FR2801521A1 - Procede et dispositif de traitement et de conditionnement d'un effluent en vue d'une vitrification - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de traitement d'un effluent comprenant des sels de métaux lourds en vue de sa vitrification.Les sels métalliques de ces déchets sont solubles dans l'eau, ils peuvent être facilement entraînés par des eaux de pluie et ne sont pas digestibles dans le verre. Ils constituent donc une source de pollution des sols et nappes phréatiques.Le procédé consiste notamment à chauffer l'effluent à traiter, à récupérer les produits gazeux issus du chauffage incluant les anions et cations des sels de métaux lourds, à traiter lesdits produits gazeux et à réintroduire les métaux lourds qu'ils contiennent sous une forme chimique digestible dans une matrice de vitrification dans l'effluent chauffé, exempt de sels de métaux lourds, et destiné à être vitrifié.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT ET DE CONDITIONNEMENT D'UN EFFLUENT EN VUE D'UNE VITRIFICATION DESCRIPTION Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé à dispositif de traitement et de conditionnement d' effluent comprenant des sels de métaux lourds de sa vitrification.
Différentes catégories d'effluents sont produits dont il n'existe pas de filière d'élimination satisfaisante du point de vue de la protection de l'environnement. Les effluents en cause sont principalement des déchets inorganiques contenant divers polluants toxiques, tels que des métaux lourds et leurs sels, et tout particulièrement, ceux présentant une fraction soluble assez importante pour interdire leur entreposage en décharge. Ces effluents peuvent être liquides ou solides. Ils peuvent provenir de tout procédé générateur d'effluents comprenant des sels de métaux lourds.
Les effluents liquides peuvent être issus exemple de procédés de traitement de surface par voie chimique. Ces effluents sont généralement acides fortement chargés en métaux. Bien que diffus l'ensemble du territoire national, ils représentent total un volume de pollution très important. Pour effluents, la technique d'épuration comprend généralement un traitement classique de neutralisation/précipitation qui conduit à la formation de boues pour un entreposage en décharge de classe I. Pour mémoire, une entreprise de taille moyenne pratiquant ces procédés peut générer jusqu'à 1 tonne de boues concentrées en métaux par an.
Les effluents solides quant à eux peuvent être issus exemple de procédés d'incinération de déchets ménagers. Ces procédés génèrent en fait deux catégories d'effluents : des effluents solides des effluents gazeux fumées d'incinération.
Les effluents solides constituent la fraction minérale des déchets, et sont à caractère basique du fait la présence de certains oxydes métalliques tels que oxydes de métaux alcalins, et alcalino-terreux. Ces effluents solides sont les cendres dites "sous chaudières" et les mâchefers. Certains mâchefers sont considérés comme non toxiques au regard de la législation en vigueur, et peuvent être stockés dans des décharges ou utilisés sans danger, exemple dans des bitumes, après déferraillage. mâchefers représentent environ 30% en poids du produit initial. Les cendres sous chaudières quant à elles sont des matériaux pulvérulents très toxiques car elles contiennent des métaux lourds et leurs sels et doivent être stockées avec précaution, après avoir été stabilisés, dans des sites protégés en attente d'un retraitement éventuel.
Les effluents gazeux sont à caractère plus ou moins acide du fait de la présence de gaz acides tels que HCl et HF et d'anhydrides d'acides gazeux tels que S02 et C02, et ils comprennent des composés toxiques tels que des métaux lourds et leurs sels, et résidus solides de l'incinération appelés aussi cendres volantes. Ces effluents gazeux ou fumées doivent être filtrés et traités pour neutraliser leur acidité, pour condenser les métaux et leurs sels, et pour retenir les cendres volantes avant d'être libérés dans l'atmosphère. Par exemple, la neutralisation par voie humide de ces effluents conduit à la formation d'un matériau pulvérulent ou particulaire plus ou moins agglomeré appelé "gâteau de filtration".
ensemble cendres volantes et gâteau de filtration constitue un résidu d'épuration des fumées d'incinération d'ordures ménagères nommé encore REFIOM. Il constitue environ 3% en poids du déchet initial. La composition des REFIOM est très variable et dépend des techniques d'épuration des fumées et des procédes d'incinération mis en oeuvre. On peut retenir pour constituants essentiels les ordres de grandeur suivants en % poids : calcium 10 à 30%, chlore 10 à 25%, sulfate 15 à 25%, silicium 3 à 15%, aluminium 2 à 6%, potassium 1 à sodium 1 à 4%, les métaux représentent 3 à 4%. La fraction polluante qui est essentiellement constituée par les métaux lourds représente donc environ 4% en poids de la masse totale du REFIOM. Parmi les métaux lourds, les plus couramment rencontrés sont le zinc, le plomb, le cadmium, le nickel et le chrome.
Les REFIOM et les cendres sous chaudières précédemment décrites constituent des matériaux considérés actuellement comme des "déchets ultimes".
