtaining physical stabilization and / or chemical stabilization and / or biological stabilization and / or hygienization, depending on the type of waste to be treated, must make it possible to control, in in addition to the “cohesion” parameter, which will be designated subsequently by C, other parameters such as the “immediate bearing index”, “pH” parameters,
  • Temporal and “residence time” which will be designated subsequently by IPI, pH, ⁇ and t1 and / or t2 respectively.
  • the IPI parameter covers substantially the same notion as the C parameter.
  • the latter will choose to control one or more other of these two parameters.
  • the following table makes it possible to make the link between the result that the user seeks to obtain by the method according to the invention and the number and type of predetermined parameters.
  • the waste to be treated is characterized.
  • the user will determine one or more specific functions for the waste.
  • the user determines the direct function which exists between the pH of the waste and the level of alkaline reagent.
  • FIG. 6 gives an example of a pH-rate function of alkaline reagent established for several types of sludge from treatment plants treated with lime.
  • the user determines, depending on the nature of the waste to be treated and the final objective of the treatment, that is the direct function which exists between the cohesion and the dry matter of the waste to be treated.
  • FIG. 7 gives an example of a cohesion-dry matter function established for a dehydrated sludge coming from an urban water treatment plant.
  • FIG. 8 gives an example of an index function carrying immediate-natural water content (which is the complement to 100% of the dry matter) -alcoholic reagent rate for a plastic silt treated with quicklime.
  • C ms is the specific heat of the waste expressed in KJ / kgMS
  • P is the proportion (expressed in%) of alkaline reagent likely to transform during mixing with the waste.
  • V m * 60 t k * - (II)
  • V rm is the average filling volume of the mixer expressed in m 3 ,
  • V ⁇ or 2 is the speed of rotation of the shafts 7 or 10 of the mixer 1 expressed in rpm.
  • Measuring devices 21, 22, 23, 24 and 25 are intended to determine respectively before the treatment of the waste, the initial cohesion d, the initial immediate index IPIj, the pH initiai pHj, the initial temperature ⁇ of the waste to be treated and the initial residence time t1j and / or t2j.
  • the determination of cohesion can be made using a texturometer, a scissometer, a penetrometer or the like.
  • the determination of the immediate bearing index is made by a device meeting the standard NFR 94078.
  • the determination of the pH and the temperature is carried out by completely conventional devices, such as a pH meter and a thermometer respectively.
  • the measurement of the residence times t1 and t2 is carried out using a tracer (for example the iron filings) which are passed through the body 1a of the mixer 1 and the duration of passage in the compartments A and B is measured.
  • a control device 27 also mentioned in this document, such as for example a computer, receives the information from the devices 21 to 25.
  • This device has a memory, a definition or the like to represent the functions illustrated in FIGS. 6 to 8 and to store equations I and II.
  • This memory also stores a third equation III which makes it possible to obtain the dry matter content from the cohesion - dry matter function of FIG. 7. Equation III is as follows:
  • MS ob j is the predetermined dry matter content of the waste / alkaline reagent mixture after treatment, expressed in% by mass.
  • the control device 27 calculates at using the equation
  • the user fixes a predetermined value C 0b j or IP j, and from the functions represented in FIGS. 7 or 8 and from equation III, the apparatus 27 deduces therefrom a value of alkaline reagent rate or IPI 0 bj, O or IP).
  • the user fixes a predetermined value pH 0 bj, and on the basis of the function represented in FIGS. 6, the device 27 deduces therefrom a value of rate of alkaline reagent tcobpf ⁇ Hj, pHobj).
  • the user sets at most three predetermined values ⁇ 0bj , t1 0b j and / or t2 0b j, and from equations I and II, the device
  • the apparatus 27 determines the maximum value among the predetermined values of rate of alkaline reagent, obtained for physical stabilization, and the predetermined values of alkaline reagent rate obtained for hygienization.
  • the apparatus 27 controls the motor 6a which rotates the dosing screw 6, as a function of the dose of alkaline reagent required per kg of dry matter of waste to be treated and as a function of the flow rate of dry matter of waste to be treated.
  • the apparatus 27 also controls the motors M1 and M2 as a function of the values V1 0b j and V2 0bj obtained by equation II. As shown in Figure 1, measuring devices
  • the devices 28 to 32 are not absolutely necessary but nevertheless make it possible to obtain a finer control of the parameters C or IPI, pH, ⁇ and t1 and / or t2 to arrive with more efficiency and certainty at the predetermined values C ob j or IPI ob j, pH o j, ⁇ ob j and t1 0bj and / or t2 0 bj.
  • the following table makes it possible to make the link between the result that the user seeks to obtain by the method according to the invention and the minimum number, as well as the type, of parameters to be checked.
  • Signals are sent respectively by these measuring devices to the control device 27 which controls the flow rate of alkaline reagent added in the mixer 1 and the speeds V1 and V2 of the motors M1 and M2. If the said values measured respectively by the apparatuses 28 to 32 deviate from the predetermined values by more or less a preset threshold value, the apparatus 27 determines, in the same manner as previously, values of the rate of alkaline reagent as a function of the measured values Cm or IPI m , pH m , ⁇ m . Based on these new rate values, the dose of alkaline reagent per kg of dry matter to be treated is then automatically modified by an appropriate factor, as are the speeds V1 and or V2.
  • the apparatus 27 determines a first value of the alkaline reactant level which is function of d or IPI, and of C m or IPI m , as well as a second value of rate of alkaline reagent which is function of pHi and pH m . Then, in a second step, the apparatus 27 determines the average of these two values to obtain a single level of alkaline reagent.
  • the device 27 controls the pump 19 and the motors M1 and M2, so as to regulate the fume extraction rate.
  • an inert additive such as calcium carbonate, can be added to the waste to be treated in the mixer 1, in addition to the alkaline reagent. This inert additive can be added to compartment A by line 5 ′ shown in FIGS. 1 to 3 or to compartment B by another line (not shown).
  • the inert additive coming for example from a hopper 33, can be introduced by a metering device 34 driven by a motor 34a whose speed of rotation is controlled by a control device 35 receiving signals from measuring devices, of the same type as the devices 21 to 25, and from the flow meter 26 and / or a secondary flow meter.
  • the measured values C m or IPI'm, ⁇ 'm, pH'm, t1 ' m and / or t2' m relating to the waste / alkaline reagent / inert additive mixture, are determined respectively by the devices 28 to 32. Signals are sent respectively by these measuring devices to the device 35 for controlling the flow of inert additive.
  • the inert additive flow control device automatically modifies the dose of inert additive per kg of dry matter to be treated by an appropriate factor, as well as the speed V2 of the motor M2.
  • lime, cooked dolomite, cement, fly ash, hydraulic binders, slag can be used. and mixtures thereof.
  • inert additive to be used optionally simultaneously with the reagent or after use of the reagent mention may be made of calcium, magnesium and potassium carbonates, said carbonates being in the form of ground rocks, grains or powder, sand, cellulosic fibers, paper fibers, crushed mineral rocks, silicates, aluminosilicates, crushed or grain phosphates, crushed or powdered or grain nitrates, iron filings, sawdust wood, etc. and mixtures thereof.
