FR2952838A1 - Unit for treating polluted soil by less volatile organic compounds e.g. pulverulent quicklime, has thermo-regulated chamber reactor in which mixture is received at outlet of controlled heating screw for determined time - Google Patents

Unit for treating polluted soil by less volatile organic compounds e.g. pulverulent quicklime, has thermo-regulated chamber reactor in which mixture is received at outlet of controlled heating screw for determined time Download PDF

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Abstract

The unit has a mixing chamber (CM1) arranged at an outlet of a feeding hopper (TA1) and a storage bin (SC1). The mixing chamber assures continuous mixing of polluted soil and pulverulent lime. A controlled heating screw reactor receives the mixture at the output of the mixing chamber. The mixture in thermo-regulated chamber reactor at the outlet of the controlled heating screw is received for a determined time. A treating module (6) treats slightly concentrated gas exhausting from the mixing chamber. An independent claim is also included for a method for treating soil polluted by less volatile organic compounds.

Description

Domaine qénéral de l'invention General field of the invention

L'invention concerne le domaine du traitement des terres polluées. Plus particulièrement, elle propose un dispositif pour le traitement par la chaux de terres polluées par des composés organiques peu volatils. The invention relates to the field of the treatment of polluted land. More particularly, it proposes a device for lime treatment of soil polluted by low volatility organic compounds.

État de la technique antérieure La principale technique connue à ce jour pour traiter des terres polluées par des composés organiques peu volatils (fioul lourd, HAP, PCB,...), est celle de la désorption thermique, qui consiste à chauffer les terres polluées afin que les polluants se volatilisent. La désorption thermique est toutefois très consommatrice en énergie. Elle est en outre à l'origine de rejets gazeux importants. Il existe donc aujourd'hui un besoin pour une technique de traitement des terres polluées qui ne présente pas ces inconvénients. On souhaite par ailleurs pouvoir disposer d'une technique de traitement des terres polluées qui soit d'une grande simplicité et qui permette la valorisation des terres polluées en matériaux de construction. State of the Prior Art The main technique known to date for treating soil polluted by low volatility organic compounds (heavy fuel oil, PAHs, PCBs, etc.) is that of thermal desorption, which consists in heating the polluted soil. so that the pollutants volatilize. Thermal desorption, however, is very energy intensive. It is also responsible for significant gaseous releases. There is therefore today a need for a polluted soil treatment technique that does not have these disadvantages. We also want to have a technique for treating polluted soils that is very simple and that allows the recovery of polluted land in building materials.

Présentation qénérale de l'invention L'invention propose une unité de traitement qui répond à ces besoins. Plus précisément, il est proposé une unité pour le traitement de terres polluées par des composés organiques peu volatils, par de la chaux vive pulvérulente, qui comprend : • une chambre de malaxage en sortie de la trémie d'alimentation et du silo de stockage, ladite chambre assurant le malaxage en continu de la terre polluée et de chaux pulvérulente ; - un réacteur à vis chauffante régulée qui reçoit le mélange en sortie de la chambre de malaxage ; • un réacteur à enceinte thermo-régulée dans lequel le mélange en sortie de la vis chauffante régulée est reçu pendant une durée déterminée. General presentation of the invention The invention proposes a processing unit that meets these needs. More specifically, it is proposed a unit for the treatment of soil polluted by low volatility organic compounds, by powdered quicklime, which comprises: • a mixing chamber at the outlet of the feed hopper and the storage silo, said chamber providing continuous mixing of the polluted earth and pulverulent lime; a controlled heating screw reactor which receives the mixture at the outlet of the mixing chamber; A thermo-regulated enclosure reactor in which the mixture at the outlet of the regulated heating screw is received for a determined period of time.