Les sels métalliques de ces déchets, les métaux lourds et leurs sels sont solubles dans l'eau et peuvent être facilement entraînés par des eaux de pluie et être dispersés dans les sols et les nappes phréatiques.
Art antérieur La vitrification paraît le moyen le plus sûr actuellement pour rendre inerte ces matériaux ou déchets ultimes d'incinération, en vue leur stockage voire de leur valorisation. En effet, matériaux, qui contiennent de la silice et de l'alumine se liquéfient et forment un bain de fusion lorsqu'on les soumet ' des températures supérieures à 1300 C. Ce bain de fusion lorsqu'il est refroidi, forme un matériau cristallin ou un verre amorphe solide véritable matrice de rétention des métaux lourds.
On connaît de nombreux procédés de traitement de ces REFIOM, associés ou non à un procédé de vitrification, qui consistent généralement à précipiter ou fixer par échange d'ions les métaux lourds à partir de l'effluent liquide lui-même ou d'une solution de lavage REFIOM.
procédés connus présentent de nombreux inconvénients. Parmi ceux-ci, on peut citer notamment la quantité importante d'additifs à mettre en oeuvre qui pèse sur les coûts d'exploitation, l'extraction incomplète des métaux lourds, et le déplacement du problème de pollution lié aux métaux lourds, le résidu final n'étant pas suffisamment stabilisé.
Les procédés de vitrification conduisent généralement à la mise en oeuvre d'additif de fondants tels que de l'oxyde de bore, de l'oxyde de sodium, de l'oxyde de potassium et/ou d'oxydes formateurs réseau comme la silice qui est le plus couramment utilisée. Ces produits présentent souvent l'inconvénient d'être coûteux. D'autre part, tous les éléments présents dans ces effluents ne sont digestibles dans le verre, ce qui provoque démixtions de phases.
connaît aussi l'utilisation de produits naturels comme additifs tels que les roches volcaniques mais produits, bien que peu coûteux, peuvent entraîner des problèmes liés à leur approvisionnement ou à leurs variabilité de composition.
De plus, les procédés de vitrification n'acceptent généralement pas les déchets sous la forme liquides ou de suspension liquide-solide en raison du fort dégagement gazeux produit au cours de la fusion. Ceci implique la mise en place, en amont du procédé de vitrification, d'équipements de séchage comme des filtres ou des calcinateurs.
Expose de l'invention présente invention a notamment pour but de pallier les inconvénients précités et de réduire flux global de résidus solides à mettre en décharge stockage, en fournissant un procédé et un dispositif traitement et de conditionnement d'un effluent comprenant des sels de métaux lourds.
Le procédé de l'invention se caractérise notamment en ce qu'il comprend dans cet ordre a) un chauffage de l'effluent à traiter de manière à rendre gazeux les anions et cations des sels de métaux lourds volatils qu'il contient et à les évacuer de l'effluent chauffé, b) une étape de récupération des produits gazeux issus du chauffage de l'effluent, lesdits produits gazeux incluant les anions et cations des sels de métaux lourds volatils, évacués par le chauffage de l'effluent, c) une étape de traitement desdits produits gazeux récupérés de manière à isoler les métaux lourds qu'ils contiennent sous une forme chimique digestible dans une matrice de vitrification, d) une étape de réintroduction desdits métaux lourds, sous ladite forme chimique digestible, dans l'effluent chauffé de l'étape a), pour obtenir un effluent vitrifiable, et éventuellement e) une étape de vitrification de l'effluent vitrifiable.
L'effluent peut être un de ceux précités. Ainsi, le procédé de l'invention permet de traiter des effluents issu de procédés de traitement de surface par voie chimique, de procédé d'incinération de déchets ménagers, ou de tout autre procédé générant des effluents comprenant des sels de métaux lourds.
Il permet en particulier de traiter des effluents, solides, des suspensions de boues, des boues décantées, ou des liquides contenant des métaux polluants, par exemple sous la forme de chlorures ou de tout autre forme volatile sous l'effet d'un chauffage. Il permet exemple de traiter des solutions liquides en limite saturation en sels métalliques.
Les métaux peuvent être par exemple ceux cites précédemment. Ils forment les cations des sels métaux lourds.
L'étape a) du procédé de la présente invention peut être réalisée par exemple dans un four de fusion utilisé pour la mise en fusion des effluents précités. Elle permet de rendre gazeux notamment les anions cations des sels de métaux lourds volatils contenus dans l'effluent à traiter, et ainsi d'évacuer, distiller, sous l'effet du chauffage, ces sels de métaux lourds. Elle permet aussi d'évacuer les anions de ces sels qui sont par exemple de type chlorure, fluorure, POQ-, SOQ-, etc ... c'est-à-dire ceux qui peuvent être présents dans les effluents définis ci- dessus.