  • the amount of additive used advantageously corresponds to less than 25% by weight of the amount of reagent used.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement de déchets (D) par ajout d'une quantité d'au moins un réactif alcalin (R) comprenant les étapes consistant à fournir en continu le déchet à traiter dans un mélangeur (1), ajouter en continu au déchet à traiter une quantité dosée d'au moins un réactif alcalin, mélanger intimement et en continu pendant un temps donné le déchet et ledit au moins un réactif alcalin et, dans le même temps, transporter le mélange ainsi obtenu à travers le mélangeur, puis extraire en continu ce mélange hors du mélangeur, caractérisé en ce que durant l'étape de mélange, le déchet et le réactif alcalin sont mélangés successivement à une première vitesse (V1), pendant un premier temps de séjour (t1), et à une seconde vitesse (V2) qui est inférieure ou égale à la première vitesse (V1), pendant un second temps de séjour (t2) qui est supérieur au temps (t1).

Description

TRAITEMENT DE DECHETS PAR AJOUT D 'AU MOINS UN REACTIF ALCALIN
L'invention concerne un procédé de traitement de déchets comprenant les étapes consistant à fournir en continu le déchet à traiter dans un mélangeur, ajouter en continu au déchet à traiter une quantité dosée d'au moins un réactif alcalin, mélanger intimement et en continu le déchet et ledit au moins un réactif alcalin pendant un temps de séjour donné et, dans le même temps, transporter le mélange ainsi obtenu à travers le mélangeur, puis extraire en continu le mélange déchet-réactif alcalin hors du mélangeur.
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprenant un mélangeur comportant un corps percé d'une première ouverture pour l'introduction du déchet à traiter, d'une seconde ouverture pour l'introduction d'au moins un réactif alcalin et d'une troisième ouverture pour l'extraction du mélange déchet-réactif alcalin, un moyen de mélange intime du déchet et dudit au moins un réactif alcalin qui est disposé à l'intérieur du mélangeur et qui sert de moyen de convoyage du mélange déchet-réactif alcalin en direction de l'ouverture d'extraction du mélangeur.
A l'heure actuelle, ce procédé est particulièrement utilisé pour le traitement des déchets du type boues résiduaires. Celles-ci proviennent en général de stations d'épuration traitant des eaux usées urbaines ou industrielles, de fosses septiques et d'autres installations similaires pour le traitement des eaux usées. Ce procédé, que l'on appelle couramment chaulage, présente l'avantage d'être économique et de répondre aux exigences liées à la protection de l'environnement en permettant d'obtenir en fonction des objectifs fixés ( c'est à dire recyclage à caractère industriel ou agricole ou bien mise en décharge pour les déchets ultimes) : la stabilisation biologique de la boue par blocage de sa fermentation, sa stabilisation chimique (inertage) par précipitation de la plupart des éléments-traces métalliques, sa stabilisation physique (structuration) par assèchement, sa valorisation (par exemple en epandage agricole) par enrichissement en calcium et magnésium et son hygiénisation par destruction des micro-organismes pathogènes (DEWANDRE et al. Le chaulage des boues. L'eau, l'industrie, les nuisances, 1994, 174, 46-48). Le document WO 96/09991 décrit un tel procédé ainsi qu'un appareil pour sa mise en oeuvre. Le procédé comprend les étapes consistant à fournir de la boue en continu, mélanger la boue avec au moins un additif alcalin (tel que par exemple de la chaux hydratée, de la chaux vive, de la chaux dolomitique ou analogue) proportionnellement à la boue, de telle sorte que la réaction ainsi provoquée entraîne l'augmentation de la température du mélange jusqu'à un niveau minimal désiré et l'augmentation du pH du mélange jusqu'à un niveau minimal désiré, prévoir une chambre de pasteurisation ayant au moins une ouverture d'entrée et au moins une ouverture de déchargement, amener en continu le mélange boue-additif alcalin vers l'ouverture d'entrée de la chambre de pasteurisation, transporter le mélange en continu à travers la chambre de pasteurisation sans agitation importante du mélange de telle sorte qu'il ne devienne pas plus aqueux, le mélange étant enfermé dans la chambre de pasteurisation pendant un temps de séjour désiré et les germes pathogènes nocifs de la boue étant sensiblement détruits, et décharger le mélange par l'ouverture de déchargement de la chambre de pasteurisation.
L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend principalement un mélangeur 40, dans lequel sont mélangés la boue et l'additif alcalin et dans lequel est transporté le mélange obtenu, et une chambre de pasteurisation 50 dans laquelle le mélange est maintenu à une température déterminée pendant une durée déterminée. Plus précisément, le mélangeur 40 est constitué par une enceinte de forme allongée, disposée parallèlement au sol, qui est munie de deux ouvertures 41 et 46 pour l'introduction respective de la boue et de l'additif alcalin et d'une ouverture 43 de sortie du mélange boue-additif alcalin. Le mélange de la boue et de l'additif alcalin est assuré par deux vis de mélange 42, 44 qui permettent en même temps d'amener le mélange obtenu vers l'ouverture de sortie 43 du mélangeur 40. Après avoir traversé cette ouverture, le mélange boue-additif alcalin pénétre dans la chambre de pasteurisation 50 par une ouverture 52 pratiquée dans celle-ci. La chambre de pasteurisation 50 est constituée d'une enceinte fermée 51 de forme allongée, de préférence calorifugée, munie d'un fond mobile 53 qui est actionné par un moteur 62 et sur lequel est transporté le mélange boue-additif alcalin en direction d'une ouverture 54 de déchargement du mélange pratiquée dans l'enceinte 51. Des éléments de chauffage 66 sont agencés dans la chambre 50 pour permettre au mélange boue-chaux d'atteindre la température prévue lorsque la chaleur dégagée par la réaction produite dans le mélangeur n'est pas suffisante.
L'inconvénient majeur de ce procédé réside dans les pertes thermiques importantes engendrées à partir du moment où le mélange de la boue et de l'additif alcalin cesse, c'est à dire lors du passage du mélange boue-additif alcalin entre le mélangeur 40 et la chambre de pasteurisation
50 et lors de son déplacement dans la chambre 50. De plus, la présence des éléments de chauffage 66 dans la chambre 50 rend le procédé coûteux en énergie.
Un autre inconvénient de ce procédé, et des autres procédés de traitement de boues en général, est qu'il nécessite un dispositif spécialement conçu pour sa mise en oeuvre, qui ne convient pas pour traiter d'autres déchets. En particulier, ce type de dispositif ne convient pas pour traiter :
- les boues de curage et de dragage de réseaux, canaux, ports, littoral, etc..