Une telle unité de traitement permet de mélanger soigneusement la terre polluée avec de la chaux vive pulvérulente, avant d'introduire le mélange dans une enceinte thermo-régulée pendant une durée déterminée. On réalise de cette façon un traitement chimique des terres polluées, le réactif employé étant la chaux vive (CaO). Il a en particulier été constaté qu'une telle unité de traitement permettait le fonctionnement suivant : • dans un premier temps, la température augmente très rapidement (sous l'action de l'hydrolyse de la chaux vive) jusqu'à atteindre une centaine de degrés centigrades, • dans un deuxième temps, elle augmente de manière linéaire jusqu'à un premier seuil (environ 200°C), sous l'effet de la régulation de l'enceinte, • dans un troisième temps, et avant d'avoir atteint la température de consigne de l'enceinte, l'augmentation de la température accélère. La température dépasse la température de consigne de l'enceinte avant de se stabiliser. L'évolution des températures pendant cette phase met en évidence l'existence d'une réaction chimique exothermique entre la chaux et les polluants. On constate en sortie que les concentrations en composés organiques présents dans la terre ont subit un abattement proche de 100%, correction faite de l'ajout de chaux. Un tel traitement permet la valorisation de ces terres polluées en un matériau apte à être utilisé en remblais techniques (sous-couches de chaussée, assises de dallages, remblaiement de tranchées, etc.). Il présente en outre un bilan environnemental très favorable, notamment sur deux points : • faible consommation énergétique (100 à 150 KWh/t contre 600 à 1 000 KWh/t pour la désorption thermique), • très faible volume de rejet d'effluents gazeux (de l'ordre de 5 00 m3/h contre de l'ordre de 50 000 m3/h pour la désorption thermique). L'unité de traitement proposée est par ailleurs d'une grande simplicité et d'une grande modularité, ce qui autorise des interventions sur site pour de larges fourchettes de quantités de matériaux à traiter. Such a treatment unit makes it possible to thoroughly mix the polluted soil with powdered quicklime, before introducing the mixture into a thermoregulated enclosure for a determined period of time. In this way, a chemical treatment of polluted soil is carried out, the reagent used being quicklime (CaO). In particular, it was found that such a treatment unit allowed the following operation: • in a first step, the temperature increases very rapidly (under the action of the hydrolysis of quicklime) to reach a hundred degrees centigrade, • in a second time, it increases linearly up to a first threshold (about 200 ° C), under the effect of the regulation of the enclosure, • in a third time, and before having reaches the setpoint temperature of the enclosure, the increase in temperature accelerates. The temperature exceeds the set point temperature of the enclosure before stabilizing. The evolution of temperatures during this phase highlights the existence of an exothermic chemical reaction between lime and pollutants. It can be seen at the output that the concentrations of organic compounds present in the earth have undergone an abatement close to 100%, corrected by the addition of lime. Such a treatment makes it possible to valorize this polluted soil in a material suitable for use in technical embankments (underlayment of pavement, paving of pavements, backfilling of trenches, etc.). It also has a very favorable environmental balance, particularly in two areas: • low energy consumption (100 to 150 KWh / t against 600 to 1000 KWh / t for thermal desorption), • very low volume of gaseous effluents discharge. (On the order of 5 00 m3 / h against the order of 50 000 m3 / h for thermal desorption). The treatment unit proposed is also very simple and highly modular, which allows on-site interventions for large ranges of quantities of materials to be treated.

L'invention propose également un procédé pour le traitement de terres polluées par des composés organiques peu volatils, dans lequel on mélange la terre polluée avec de la chaux vive pulvérulente, puis on fait monter ce mélange en température et on le maintient à une température donnée pendant une durée déterminée, ces différentes étapes étant mises en oeuvre au moyen d'une unité de traitement du type précité. The invention also provides a method for the treatment of soil polluted by low volatility organic compounds, in which the polluted soil is mixed with powdered quicklime, then the mixture is raised in temperature and maintained at a given temperature. during a predetermined period, these different steps being implemented by means of a processing unit of the aforementioned type.

Description d'un mode de réalisation D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, laquelle doit se lire en référence à la figure 1 unique, qui est une représentation schématique d'une unité de traitement conforme à un mode de réalisation de l'invention. . L'unité de traitement illustrée sur cette figure 1 comprend 7 modules : • Un module 1 de préparation du matériau, • Un réacteur 2 pour la réaction d'hydrolyse, • Un réacteur 3 pour l'enclenchement de la réaction de dégradation, - Un réacteur 4 pour la réaction de dégradation, • Un module 5 de conditionnement du matériau traité, • Un module 6 de traitement des gaz faiblement concentrés, • Un module 7 de traitement des gaz concentrés. Le module 1 de préparation comprend une trémie d'alimentation TA1 associée à un dispositif d'extraction pour le stockage et l'alimentation en terre polluée, Il comprend également un silo SC1, quant à lui associé à un dispositif d'extraction pour le stockage, le dosage et l'alimentation en chaux. DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT Other characteristics, objects and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows, which should be read with reference to the single FIG. 1, which is a diagrammatic representation of a processing unit according to an embodiment of the invention. . The treatment unit illustrated in this FIG. 1 comprises 7 modules: a module 1 for preparing the material; a reactor 2 for the hydrolysis reaction; a reactor 3 for triggering the degradation reaction; reactor 4 for the degradation reaction; • a module 5 for conditioning the treated material; • a module 6 for treating the weakly concentrated gases; • a module 7 for treating the concentrated gases. The preparation module 1 comprises a feed hopper TA1 associated with an extraction device for the storage and supply of polluted soil. It also comprises a silo SC1, in turn associated with an extraction device for storage. , dosage and lime feeding.