Cette étape du procédé permet de distiller la quasi-totalité des métaux lourds présents dans l'effluent à traiter, et aussi d'éliminer notamment les anions chlorures présents dans certains effluents, afin de rendre vitrifiable la fraction de l'effluent restant dans le four, c'est-à-dire la fraction non volatile à la température de chauffage choisie pour cette étape.
Dans l'art antérieur, quels que soient les résidus solides ou liquides traités, résidus de l'industrie des traitements de surface ou cendres volantes (REFIOM) des procédés d'incinération, un traitement préliminaire déchloruration était nécessaire.
L'absence d'un tel traitement préliminaire traduisait par un départ de la quasi-totalité des métaux lourds sous forme gazeuse ce qui ne permettrait pas leur incorporation dans la matrice vitreuse.
En effet, la mise en oeuvre de la vitrification impose le respect d'un certain nombre de critères. Parmi ceux-ci (x) Les éléments doivent être digestibles dans le verre de façon à éviter les phases démixtées ou les précipités en grande quantité. Les anions précités sont ainsi les éléments les plus gênants du fait de leur faible solubilité dans le verre qui provoque des démixtions de phases. Les matériaux obtenus sont alors non homogènes et de mauvaise qualité, la phase de sels fondus qui n'est pas vitrifiée extrayant une proportion non négligeable de cations toxiques. De plus, ces phases étant plus légères que le verre, la volatilité assez grande sels est encore exacerbée par leur contact avec 1 atmosphère gazeuse.
a) déchets, le verre et ses sous-produits doivent être compatibles avec les matériaux technologiques employés pour les parties du four en contact avec En effet, les anions C1- et S042 notamment peuvent être agressifs vis-à-vis de certains réfractaires.
Le procède de la présente invention présente l'avantage s'affranchir de ce traitement préliminaire car les chlorures sont éliminés lors de l'étape a) de chauffage de l'effluent, et celui de pouvoir incorporer les métaux lourds dans la matrice vitreuse par exemple issue du chauffage de l'effluent.
Le procédé de la présente invention permet notamment d'éliminer les anions Cl- et S04- et de fournir un effluent vitrifiable remplissant critères précités.
Lorsque l'effluent est liquide, ou contient des liquides, l'étape a) permet aussi d'évacuer la phase liquide sous forme de vapeurs ou buées récupérées avec les produits gazeux précités. Ces liquides peuvent être exemple de l'eau, des solvants organiques, etc... quantité d'eau présente n'est limitative que par surconsommation d'énergie qu'elle induit pour évaporation.
Pour un effluent liquide, le chauffage peut être réalisé par exemple en plusieurs étapes, ou progressivement, pour évacuer d'abord la phase liquide de l'effluent de manière à obtenir un résidu solide. résidu solide peut ensuite être chauffé à température suffisante pour évacuer les sels de métaux lourds qu'il contient.
Les sels de métaux lourds sont volatils à partir d'environ 1000 C. La température de chauffage de l'effluent est de préférence au minimum à cette température.
L'effluent, ou le résidu, peut être chauffé jusqu'à fusion, c'est-à-dire jusqu'aux températures de vitrification.
La température du chauffage dans cette étape dépend aussi de la nature de l'effluent, elle peut être par exemple de 1200 C à des températures supérieures à 1500 C pour des effluents tels que ceux précités. En outre, la température de chauffage peut dépendre de 'addition éventuelle d'additifs de vitrification à 'effluent chauffé comme exposé ci-dessous. Le chauffage peut être réalisé au moyen d'une source d'énergie qui peut être par exemple le plasma, le plasma d'arc, la résistance ou l'induction. La combustion d'éventuels combustibles contenus dans effluents traités peut concourir au chauffage l'effluent.
Dans le cas des REFIOM, leur chauffage à température permettant la vitrification se traduit par une perte en masse de la matière à vitrifier correspondant au moins à 60% de la matière introduite dans le four.
Dans l'étape b), les produits gazeux issus de 1 étape a) de chauffage sont récupérés. La récupération ces produits gazeux incluant les anions et cations sels de métaux lourds peut se faire par une conduite permettant une collecte de gaz et fumées issus du four. Ces produits gazeux sont de préférence maintenus à une température suffisante, généralement à C ou plus, pour éviter la condensation des sels métaux lourds volatils qu'ils contiennent, et 'usqu'à l'étape de traitement desdits produits gazeux.
L'étape c) de traitement des produits gazeux récupérés peut par exemple comprendre un premier lavage des produits gazeux de manière à bloquer les sels de métaux lourds dans une solution, une précipitation des métaux sous une forme chimique digestible dans une matrice de vitrification, une filtration, et éventuellement un deuxième lavage des métaux lourds sous ladite forme digestible.