- les boues issues de chantiers (forage, tunnel, injection de sols, etc.);
- les boues issues de procédés industriels (carrières, aciéries, hydrocarbures, etc..) et agricoles (fientes, lisiers, etc.); - les terres polluées (friches industrielles, points noirs, etc.);
- les déblais terreux, tels que par exemple les déblais de tranchée. De tels déchets sont, certes, traités respectivement en utilisant un procédé de chaulage, mais les étapes de ce procédé, ainsi que les dispositifs de mise en oeuvre de ce procédé, sont variables d'un type de déchets à l'autre et d'un résultat voulu de traitement à l'autre. La présente invention a donc essentiellement pour but de fournir un procédé et un dispositif de traitement de déchets, du type définis respectivement dans le préambule de la revendication 1 et de la revendication 9, qui soient capables de traiter de manière efficace, simple et économique, aussi bien les boues, les terres ou les déblais tels que mentionnés ci-dessus, ceci afin d'obtenir un résultat fixé au début du traitement, tel que l'obtention d'une stabilisation biologique, stabilisation chimique, stabilisation physique ou hygiénisation du déchet.
A cet effet, le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce qu'à l'étape c), le mélange s'effectue successivement à une première vitesse, pendant un premier temps de séjour, et à une seconde vitesse qui est inférieure ou égale à la première vitesse, pendant un second temps de séjour qui est supérieur au premier temps de séjour.
A cet effet, le dispositif selon la présente invention est caractérisé en ce que le corps du mélangeur comporte un premier et un deuxième compartiment communicant entre eux par une ouverture réglable, à travers lesquels s'étend le moyen de mélange et dans lesquels le moyen de mélange fonctionne respectivement à une première vitesse, pendant un premier temps de séjour, et à une seconde vitesse, qui est inférieure ou égale à la première vitesse, pendant un second temps de séjour qui est supérieur au premier temps de séjour.
De manière avantageuse, les déchets traités par le procédé selon l'invention sont choisis parmi le groupe comprenant les boues issues de traitement d'eau, les boues de curage et de dragage, les boues issues de chantiers, les boues issues de procédés industriels et agricoles, les terres polluées et les déblais terreux.
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé comprend : - avant le traitement, un étalonnage du déchet à traiter comportant une détermination d'au moins une fonction spécifique pour ce déchet, choisie parmi les fonctions spécifiques reliant les valeurs de cohésion, teneur en matière sèche et taux de réactif alcalin propres à celui-ci, les valeurs de pH et taux de réactif alcalin propres à celui-ci, les valeurs de température, teneur en matière sèche et taux de réactif alcalin propres à celui-ci, les valeurs d'indice portant immédiat, teneur en matière sèche et taux de réactif alcalin propres à celui-ci, ainsi que la fonction spécifique reliant les valeurs de temps de séjour et de vitesse propres au mélange de ce déchet avec la quantité dudit au moins un réactif alcalin, ainsi qu'une sélection d'au moins une valeur prédéterminée choisie parmi les valeurs de cohésion, d'indice portant immédiat, de pH, de température du mélange et de temps de séjour dans le mélangeur; - avant ou pendant l'étape a), une mesure d'au moins une valeur choisie parmi les valeurs de cohésion, d'indice portant immédiat, de pH et de température du déchet;
- pendant l'étape b), un dosage de la quantité dudit au moins un réactif alcalin, à l'aide de ladite au moins une fonction spécifique, pour obtenir une desdites valeurs prédéterminées pour le mélange;
- pendant l'étape c), un réglage desdites vitesses, sur la base d'au moins une valeur choisie parmi la valeur de cohésion mesurée, d'indice portant immédiat mesurée et de température prédéterminée, pour respecter la valeur de temps de séjour prédéterminée du mélange. Ce procédé permet de traiter des déchets dont les propriétés ne sont pas connues au début du traitement. Par un étalonnage préalable facile à exécuter, on peut par mesures successives établir une ou plusieurs des cinq courbes étalons du déchet qui illustrent respectivement sa propre fonction cohésion - matière sèche, indice portant immédiat - matière sèche - taux de réactif alcalin, pH - taux de réactif alcalin, température -matière sèche - taux de réactif alcalin, et la fonction temps de séjour - vitesse propre au mélange déchet / réactif alcalin. En fonction du résultat de traitement que s'est fixé l'utilisateur, l'une ou plusieurs de ces fonctions seront alors utilisées, ce qui permettra de tenir compte de manière simple des variations de cohésion et/ou indice portant immédiat et/ou de pH et/ou de température et/ou de temps de séjour correspondant au mélange déchet / réactif alcalin.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront au cours de la description qui va suivre d'une forme d'exécution donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente d'une manière schématique un mode de réalisation du procédé selon l'invention;
- la figure 2 est une vue de côté du dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention;
- la figure 3 est une vue de dessus du dispositif représenté sur la figure 2;
- la figure 4 est une vue en perspective agrandie de deux pales agencées successivement sur l'un des arbres disposés dans le mélangeur du dispositif représenté sur la figure 2;
- la figure 5 est une vue en coupe, selon la ligne V-V, du mélangeur du dispositif de la figure 2, avec un arrachement montrant l'ouverture permettant de faire communiquer les compartiments du mélangeur;
- la figure 6 illustre la fonction pH - taux de réactif alcalin établie pour plusieurs types de boues donnés;
- la figure 7 illustre la fonction cohésion - matière sèche pour un type de boue donné;
- la figure 8 illustre la fonction indice portant immédiat - eau naturelle - taux de réactif alcalin pour un limon plastique traité avec de la chaux vive;
En référence aux figures 1 à 3, un déchet à traiter D, tel que par exemple une boue résiduaire, provenant par exemple d'une trémie (non représentée), est introduit en continu dans le corps longitudinal 1a, de préférence calorifuge, d'un mélangeur 1 , au moyen d'une conduite 2 disposée en tête de celui-ci. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, le mélangeur 1 est disposé parallèlement au sol au moyen d'un socle 3. Au moins un réactif alcalin R, provenant par exemple d'un silo 4, de préférence de la chaux vive de granulométrie avantageusement inférieure à 5 mm (en particulier de 0,05 mm à 3 mm), est ajouté en continu au déchet D dans le corps 1 a du mélangeur 1 par une conduite 5 qui est agencée, de préférence, à proximité de la conduite 2 pour que le mélange déchet / réactif alcalin se fasse dès le début du traitement. En sortie du silo 4, la quantité ajoutée de réactif alcalin est dosée au moyen d'un doseur 6 (par exemple un système comprenant une vis sans fin entraînée par un moteur 6A). Pendant un premier temps de séjour t1 qui est fonction de la nature physico-chimique du déchet à traiter (cohésion ou indice portant immédiat, pH, etc.), ie réactif alcalin et le déchet sont mélangés dans un premier compartiment A du mélangeur 1 , lequel a par exemple une longueur de 0,9 m. Ce mélange est effectué au moyen d'un arbre 7 qui est disposé dans l'axe longitudinal central X du corps 1 a du mélangeur 1 , à l'intérieur du compartiment A, et qui est entraîné en rotation par un moteur M1 ayant une vitesse variable V1 comprise, de préférence, entre 12,8 et 77T/mn. L'arbre 7 comprend plusieurs pales 7a, par exemple au nombre de cinq (figure 2), qui sont reliées à celui-ci respectivement par des bras 8 fixés, par exemple boulonnés, sur l'arbre 7, perpendiculairement à celui-ci.