Le premier lavage permet de mettre en solution, ou bloquer, les sels de métaux gazeux issus du four, et de récupérer toute la fraction soluble contenant la totalité des métaux. Le lavage peut par exemple être réalisé dans un réacteur gaz/liquide, ou dans une tour à garnissage ou tout autre équipement permettant de realiser cette .fonction. De façon avantageuse, cette opération est réalisée avec de l'eau.
La solution obtenue avec ce lavage est plus ou moins acide selon la composition initiale du residu solide ou effluent traité. Cette solution peut ensuite être ajustée en acidité dans un appareil de précipitation de type mûrisseur-épaississeur pour précipiter les métaux sous une forme chimique digestible dans une matrice de verre et de préférence insoluble dans l'eau, par exemple sous forme de carbonate de métaux, par exemple au moyen de carbonate sodium ou de carbonate de calcium.
Ces carbonates de métaux sont insolubles. Cette forme chimique qui est digestible dans une matrice de verre, convient à la vitrification.
Dans cet exemple, il peut s'agir de carbonate de sodium pulvérulent ou en solution à 200 g/1, du carbonate de calcium pulvérulent. Ceux-ci précipitent quantitativement les métaux et tout particulièrement les plus gênants tels que le cadmium, le nickel le plomb et le zinc.
La précipitation peut être réalisée par exemple à un pH inférieur à environ 10, par exemple compris entre 8 et 10, par exemple à un pH de 9. Ceci permet de limiter notamment la redissolution des oxydes aluminium et de chrome qui peuvent être présents dans produits gazeux. La précipitation peut être effectuée à chaud, par exemple à une température allant d'environ 40 à environ 60 C, par exemple à environ 50 C, ce qui accroît vitesse formation et de mûrissement du précipité permet éviter la précipitation intempestive de chlorure de plomb pour certains effluents.
Le précipité obtenu peut être filtré par exemple sur un filtre continu de type rotatif ou à bande, ou tout autre équipement équivalent, et éventuellement subir un deuxième lavage au cours de la filtration par exemple avec de l'eau.
Selon l'invention, les eaux de filtration peuvent être récupérées et concentrées par évaporation, ce qui permet, d'une part, de récupérer de l'eau utilisable pour le premier lavage des gaz issus du four de fusion et pour le deuxième lavage lors de la filtration pendant l'étape c), et, d'autre part, de récupérer les sels alcalins et alcalino-terreux.
Ceci permet, d'une part, de séparer les métaux polluants d'un effluent complexe, et de les rendre vitrifiables en vue de leur stockage, et, d'autre part, de récupérer des sels inertes vis-à-vis de l'environnement et utilisables par exemple en technique routière. Ce mode de réalisation présente en outre l'avantage de permettre un recyclage de l'eau à l'intérieur de l'unité de traitement.
Dans l'étape d), le précipité lavé, c'est-à-dire les métaux lourds sous une forme chimique digestible dans une matrice de vitrification, est réintroduit dans l'effluent chauffé de l'étape a) exempt de sels métaux lourds. Dans cette-étape, lorsque les sels métaux ont été précipités sous forme de carbonates, les carbonates métalliques se décomposent en oxydes métalliques avec émission de dioxyde de carbone Selon un premier mode de réalisation, l'étape a) de chauffage peut être réalisée dans une première chambre, et l'étape d) peut être réalisée dans une deuxième chambre, la première et la deuxième chambres étant séparées, un passage étant prévu entre deux chambres de telle manière que l'effluent chauffé puisse passer de la première à la deuxième chambre lorsqu'il est exempt des sels de métaux lourds volatils.
Selon ce premier mode de réalisation, l'introduction des métaux sous la forme chimique digestible dans une matrice de verre dans la seconde chambre permet d'éviter d'éventuelles recombinaisons des métaux par exemple avec le chlore présent dans les emissions gazeuses issues du chauffage de l'effluent de 'étape a), dans la première chambre.
Selon un deuxième mode de réalisation la présente invention, les étapes a) et d) peuvent être réalisées dans une chambre unique de chauffage et de fusion pour une vitrification de l'effluent traité.
Selon ce deuxième mode de réalisation, la mise en oeuvre du procédé de l'invention peut être utilisée pour récupérer les métaux sous une forme chimique digestible dans une matrice de verre après traitement boues contenant des sels de métaux pour un usage ultérieur comme la récupération d'un métal valorisable, par exemple le chrome, le cuivre, etc...
Selon un troisième mode de réalisation, la chambre du four peut être à atmosphère séparée. Ce mode de realisation est schématisé sur la figure 4 et expliqué dans les exemples ci-dessous.
Dans l'étape e), l'ensemble effluent exempt sels de métaux lourds volatils contenu dans le four métaux sous ladite forme chimique digestible dans matrice de verre, appelé effluent vitrifiable, est vitrifié. Comme expliqué ci-dessous, certains effluents nécessitent pour cela l'adjonction d'un additif vitrification, d'autres non.
Cette étape e) est destinée à rendre inerte effluents traités en les emprisonnant dans une matrice verre qui peut être stockée en toute sécurité. Elle facultative. En effet, l'effluent traité et les métaux sous ladite forme chimique digestible peuvent être stockés, ou mis en attente, avant de procéder à leur vitrification ou pour être utilisés à d'autres fins.
Selon l'invention, l'étape e) de vitrification peut être réalisée dans ledit four.
Selon l'invention, un additif de vitrification peut être ajouté à l'effluent, par exemple dans le cas où l'effluent ne comprend pas, ou pas assez, fondants ou d'oxydes formateurs de réseaux endogènes permettant sa vitrification. Cet additif peut être de ceux connus de l'homme du métier.
Pour mémoire, la composition moyenne d'un verre industriel courant est la suivante Vitrifiant : Si02+B203+A1203 72 à 74% en poids Fondants : Na20+K20 10 à<B>16%</B> en poids Stabilisant : Ca0+Mg0 10 à 14% en poids Autres constituants : P205, Pb0 0,2 à 5% en poids additif de vitrification inclut ces éléments est 'outé, si nécessaire, à l'effluent à vitrifier quantité adéquat pour atteindre les pourcentages précités. La quantité d'additif peut aller par exemple jusqu'à 90% en poids du mélange comprenant l'additif et l'effluent à traiter.
A titre d'exemple, les REFIOM peuvent avoir une concentration importante en silice, principal composant du verre, de l'ordre de 30 à 35% en poids. Ils ne nécessitent donc pas forcément l'adjonction d'additifs de vitrification.
Cet additif peut être ajouté à n'importe quelle étape de procédé de l'invention lorsqu'il est nécessaire. Le chauffage de l'effluent peut être adapté notamment en fonction de la présence d'additif.
Par exemple, avec additif, la température fusion peut être comprise entre 1200 C et 1350 C, préférence d'environ 1300 C. Sans additif, température de fusion peut être supérieure à 1500 C les métaux volatils sont largement libérés.
Le procédé peut être réalisé en système "batch" ou en continu.
L'invention se rapporte également à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention, ledit dispositif comprenant - un four pour chauffer l'effluent à traiter, ledit four comprenant un moyen de chauffage, moyen d'entrée de l'effluent à traiter dans le four, un moyen pour récupérer les produits gazeux issus du chauffage de 'effluent à traiter dans le four, et un moyen pour évacuer l'effluent traité du four, - un moyen pour traiter les produits gazeux recupérés, et isoler les métaux lourds sous une forme chimique digestible dans matrice de vitrification, ledit moyen pour traiter les produits gazeux étant connecté avec le moyen pour récupérer ces produits du four et - moyen de réintroduction dans le four des métaux lourds sous ladite forme chimique digestible dans l'effluent chauffé exempt de sels de métaux lourds.
Le moyen de chauffage peut être par exemple un de ceux précités. Le moyen d'entrée de l'effluent à traiter permet d'introduire l'effluent dans le four et le moyen pour évacuer l'effluent traité permet d'évacuer l'effluent traité, éventuellement vitrifié du four. Pour un traitement en continu, ces moyens d'entrée et d'évacuation peuvent être régulés de manière à optimiser le procédé de la présente invention.
Le moyen pour récupérer les produits gazeux issus du chauffage de l'effluent peut être par exemple un de ceux précités par exemple une conduite. I1 peut comprendre en outre un système de maintien en température des produits gazeux, par exemple un système calorifuge, un système de chauffage des conduites, des échangeurs en ligne, etc... de façon à maintenir les produits gazeux à une température suffisante pour limiter la condensation des métaux volatils entre le four et le moyen de traitement produits gazeux.
Ce moyen pour récupérer produits gazeux est connecté avec le moyen pour traiter ces produits.
Le moyen pour traiter produits gazeux et isoler les métaux lourds peut etre un de ceux précités. I1 peut comprendre par exemple un appareil de précipitation par exemple de type mûrisseur- précipitateur et un filtre, par exemple un filtre continu par exemple de type rotatif ou à bande.
Le four, comme décrit précédemment, peut être à chambres séparées ou à chambre unique.
Selon le premier mode de réalisation de la présente invention, le dispositif comprend un four à chambres séparées tel que décrit précédemment permettant un traitement primaire de l'effluent à vitrifier dans la première chambre avec départ des métaux lourds volatils, et l'addition puis l'incorporation dans le verre par exemple des carbonates de métaux lourds dans seconde chambre.
Selon le troisième mode de réalisation, le four est à atmosphère séparé tel décrit sur la figure 4 et dans les exemples.
Selon ce premier ou troisième mode de réalisation, le moyen de réintroduction dans le four des métaux sous une forme digestible, dans l'effluent chauffé exempt de sels de métaux lourds, est, de préférence, connecté à la deuxième chambre du four.