Comme on peut mieux le voir sur la figure 4, les pales 7a ont une forme et une position particulièrement adaptées pour favoriser la séparation du déchet en fines particules, dans le but de faciliter le contact intime avec les grains de réactif alcalin simultanément dispersés. A cet effet, chaque pale 7a comporte deux pans P et P' de forme sensiblement triangulaire, qui sont disposés de part et d'autre d'une ligne L de direction perpendiculaire au bras 8. Les pans P et P' sont, en outre, symétriques par rapport à un plan contenant la ligne L et il est fait en sorte que chaque pale 7a ait sa concavité tournée vers l'extérieur du corps 1a du mélangeur 1. En référence à la figure 2, les pales 7a se succèdent sur l'arbre 7 avec un décalage angulaire de 90°. Comme on peut mieux le voir sur la figure 4, une pale 7a sur deux est équipée d'un élément de véhiculement P" de forme sensiblement rectangulaire. Cet élément, qui n'est pas obligatoire, peut être fixé également sur toutes les pales, sur une pale sur trois, etc. et avoir des dimensions différentes. Tout dépend en fait de la nature du déchet à traiter. L'élément P" est fixé, par exemple boulonné, sur un des pans d'une pale 7a sur deux, en étant légèrement incliné par rapport à ce dernier. Dans la forme d'exécution représentée sur la figure 4 où le déchet à traiter a une consistance pâteuse, l'élément P" est fixé sur le pan P' de la pale 7a qui est, par rapport au pan P, le pan le plus proche de la queue du mélangeur 1. Ainsi disposés, chaque élément P" permet d'augmenter la poussée du mélange vers la queue du mélangeur 1. Dans le cas où le mélange aurait une consistance fluide, les éléments P" seront bien entendu fixés sur les pans disposés le plus près de la tête du mélangeur 1 , c'est à dire, ici, les pans P associés à une pale 7a sur deux. De par leur forme et leur disposition sur l'arbre 7, les pales 7a présentent l'avantage de convenir au mélange, avec au moins un réactif alcalin, de tous les types de déchets qui ont été mentionnés plus haut, sans craindre d'être endommagées, par exemple par un gros caillou qui pourrait être contenu dans un déblai de chantier.
Une fois le temps t1 écoulé, le mélange déchet / réactif alcalin est transporté en continu, sous l'effet de la rotation de l'arbre 7, dans un second compartiment B du corps 1a du mélangeur 1 , qui est adjacent au compartiment A, par une ouverture 9 telle que représentée en détail sur la figure 5. Grâce à cette ouverture, aucune perte thermique ne peut être engendrée au moment du passage du mélange entre les compartiments A et B.
Comme on peut le voir sur la figure 5, l'ouverture 9 est pratiquée au niveau de la partie inférieure du corps 1a du mélangeur 1 , dans une paroi 10 qui sépare le compartiment A du compartiment B. L'ouverture 9 a une forme de tronçon de couronne qui longe environ les trois-quarts de la périphérie inférieure du corps 1 a du mélangeur 1. Dans le but de réguler le débit du mélange déchet / réactif alcalin à l'intérieur du mélangeur 1 , l'ouverture 9 présente l'avantage de pouvoir être obturée partiellement au moyen d'une plaque 11 de forme complémentaire à celle de ladite ouverture. Un rail de guidage (non représenté), formé sur plus de la moitié de la périphérie du corps 1a du mélangeur 1 , permet de faire coulisser la plaque 11 le long de l'ouverture 9. Cette opération est effectuée manuellement par l'utilisateur par des moyens appropriés, préalablement au traitement du déchet et/ou au cours du traitement de celui-ci.
En référence à nouveau aux figures 1 à 3, on note que le compartiment B a une longueur plus importante que celle du compartiment A, par exemple égale à 3,30m. Pendant un second temps de séjour t2 supérieur au temps de séjour t1 , le déchet et le réactif alcalin continuent avantageusement d'être mélangés dans le compartiment B, au moyen d'un arbre 12 muni de pales 12a, par exemple au nombre de treize, dont la forme et la disposition sont, dans la forme d'exécution représentée ici, identiques à celles des pales 7a. L'arbre 12, de section inférieure à celle de l'arbre 7, traverse les deux compartiments A et B. Il comporte un tronçon
12b, dépourvu de pales, qui est relié coaxialement à l'arbre 7 par des moyens d'accouplement appropriés, connus de l'homme du métier. L'arbre 12 est entraîné en rotation indépendamment de l'arbre 7, par un moteur M2 ayant une vitesse variable V2 comprise, par exemple, entre 18 et 84 T/mn. Le fait de poursuivre le mélange du déchet / réactif alcalin dans le compartiment B présente un intérêt dans le cadre notamment de l'obtention d'une hygiénisation dudit mélange, où la température, le pH et le temps de séjour du mélange doivent atteindre respectivement des niveaux prédéterminés. Ainsi, il est possible de conserver un bon échange thermique entre le déchet et le réactif alcalin, sans déstructurer le mélange.
La température du mélange est maintenue sous l'effet de l'agitation produite par la rotation de l'arbre 12, l'utilisateur faisant varier la vitesse V2 de cet arbre dans des proportions faibles pour, non seulement respecter le temps de séjour prédéterminé t2 pour l'hygienisation, mais également pour éviter de déstructurer le mélange. Un tel traitement du déchet s'avère donc particulièrement économique puisque la présence d'éléments chauffants à l'intérieur du corps 1a du mélangeur 1 ne se justifie plus. L'économie est également notable du point de vue de la consommation de réactif alcalin. En effet, l'utilisateur optera plus facilement pour un temps de séjour t2 plus long en faveur d'une quantité de réactif alcalin moins importante.
La poursuite du mélange déchet / réactif alcalin dans le compartiment B s'avère également intéressante lorsque le résultat souhaité du traitement est une stabilisation physique, par exemple la stabilisation physique par ajout de chaux d'une boue provenant d'un chantier, où le mélange doit atteindre une cohésion prédéterminée, ceci afin de pouvoir faire tenir cette boue en tas. Grâce principalement à la forme et à la disposition des pales 12a et à la possibilité de faire varier la vitesse V2 dans des proportions faibles, il est possible d'homogénéiser davantage le mélange boue/chaux dans le compartiment B sans pour cela le déstructurer.
En tout état de cause, quel que soit le résultat final du traitement souhaité par l'utilisateur (stabilisation biologique, physique, chimique ou encore hygiénisation), la vitesse V2 sera toujours réglée de manière à être inférieure ou égale à la vitesse V1 dans le but majeur d'éviter la déstructuration du déchet.
Lorsque le mélange a atteint l'un ou plusieurs des paramètres choisis parmi le pH, la température, la cohésion ou indice portant immédiat et le temps de séjour qui sont fixés par l'utilisateur en fonction du résultat final de traitement qu'il souhaite obtenir, le mélange déchet / réactif alcalin est extrait par une goulotte d'évacuation 13 disposée en queue du mélangeur 1. Cette goulotte 13 présente l'avantage d'avoir une section de passage réglable, afin de pouvoir diminuer ou augmenter selon le cas, le temps de séjour t2 du mélange.
Afin que l'utilisateur puisse accéder facilement à l'intérieur du corps 1a du mélangeur 1 , dans le cas notamment de l'entretien ou de la maintenance de ce dernier, il est prévu, comme cela est représenté sur la figure 2, plusieurs portes de visite, par exemple quatre portes 14, 15, 16 et
17. Les portes 14 et 16, fixées sur le corps 1a du mélangeur 1 par exemple par des boulons, permettent respectivement l'accès par le dessous des compartiments A et B. Les portes 15 et 17, quant à elles, de préférence articulées par rapport au corps 1a du mélangeur 1 , permettent l'accès par côté des compartiments A et B, respectivement au niveau de l'emplacement de l'ouverture 9 et de la queue du corps 1a du mélangeur 1. En référence aux figures 1 à 3, une conduite supplémentaire 5' est agencée au voisinage de la conduite 5, dans le cas où le traitement du déchet nécessite un additif supplémentaire en complément du réactif alcalin, cet additif pouvant être par exemple un additif inerte. Plusieurs conduits 18 sont agencés sur le dessus du corps 1 a du mélangeur 1 de manière à extraire les buées qui sont susceptibles de se dégager lors du mélange dans le compartiment A et ou dans le compartiment B. Cela permet d'éviter la création d'une atmosphère confinée à l'intérieur du corps 1 a du mélangeur 1 , laquelle pourrait avoir une influence défavorable sur le résultat du traitement en provoquant des écarts importants entre les valeurs mesurées des paramétres- cohésion ou indice portant immédiat et/ou pH et/ou température et/ou temps de séjour- du mélange et les valeurs prédéterminées de ces paramètres. Afin de pouvoir mesurer les paramètres (cohésion ou indice portant immédiat, pH, etc.) du mélange déchet / réactif alcalin en cours de traitement, plusieurs piquages 18' sont agencés sur le corps 1 a du mélangeur 1 , dans la partie inférieure de celui-ci, et sont adaptés pour être reliés respectivement à des capteurs de mesure (non représentés). Comme on peut le voir sur la figure 1 , on peut prévoir un circuit de circulation des buées. Ce dernier est constitué d'une pompe 19 destinée à extraire les buées, dont l'entrée est reliée au conduit d'évacuation 18 le plus proche de la goulotte d'évacuation 13 du mélange déchet / réactif alcalin. La sortie de la pompe 19 est reliée à l'entrée d'un dispositif de traitement de buées 20. Celui-ci comporte une première sortie 20a, au niveau de laquelle sont recueillis les condensats. Celui-ci comporte également une deuxième sortie 20b qui est reliée au conduit 18 agencé en tête du compartiment B. Ainsi, l'air résultant du traitement de la buée peut être remis en circulation dans ie compartiment B. Bien évidemment et si cela s'avère nécessaire, l'air peut aussi être remis en circulation dans le compartiment A, comme cela est représenté en pointillé sur la figure 1.
Une forme d'exécution particulièrement avantageuse du procédé selon l'invention consiste à contrôler de manière très stricte les paramètres du mélange déchet / réactif alcalin, même si les propriétés de celui-ci ont tendance à varier, en vue de doser correctement le réactif alcalin à ajouter et cela même depuis le début du traitement.
Un contrôle du paramètre « cohésion » d'une boue de station d'épuration, dans le cadre de l'obtention de sa stabilisation physique, a été décrit dans le document BE-A-09800524. Le procédé selon l'invention, qui a pour résultat d'obtenir une stabilisation physique et/ou une stabilisation chimique et/ou une stabilisation biologique et/ou une hygiénisation, en fonction du type de déchets à traiter, doit permettre de contrôler, en plus du paramètre « cohésion » que l'on désignera par la suite par C, d'autres paramètres tels que les paramètres « indice portant immédiat », « pH »,
« température » et « temps de séjour » que l'on désignera respectivement par la suite par IPI, pH, Θ et t1 et/ou t2. Le paramètre IPI recouvre sensiblement la même notion que le paramètre C. En fonction du type de déchets et de l'objectif final (recyclage ou mise en décharge) désiré par l'utilisateur, ce dernier optera pour le contrôle de l'un ou l'autre de ces deux paramètres. Le tableau suivant permet de faire le lien entre le résultat que l'utilisateur cherche à obtenir par le procédé selon l'invention et le nombre et le type de paramètres prédéterminés.
Figure imgf000014_0001
Dans ce procédé, soit les propriétés du déchet sont connues, soit, par des tests préalables en laboratoire, on caractérise le déchet à traiter. Dans ce dernier cas, en fonction du résultat souhaité du procédé, l'utilisateur va déterminer une ou plusieurs fonctions spécifiques au déchet. Dans le cas de l'obtention d'une stabilisation biologique, l'utilisateur détermine la fonction directe qui existe entre le pH du déchet et le taux de réactif alcalin. La figure 6 donne un exemple d'une fonction pH-taux de réactif alcalin établie pour plusieurs types de boues de station d'épuration traitées avec de la chaux. Dans le cas de l'obtention d'une stabilisation physique, l'utilisateur détermine, selon la nature du déchet à traiter et l'objectif final du traitement, soit la fonction directe qui existe entre la cohésion et la matière sèche du déchet à traiter, soit la fonction directe qui existe entre l'indice portant immédiat, la matière sèche du déchet à traiter et le taux de réactif alcalin. La figure 7 donne un exemple d'une fonction cohésion-matière sèche établie pour une boue déshydratée venant d'une station d'épuration d'eau urbaine. La figure 8 donne un exemple d'une fonction indice portant immédiat-teneur en eau naturelle (qui est le complémentaire à 100% de la matière sèche)-taux de réactif alcalin pour un limon plastique traité par de la chaux vive.
Dans le cas d'une stabilisation chimique, l'utilisateur détermine la fonction représentée sur la figure 6.
Dans le cas d'une hygiénisation, L'utilisateur détermine la fonction directe qui existe entre la température et le taux de réactif alcalin à l'aide de l'équation I suivante :
Δθ = U5 l Pt'MS' (I)
4.184(1 - MS, ) + Cms MS, + 0,89 tc MS, où Δθ est exprimée en °C, tc est le taux de réactif alcalin exprimé en % massique par rapport à la matière sèche du déchet, MSi est la teneur en matière sèche du déchet avant traitement exprimée en % massique et déterminée par la fonction représentée soit sur la figure 7, soit sur la figure 8, soit par mesure directe,
Cms est la chaleur massique du déchet exprimée en KJ/kgMS, P est la proportion (exprimée en %) de réactif alcalin susceptible de se transformer au cours du mélange avec le déchet.