Selon le deuxième mode réalisation de la présente invention, l'installation comprend un four de fusion à chambre unique permettant le traitement primaire l'effluent à vitrifier et l'incorporation simultanée dans le verre des métaux lourds sous forme chimique digestible dans une matrice de verre par exemple sous forme de carbonates de métaux lourds.
Le moyen de réintroduction des métaux lourds sous ladite forme chimique digestible peut être constitué par exemple un transporteur à vis, à bande, à vibration etc...
Le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre un système d'évaporation pour concentrer les eaux de lavage issues du traitement des produits gazeux.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention peuvent encore apparaître à la lecture la description qui suit, en référence aux dessins en annexe.
Brève description des figures - la figure 1 est un schéma illustrant les étapes procédé de la présente invention selon le premier mode de réalisation, c'est-à-dire dans lequel les étapes a) et d) sont réalisées dans deux chambres séparées, - figure 2 est un schéma illustrant les étapes du procédé de la présente invention selon le deuxième mode de réalisation, c'est-à-dire dans lequel les étapes a) et d) sont réalisées dans une chambre unique, - la figure 3 est un schéma illustrant un four utilisable dans le deuxième mode de réalisation de 1a présente invention, et - la figure 4 est un schéma illustrant un four utilisable dans le troisième mode de réalisation de la présente invention. Exemples Exemple 1 : Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention selon le premier mode réalisation Comme illustré sur la figure 1, le dispositif comprend six équipements chimiques, référencés F et 2 5, adaptés aux différentes étapes du procédé de l'invention.
I1 comprend un four de fusion F pour chauffer l'effluent à traiter, comportant deux chambres 1 et ' d'atmosphères séparées, dont le volume total et puissance de chauffe sont adaptables au débit d'effluent à traiter, les effluents liquides ou solides etant introduits de façon continue par le moyen entrée 11 de l'effluent à traiter dans la chambre 1 four F.
La référence 13 indique une conduite d'alimentation en additif de vitrification.
Un moyen 15, 17 sous forme d'une conduite, pour récupérer les produits gazeux issus du chauffage de l'effluent, permet la collecte des produits gazeux formés lors de l'étape a) du procédé contenant les métaux volatils et les buées. I1 comprend un système de maintien en température 6 des produits gazeux collectés qui permet de conserver la température de ces produits et fumées dans la conduite 21 alimentant le moyen T de traitement des produits gazeux récupérés.
Ce moyen T comprend un système 2 d'épuration des fumées, une conduite 22 permettant d'extraire les résidus gazeux épurés et de les diriger vers 1 atmosphère, une conduite 23 d'arrivée d'une solution de lavage des fumées, une conduite 24 permettant de collecter la solution de lavage des fumées pour la diriger vers un système 3 de précipitation/ lavage des métaux sous leur forme chimique digestible dans une matrice de verre. Un réactif destiné à transformer les métaux lourds sous une forme chimique digestible dans matrice de verre, par exemple un carbonate de sodium ou de calcium, est introduit par la conduite 31 dans le système 3.
Une conduite 32 permet de collecter les métaux lourds sous ladite forme digestible, généralement sous forme de précipité, du système 3 pour les diriger vers un système 4 de filtration/ lavage des métaux sous leur forme chimique digestible. Les eaux mères filtration et lavage sont collectées par une conduite 1 en vue de leur recyclage. Les métaux lourds sous ladite forme digestible sont réintroduits par la conduite 12 dans l'effluent exempt de sels de métaux lourds présent dans la chambre 1' et provenant de la chambre 1.
La figure 4 est un schéma d'un four (II) utilisable dans le troisième mode de réalisation de la présente invention. Les références identiques à celles la figure 1 indique les mêmes choses. four (II) à atmosphère séparé ou ciel cloisonné. effet, il comprend une cloison 56 qui empêche que buées et métaux volatils soient en contact avec la partie du four dans laquelle les métaux lourds digestibles sont réintroduits dans l'effluent. Ce four (II) est muni conduites 11, 12, 13, 14, 15 et 16 précitées. référence 54 indique un moyen de chauffage et la référence E l'effluent en fusion.
Dans l'exemple selon lequel les métaux lourds sont sous forme de carbonates de métaux lourds digestibles dans une matrice de verre, lorsqu'ils sont réintroduits dans 'effluent exempt de sels de métaux lourds chauffe, il y a émission de fumées de dioxyde de carbone. Une conduite 16 permet de collecter ces fumées, et de les conduire dans la conduite 17.
conduite 14 permet l'élimination en continu des verres et produits solidifiés formés dans le four vers décharge D1. Ce four permet une décharge continu du produit vitrifié.