En plus de cette fonction, l'utilisateur détermine la relation directe qui existe entre les temps de séjour t1 et t2 et respectivement les vitesses de rotation V1 et V2 des arbres 7 et 12. Cette relation est obtenue par l'équation II suivante :
Vm * 60 t=k* — (II)
0 υ' 0υ7/5J T y \ o l où t est le temps de séjour en minutes, k est le coefficient spécifique en fonction de la cohésion ou indice portant immédiat du déchet à traiter, obtenu par étalonnage,
Vrm est le volume de remplissage moyen du mélangeur exprimé en m3,
Vι ou 2 est la vitesse de rotation des arbres 7 ou 10 du mélangeur 1 exprimée en T/mn. Des appareils de mesure 21 , 22, 23, 24 et 25 sont destinés à déterminer respectivement avant le traitement du déchet, la cohésion initiale d, l'indice portant immédiat initial IPIj, le pH initiai pHj, la température initiale θι du déchet à traiter et le temps de séjour initial t1j et/ou t2j. La détermination de la cohésion peut être faite à l'aide d'un texturometre, un scissometre, un pénétromètre ou analogue. La détermination de l'indice portant immédiat est faite par un appareil répondant à la norme NFR 94078. La détermination du pH et de la température est effectuée par des appareils tout à fait classiques, tels que respectivement un pHmètre et un thermomètre. Enfin, la mesure des temps de séjour t1 et t2 est effectuée à l'aide d'un traceur (par exemple de la limaille de fer) que l'on fait passer à travers le corps 1a du mélangeur 1 et dont on mesure la durée de passage dans les compartiments A et B.
Un débitmètre 26, tel que mentionné dans le document BE-A- 09800524, mesure en continu le débit de déchet à traiter. Un appareil de contrôle 27 également mentionné dans ce document, tel que par exemple un ordinateur, reçoit les informations des appareils 21 à 25. Cet appareil dispose d'une mémoire, d'une définition ou analogue pour représenter les fonctions illustrées sur les figures 6 à 8 et pour stocker les équations I et II. Cette mémoire stocke également une troisième équation III qui permet d'obtenir la teneur en matière sèche à partir de la fonction cohésion - matière sèche de la figure 7. L'équation III est la suivante :
100(( S .. / S - ï) tc = - — ^ - — - (III)
1 + (0,32.(P / 100)) - MSobj 1100 où tc est le taux de réactif alcalin exprimé en % massique par rapport à la matière sèche,
P est la proportion (exprimée en %) de réactif alcalin susceptible de se transformer au cours du mélange avec le déchet, MSj est la teneur en matière sèche du déchet avant traitement exprimée en % massique et déterminée par la fonction cohésion - matière sèche de la figure 7,
MSobj est la teneur en matière sèche prédéterminée du mélange déchet / réactif alcalin après traitement, exprimée en % massique. En fonction de la matière sèche souhaitée MS0t>j et en fonction de la teneur en matière sèche initiale MSj obtenue par la fonction C=f(MS) (voir figure 7) après mesure de d, l'appareil de contrôle 27 calcule à l'aide de l'équation
III le taux de réactif alcalin nécessaire pour obtenir la valeur MS0bj.
Dans le cas de la stabilisation biologique, l'utilisateur fixe une valeur prédéterminée pH0bj et à partir de la fonction représentée sur la figure 6, l'appareil 27 en déduit un taux de réactif alcalin t CObj = f(pHj , pH0bj)- Dans le cas de la stabilisation physique, l'utilisateur fixe une valeur prédéterminée C0bj ou IP j, et à partir des fonctions représentées sur les figures 7 ou 8 et de l'équation III, l'appareil 27 en déduit une valeur de taux de réactif alcalin
Figure imgf000018_0001
ou IPI0bj, O ou IP ). Dans le cas de la stabilisation chimique, l'utilisateur fixe une valeur prédéterminée pH0bj, et à partir de la fonction représentée sur la figures 6, l'appareil 27 en déduit une valeur de taux de réactif alcalin tcobpfφHj, pHobj).
Dans le cas de l'hygienisation, l'utilisateur fixe au plus trois valeurs prédéterminées θ0bj, t10bj et/ou t20bj, et à partir des équations I et II, l'appareil
27 en déduit une valeur prédéterminée de taux de réactif alcalin t"CObj, ainsi qu' une et/ou deux valeurs prédéterminées de vitesse de rotation V10 j =f(t10bj) de l'arbre 7 et/ou V20bj =f(t20bj) de l'arbre 12.
Notons que dans le cas où plusieurs résultats sont souhaités par l'utilisateur, par exemple la stabilisation physique et l'hygienisation, il est fait en sorte que l'appareil 27 détermine la valeur maximale parmi les valeurs prédéterminées de taux de réactif alcalin, obtenues pour la stabilisation physique, et les valeurs prédéterminées de taux de réactif alcalin obtenues pour l'hygienisation. L'appareil 27 commande le moteur 6a qui entraîne en rotation la vis doseuse 6, en fonction de la dose de réactif alcalin nécessaire par kg de matière sèche de déchet à traiter et en fonction du débit de matière sèche de déchet à traiter. L'appareil 27 commande également les moteurs M1 et M2 en fonction des valeurs V10bj et V20bj obtenues par l'équation II. Comme cela est représenté sur la figure 1 , des appareils de mesure
28, 29, 30, 31 et 32, qui peuvent être respectivement du même type que les appareils 21 , 22, 23, 24 et 25, sont destinés à déterminer, à la sortie du mélangeur 1, une valeur Cm de cohésion, une valeur IPIm d'indice portant immédiat, une valeur pHm de pH, une valeur θm de température, une valeur t1 m et/ou t2m de temps de séjour du mélange déchet / réactif alcalin. Ces appareils peuvent, bien évidemment, être également adaptés pour effectuer des mesures en cours de traitement du mélange déchet / réactif alcalin. Les appareils 28 à 32 ne sont pas absolument nécessaires mais permettent toutefois d'obtenir un contrôle plus fin des paramètres C ou IPI, pH, θ et t1 et/ou t2 pour parvenir avec plus d'efficacité et de certitude aux valeurs prédéterminées Cobj ou IPIobj, pHo j, θobj et t10bj et/ou t20bj. Le tableau suivant permet de faire le lien entre le résultat que l'utilisateur cherche à obtenir par le procédé selon l'invention et le nombre minimum, ainsi que le type, de paramètres à contrôler.
Figure imgf000019_0001
Des signaux sont envoyés respectivement par ces appareils de mesure vers l'appareil de contrôle 27 qui commande le débit de réactif alcalin ajouté dans le mélangeur 1 et les vitesses V1 et V2 des moteurs M1 et M2. Si lesdites valeurs mesurées respectivement par les appareils 28 à 32 dévient des valeurs prédéterminées de plus ou moins une valeur de seuil préétablie, l'appareil 27 détermine, de la même manière que précédemment, des valeurs de taux de réactif alcalin en fonction des valeurs mesurées Cm ou IPIm, pHm, θm. En fonction de ces nouvelles valeurs de taux, la dose de réactif alcalin par kg de matière sèche de déchet à traiter est alors modifiée automatiquement d'un facteur approprié, de même que les vitesses V1 et ou V2.
Il peut arriver que l'utilisateur décide de contrôler, en plus des paramètres minimum, des paramètres supplémentaires. Par exemple, dans le cas de la stabilisation physique, l'utilisateur peut vouloir contrôler en plus du paramètre C ou IPI, le paramètre pH. Dans un premier temps, l'appareil 27 détermine alors une première valeur de taux de réactif alcalin qui est fonction de d ou IPI, et de Cm ou IPIm, ainsi qu'une deuxième valeur de taux de réactif alcalin qui est fonction de pHi et de pHm. Puis, dans un deuxième temps, l'appareil 27 détermine la moyenne de ces deux valeurs pour obtenir un seul taux de réactif alcalin. Selon une variante du procédé selon l'invention, lorsque les valeurs mesurées θm et Cm ou IPIm dévient respectivement des valeurs prédéterminées θ0bj et Cobj ou IPIobj de plus ou moins une valeur de seuil préétablie, l'appareil 27 commande la pompe 19 et les moteurs M1 et M2, de manière à réguler le débit d'extraction des buées. Selon une autre variante du procédé selon l'invention, un additif inerte, tel que du carbonate de calcium, peut être ajouté au déchet à traiter dans le mélangeur 1 , en plus du réactif alcalin. Cet additif inerte peut être ajouté dans le compartiment A par la conduite 5' représentée sur les figures 1 à 3 ou dans le compartiment B par une autre conduite (non représentée). De la même manière que le réactif alcalin, l'additif inerte, en provenance par exemple d'une trémie 33, pourra être introduit par un doseur 34 entraîné par un moteur 34a dont la vitesse de rotation est contrôlée par un appareil de contrôle 35 recevant des signaux d'appareils de mesure, du même type que les appareils 21 à 25, et du debitmètre 26 et/ou d'un debitmètre secondaire. Comme décrit ci-dessus, les valeurs mesurées Cm ou IPI'm, θ'm, pH'm, t1'm et/ou t2'm, relatives au mélange déchet / réactif alcalin / additif inerte, sont déterminées respectivement par les appareils 28 à 32. Des signaux sont envoyés respectivement par ces appareils de mesure vers l'appareil de contrôle 35 de débit d'additif inerte. Si les valeurs mesurées respectivement par les appareils 28 à 32 dévient respectivement des valeurs prédéterminées CO j ou IProbj, θ'obj, ρH'obj, t1'obj et/ou t2'obj de plus ou moins une valeur seuil préétablie, l'appareil de contrôle de débit d'additif inerte modifie automatiquement la dose d'additif inerte par kg de matière sèche de déchet à traiter d'un facteur approprié, ainsi que la vitesse V2 du moteur M2.
En tant que réactif alcalin, on peut utiliser de la chaux, de la dolomie cuite, du ciment, des cendres volantes, des liants hydrauliques, des laitiers et des mélanges de ceux-ci. En tant qu'additif inerte à utiliser éventuellement de manière simultanée avec le réactif ou après utilisation du réactif, on peut citer des carbonates de calcium, de magnésium, de potassium, lesdits carbonates étant sous forme de roches broyées, de grains ou de poudre, du sable, des fibres cellulosiques, des fibres de papier, des roches minérales broyées, des silicates, des aluminosilicates, des phosphates broyés ou en grains, des nitrates broyés ou en poudre ou en grains, de la limaille de fer, de la sciure de bois, etc. et des mélanges de ceux-ci. La quantité d'additif utilisé correspond avantageusement à moins de 25% en poids de la quantité de réactif utilisé.
Il va de soi que la forme d'exécution du procédé selon l'invention et du dispositif pour sa mise en oeuvre qui ont été décrits ci-dessus ont été donnés à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que le procédé et le dispositif, au lieu d'être adaptés uniquement au mélange de déchets, pourraient aussi bien convenir au mélange de produits tels que des matériaux, des produits naturels ou manufacturés.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Procédé de traitement de déchets (D) comprenant les étapes consistant à: a) fournir en continu un déchet (D) à traiter dans un mélangeur (1 ); b) ajouter en continu au déchet à traiter une quantité dosée d'au moins un réactif alcalin (R); c) mélanger intimement et en continu pendant un temps donné le déchet (D) et ledit au moins un réactif alcalin (R) et, dans le même temps, transporter le mélange ainsi obtenu à travers le mélangeur (1 ); d) extraire en continu du mélange déchet / réactif alcalin hors du mélangeur (1 ), caractérisé en ce qu'à l'étape c), le mélange déchet / réactif alcalin s'effectue successivement à une première vitesse (V1 ), pendant un premier temps de séjour (t1 ), et à une seconde vitesse (V2) qui est inférieure ou égale à la première vitesse (V1 ), pendant un second temps de séjour (t2) qui est supérieur au temps de séjour (t1 ).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le déchet (D) est choisi parmi le groupe comprenant les boues issues de traitement d'eau, les boues de curage et de dragage, les boues issues de chantiers, les boues issues de procédés industriels et agricoles, les terres polluées et les déblais terreux.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend :
-avant le traitement, un étalonnage du déchet (D) à traiter comportant une détermination d'au moins une fonction spécifique pour ce déchet, choisie parmi les fonctions spécifiques reliant les valeurs de cohésion (C), teneur en matière sèche (MS) et taux de réactif alcalin (tc) propres à celui-ci, les valeurs de pH (pH) et taux de réactif alcalin (tc) propres à celui-ci, les valeurs de température (Θ), teneur en matière sèche (MS) et taux de réactif alcalin (tc) propres à celui-ci, les valeurs d'indice portant immédiat (IPI), teneur en matière sèche (MS) et taux de réactif alcalin (tc) propres à celui-ci, ainsi que la fonction spécifique reliant les valeurs de temps de séjour (t1 ; t2) et vitesse (V1 ; V2) propres au mélange de ce déchet avec la quantité dudit au moins un réactif alcalin, ainsi qu'une sélection d'au moins une valeur prédéterminée (C0bj-; IP bj; pH0bj; θ0bj; t10bj; t20 J) choisie respectivement parmi les valeurs de cohésion (C), d'indice portant immédiat (IPI), de pH (pH), de température (Θ) du mélange et de temps de séjour (t1 ; t2) dans le mélangeur (1 ); - avant ou pendant l'étape a), une mesure d'au moins une valeur (C-,;