Les eaux mères de filtration et de lavage sont collectées du système 4 par une conduite 41 qui assure leur élimination ou leur orientation vers un système facultatif d'évaporation et de concentration de eaux meres.
sels alcalins des eaux mères de filtration sont collectés en 51 vers une décharge D2. L' d'évaporation est collectée par une conduite 52 en de son recyclage dans le procédé vers des conduites 42 et 23 d'arrivée d'eau pour les premier et deuxième lavages dans le traitement des produits gazeux. <B>Exemple</B> :<B>Dispositif pour la mise en oeuvre</B> <B>procédé l'invention selon le</B> deuxième <B>mode</B> <B>réalisation</B> Ce deuxième mode de réalisation est schématisé les figures 2 et 3. Les références identiques à celles de la figure 1 indiquent les mêmes choses.
Sur la figure 2, le four (I) est constitué d'une chambre unique I dont le volume et la puissance chauffe sont adaptés au débit d'effluent à traiter. effluents solides ou liquides sont introduits par la conduite 11 dans le four. Une conduite 12 permet réintroduire les métaux lourds sous la forme chimique digestible dans le four F'. La référence 13 indique conduite d'arrivée d'un additif de vitrification. Une conduite 15 permet la collecte des fumées et les amène vers le système de traitement, ou d'épuration, produits gazeux. Un four (I) à chambre unique schématise sur la figure 3 sur laquelle le four 1 muni des conduites 11, 12, 13, 14 et 15 précitées. Il comprend moyen de chauffage 54. L'effluent en fusion est référencé E.
Les autres éléments ont été décrits dans l'exemple 1 ci-dessus.
Exemple 3 : Traitement d'un effluent solide Dans une installation analogue à celle qui vient d'être décrite dans l'exemple 2, on traite un REFIOM dans un four à induction directe en creuset froid, sans ajout d'additif. Le REFIOM traité présente la composition suivante en pourcentage en poids charge anionique : [C1-]=20, 34 % [S04-]=13, 19 Métaux lourds=10% dont Zn=5,3% Pb=2,3% Sn=0,6% Cu=0,2% Cd=0,01% I1 présente aussi la composition en éléments vitrifiables suivante en pourcentage en poids [Si]=4, 41% [Ca]=8, <B>98%</B> [Na]=9, 7 % [K]=10, 3 % [A1]=2 , 7 % Pour une tonne de REFIOM traitée, on obtient 430 kg de verre, pour une consommation électrique de 1,2 kWh/kg.
La température de chauffage était de 1600 environ.
Le traitement des buées nécessite 170 kg carbonate de sodium pulvérulent.
L'analyse des produits, verre-filtrats-gaz cours du procédé, montre que la totalité des métaux lourds suscités a été incorporée dans la masse vitrifiee.
Exemple 4 : Traitement d'un effluent sous forme de boues humides Dans la même installation que celle utilisée dans l'exemple précédent, le traitement de boues humides contenant 50% en poids d'eau et chargées en métaux lourds se traduit par une consommation énergétique voisine de 2,5 kWh/kg. L'effluent a été chauffé à une température d'environ 1300 C. La composition en métaux. lourds ces boues était la suivante en pourcentage en poids .
<B>5%</B> [S04-1=0, 5 % [Si]=3, 3 % [Ca]=1 %
[Na]=0, <SEP> <B>01%</B> <SEP> [K]=0, <SEP> 02%
<tb> [A1]=0, <SEP> <B>03%</B>
<tb> Metaux <SEP> lourds <SEP> =8,6% <SEP> dont <SEP> Fe=1,5%, <SEP> Cr=1,3%, <SEP> CO=0,
<tb> -5,3%, <SEP> Cu=0,3%
<tb> Un <SEP> additif <SEP> de <SEP> vitrification, <SEP> à <SEP> raison <SEP> de <SEP> 60%
<tb> poids <SEP> par <SEP> rapport <SEP> au <SEP> poids <SEP> total <SEP> effluent <SEP> traité
<tb> additif <SEP> a <SEP> été <SEP> ajouté. <SEP> Cet <SEP> additif <SEP> contenait
<tb> pourcentage <SEP> en <SEP> poids <SEP> était <SEP> du <SEP> basalte.
<tb>
<tb> [A1]=0, <SEP> <B>03%</B>
<tb> Metaux <SEP> lourds <SEP> =8,6% <SEP> dont <SEP> Fe=1,5%, <SEP> Cr=1,3%, <SEP> CO=0,
<tb> -5,3%, <SEP> Cu=0,3%
<tb> Un <SEP> additif <SEP> de <SEP> vitrification, <SEP> à <SEP> raison <SEP> de <SEP> 60%
<tb> poids <SEP> par <SEP> rapport <SEP> au <SEP> poids <SEP> total <SEP> effluent <SEP> traité
<tb> additif <SEP> a <SEP> été <SEP> ajouté. <SEP> Cet <SEP> additif <SEP> contenait
<tb> pourcentage <SEP> en <SEP> poids <SEP> était <SEP> du <SEP> basalte.
<tb>
L'analyse <SEP> des <SEP> produits, <SEP> verre-filtrats-gaz <SEP> au
<tb> cours <SEP> du <SEP> procédé, <SEP> montre <SEP> que <SEP> la <SEP> totalité <SEP> des <SEP> métaux
<tb> lourds <SEP> suscités <SEP> a <SEP> été <SEP> incorporée <SEP> dans <SEP> la <SEP> masse
<tb> vitrifiée.
<tb> cours <SEP> du <SEP> procédé, <SEP> montre <SEP> que <SEP> la <SEP> totalité <SEP> des <SEP> métaux
<tb> lourds <SEP> suscités <SEP> a <SEP> été <SEP> incorporée <SEP> dans <SEP> la <SEP> masse
<tb> vitrifiée.
Claims (4)
1. Procédé de traitement d'un effluent comprenant des sels de métaux lourds caractérisé en ce qu'il comprend dans cet ordre (a) un chauffage de l'effluent à traiter de manière à rendre gazeux les anions et cations des sels de métaux lourds volatils qu'il contient et à évacuer de l'effluent chauffé, (b) une étape de récupération des produits gazeux issus du chauffage de l'effluent, lesdits produits gazeux incluant les anions et cations des sels de métaux lourds volatils évacués par le chauffage de l'effluent, (c) une étape de traitement desdits produits gazeux récupérés, de manière à isoler les métaux lourds qu'ils contiennent sous une forme chimique digestible dans une matrice de vitrification, (d) une étape de réintroduction desdits métaux lourds, sous ladite forme chimique digestible, dans l'effluent chauffé de l'étape a), pour obtenir un effluent vitrifiable, et éventuellement, (e) une étape de vitrification de l'effluent vitrifiable.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'effluent est chauffé jusqu'à fusion.
3. Procédé selon la revendication dans lequel l'étape c) de traitement des produits gazeux récupérés comprend un premier lavage des produits gazeux de manière à bloquer les sels de métaux lourds dans une solution, une précipitation des métaux sous une forme chimique digestible dans une matrice de vitrification, une filtration, et, éventuellement, un deuxième lavage des métaux lourds sous ladite forme digestible.
4. Procédé selon la revendication dans lequel les métaux sont précipités sous forme de carbonates de métaux. . Procédé selon la revendication 3, dans lequel les métaux sont précipités sous la forme de carbonates au moyen de carbonate de sodium ou de carbonate de calcium. . Procédé selon la revendication 3, dans lequel la précipitation est réalisée à un pH compris entre 8 et 10. . Procédé selon la revendication 3, dans lequel la précipitation est effectuée à chaud. 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape a) de chauffage est réalisée dans une première chambre, et dans lequel l'étape d) est réalisé dans une deuxième chambre, la première et la deuxième chambres étant séparées, un passage étant prévu entre les deux chambres de telle manière que l'effluent chauffé puisse passer de la première à la deuxième chambre lorsqu il est exempt des sels de métaux lourds. 9. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les étapes a) et d) sont réalisées dans une chambre unique de chauffage et de fusion pour une vitrification de l'effluent traité. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape e de vitrification est réalisée dans ladite chambre. 11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'effluent est choisi parmi un effluent issu procédés d'incinération de déchets ménagers, effluent liquide issu de procédés de traitement surface voie chimique. 12. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un additif de vitrification est ajouté à l'effluent. 13. Procédé selon l'une quelconque revendications 1 à 11, dans lequel ledit procédé réalisé continu. 14. Dispositif pour la mise en oeuvre du procedé de la revendication 1 comprenant - four pour chauffer l'effluent à traiter, ledit four comprenant un moyen de chauffage, un moyen d'entrée de l'effluent à traiter dans le four, un moyen pour récupérer les produits gazeux issus du chauffage de l'effluent a traiter dans le four, et un moyen pour évacuer l'effluent traité du four, - un moyen pour traiter les produits gazeux recupérés, et isoler les métaux lourds sous une forme chimique digestible dans une matrice vitrification, ledit moyen pour traiter produits gazeux étant connecté avec le moyen pour récupérer ces produits du four, et - moyen de réintroduction dans le four métaux lourds sous ladite forme chimique digestible dans l'effluent chauffé exempt de sels de métaux lourds. 15. Dispositif selon la revendication 14, dans lequel moyen pour récupérer les produits gazeux issus chauffage de l'effluent comprend un système de maintien en température des produits gazeux. 16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, dans lequel le moyen pour traiter les produits gazeux comprend un appareil de précipitation et un filtre. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, dans lequel le four est un four comportant une première chambre et une deuxième chambre séparées, un passage étant prévu entre le première et la deuxième chambres pour que l'effluent chauffé dans la première chambre puisse passer dans la deuxième chambre lorsqu'il est exempt de sels de métaux lourds, ledit moyen de réintroduction dans le four des métaux sous une forme digestible, dans l'effluent chauffé exempt de sels de métaux lourds, étant connecté à la deuxième chambre du four.
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