IP ; pHi; ©i) choisie parmi les valeurs de cohésion (C), d'indice portant immédiat (IPI), de pH (pH) et de température (Θ) du déchet;
- pendant l'étape b), un dosage de la quantité dudit au moins un réactif alcalin, à l'aide de ladite au moins une fonction spécifique, pour obtenir au moins une desdites valeurs prédéterminées (C0bj, IPIobj; pHobj,
Θobj) pour le mélange;
- pendant l'étape c), un réglage desdites vitesses (V1 ) et (V2), sur la base d'au moins une valeur choisie parmi la valeur de cohésion mesurée (Ci), d'indice portant immédiat mesurée (IPIi) et la valeur de température prédéterminée (Θ0bj), pour respecter la valeur de temps de séjour prédéterminée (t10bj; t20 j) du mélange.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend:
- pendant ou après le traitement, une mesure d'au moins une valeur (Cm; IPIm; pHm; Θm; t1m; t2m) choisie parmi les valeurs de cohésion (C), d'indice portant immédiat (IPI), de pH (pH), de température (Θ) , de temps de séjour (t1 ; t2) du mélange;
- une comparaison entre ladite au moins une valeur mesurée (Cm; IP ; pHm; Θm; t1m; t2m) du mélange pendant ou après traitement et respectivement ladite au moins une valeur prédéterminée (C0bj; IPIobj; pH0bj; θobj; t1 obj", t20bj) de ce mélange; - en fonction de cette comparaison, un éventuel ajustement du dosage de la quantité ajoutée dudit au moins un réactif alcalin pour obtenir au moins une desdites valeurs prédéterminées (C0bj; IPIobj! pHobjî β0bj) du mélange, ainsi qu'un éventuel ajustement des vitesses (V1 ; V2) pour obtenir respectivement la valeur de temps de séjour prédéterminée (t10bj; t20bj) du mélange.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend pendant l'étape c):
- une extraction des buées susceptibles de se dégager; - une régulation du débit d'extraction des buées suite à la comparaison entre la valeur mesurée de température (Θm) du mélange pendant ou après le traitement et la valeur prédéterminée de température (Θobj) de ce mélange après traitement et/ou suite à la comparaison entre la valeur de teneur en matière sèche (MSm) de ce mélange pendant ou après le traitement, déterminée en fonction de la valeur de cohésion mesurée
(Cm) ou (IPIm) de celui-ci, et la valeur prédéterminée de teneur en matière sèche (MSobj) de ce mélange après traitement, déterminée en fonction de la valeur de cohésion prédéterminée (C0bj) ou (IPIobj).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre:
- à l'étape b), l'ajout en continu au déchet à traiter d'une quantité dosée d'au moins un additif inerte;
- avant le traitement, un étalonnage du déchet à traiter comportant une détermination d'une fonction spécifique entre les valeurs de cohésion (C) ou indice de portance instantanée (IPI) de ce déchet et les valeurs de taux d'additif inerte;
- pendant ou après le traitement, une mesure d'au moins une valeur (C'm, IPI'm; pH'm; Θ'm; t'1m; t'2m) choisie parmi les valeurs de cohésion (C), d'indice portant immédiat (IPI), de pH (pH), de température (Θ), de temps de séjour (t1 ; t2) du mélange déchet / réactif alcalin / additif inerte;
- une comparaison entre ladite au moins une valeur mesurée (C'm; IPI'm; pH'm; Θ'm; t'1m; t'2m) de ce mélange pendant ou après traitement et respectivement ladite au moins une valeur prédéterminée (C'obj, IPIObj, pHObj, ΘObj, t1 Obj, t2'°bj) de ce mélange après traitement,
- en fonction de cette comparaison, un éventuel ajustement du dosage de la quantité ajoutée dudit au moins un réactif alcalin et/ou dudit au moins un additif inerte pour obtenir au moins une desdites valeurs prédéterminées (CObj, IPIObj, pHObj, ΘObj) de ce mélange après traitement, ainsi qu'un éventuel ajustement de la vitesse (V2),
7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le réactif alcalin est choisi parmi le groupe comprenant de la chaux, de la dolomie cuite, du ciment, des liants hydrauliques, des laitiers, des cendres volantes et des mélanges de ceux-ci
8 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'additif inerte est choisi parmi le groupe comprenant du carbonate de calcium, du carbonate de magnésium, du carbonate de potassium, du sable, des fibres cellulosiques, des fibres de papier, de la roche broyée, des silicates, des phosphates, des nitrates, de la limaille de fer, de la sciure de bois, des zéohtes, de la silice, de l'alumine, de la sépiolite, des aluminosilicates et leurs dérivés, du charbon actif, du noir de carbone, de l'argile, des poussières d'électrofiltre et des mélanges de ceux-ci 9 Dispositif de traitement de déchets (D) comprenant un mélangeur (1 ) comportant un corps (1a) percé d'une première ouverture (2) pour l'introduction du déchet (D) à traiter, d'une seconde ouverture (5) pour l'introduction d'au moins un réactif alcalin (R) et d'une troisième ouverture réglable (13) pour l'extraction du mélange déchet / réactif alcalin, un moyen de mélange intime du déchet et dudit au moins un réactif alcalin qui est disposé à l'intérieur du corps (1a) du mélangeur (1 ) et qui sert de moyen de convoyage du mélange déchet / réactif alcalin en direction de l'ouverture d'extraction (13) du mélangeur (1 ), caractérisé en ce que le corps (1a) du mélangeur (1) comporte au moins un premier et un deuxième compartiments (A, B) communicant entre eux par une ouverture réglable
(9), à travers lesquels s'étend le moyen de mélange et dans lesquels le moyen de mélange fonctionne respectivement à une première vitesse (V1), pendant un premier temps de séjour (t1 ), et à une seconde vitesse (V2), qui est inférieure ou égale à la première vitesse (V1), pendant un second temps de séjour (t2) qui est supérieur au premier temps de séjour (t1 ).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de mélange est constitué d'un premier arbre rotatif (7) muni de pales(7a), qui est disposé dans l'axe longitudinal central (X) du corps (1a) du mélangeur (1 ) et qui traverse le premier compartiment (A), ainsi que d'un second arbre rotatif (12) muni, sur une partie de celui-ci, de pales
(12a) similaires à celles du premier arbre (7), qui traverse les premier et deuxième compartiments (A, B) et qui est couplé coaxialement audit premier arbre (7).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les pales (7a; 12a) des arbres (7; 12) comportent chacune deux pans (P, P') de part et d'autre d'une ligne (L) perpendiculaire à l'axe des arbres (7;12).
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 1 1 , caractérisé en ce que le corps (1 a) du mélangeur (1 ) est muni d'un ou plusieurs conduits (18) d'évacuation des buées susceptibles de se dégager au cours du mélange déchet / réactif alcalin.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le corps (1a) du mélangeur (1 ) est muni d'un ou plusieurs piquages (18') destinés à être reliés respectivement à un ou plusieurs capteur(s) de mesure.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le corps (1 a) du mélangeur (1 ) comporte une ouverture (5') pour l'introduction d'un additif inerte.
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