Le réacteur 2 ou module d'hydrolyse comprend quant à lui une chambre de malaxage fermée à double axe hélicoïdal CM1, assurant le malaxage en continu de la chaux et du matériau à un débit réglable. Cette chambre de malaxage CM1 est confinée par mise en dépression, les gaz faiblement concentrés étant envoyés sur le module de traitement 6 décrit ci-après. Le contact et mélange de la chaux avec les composés organiques peu volatils dans le réacteur 2 provoquent une montée en température à l'intérieur de l'enceinte (hydrolyse de la chaux). The reactor 2 or hydrolysis module comprises for its part a double-axis helical mixing chamber CM1, ensuring the continuous mixing of the lime and the material at an adjustable flow rate. This mixing chamber CM1 is confined by depression, the weakly concentrated gases being sent to the processing module 6 described below. The contact and mixing of the lime with the low volatile organic compounds in the reactor 2 cause a rise in temperature inside the chamber (hydrolysis of the lime).

Le réacteur 3 pour l'enclenchement de la réaction de dégradation RE1 est quant à lui un réacteur à vis chauffante électrique. Cette vis chauffante est par exemple une vis du type de celles décrites dans le brevet FR 2 774 545 (technologie Spirajoule®). Cette vis est en particulier équipée d'un système de régulation de type PID, qui permet la maîtrise de la cinétique de montée en température du mélange. La température du mélange en entrée du réacteur est de 80°C à 120°C. En sortie de réacteur elle est de 250°C à 350 °C. Le temps de passage dans le réacteur varie de 30 mn à 1h. Cette montée en température permet le passage à la réaction de dégradation. Le temps de passage du mélange dans ce réacteur 3 est par exemple de l'ordre de 0,5 h. Ce réacteur 3 est lui aussi confiné par mise en dépression, les gaz concentrés en sortie dudit réacteur étant envoyés sur le module de traitement 7. Le réacteur principal 4, où s'effectue la réaction de dégradation (RR1), est constitué d'une enceinte calorifugée à alimentation par le haut et extraction par le bas. Le temps de séjour dans l'enceinte est par exemple de l'ordre de 1h. Lors de l'évolution de la réaction, le matériau peut atteindre des températures de l'ordre de 400 °C dans le réacteur principal. Le module 5 de conditionnement du matériau traité est quant à lui constitué d'une enceinte équipée de rampes d'arrosage (EH1), permettant de ré-humidifier le matériau. Le transfert à travers l'enceinte est assuré par un convoyeur à bande. The reactor 3 for triggering the RE1 degradation reaction is an electric screw reactor. This heating screw is for example a screw of the type of those described in patent FR 2 774 545 (Spirajoule® technology). This screw is in particular equipped with a PID type control system, which allows control of the kinetics of temperature rise of the mixture. The temperature of the inlet mixture of the reactor is 80 ° C to 120 ° C. At the outlet of the reactor, it is 250 ° C. to 350 ° C. The passage time in the reactor varies from 30 minutes to 1 hour. This rise in temperature allows the passage to the degradation reaction. The passage time of the mixture in this reactor 3 is for example of the order of 0.5 h. This reactor 3 is also confined by depression, the gases concentrated at the outlet of said reactor being sent to the treatment module 7. The main reactor 4, where the degradation reaction (RR1) is carried out, consists of a insulated enclosure with feed from the top and extraction from the bottom. The residence time in the enclosure is for example of the order of 1h. During the evolution of the reaction, the material can reach temperatures of the order of 400 ° C in the main reactor. The conditioning module 5 of the treated material consists of an enclosure equipped with irrigation ramps (EH1), for re-humidifying the material. The transfer through the enclosure is provided by a conveyor belt.

Le module de traitement 6 des gaz faiblement concentrés comprend : • un extracteur d'air à débit variable de 1 000 m3/h (EA1), • une colonne de lavage (CL1), • un filtre à charbon actif (CA1). Le module de traitement 7 des gaz concentrés est constitué quant à lui : • d'un extracteur d'air à débit variable de 100 m3/h (EA2), • d'un oxydateur catalytique (OC1), • d'une colonne de lavage (CL2). The low-concentration gas treatment module 6 comprises: • a 1000 m3 / h variable-rate air extractor (EA1), • a washing column (CL1), • an activated carbon filter (CA1). The treatment module 7 for the concentrated gases consists of: • a variable volume air extractor of 100 m3 / h (EA2), • a catalytic oxidizer (OC1), • a column of washing (CL2).

Claims (6)

Revendications1. Unité pour le traitement de terres polluées par des composés organiques peu volatils, par de la chaux vive pulvérulente, caractérisée en ce qu'elle comprend - une chambre de malaxage en sortie de la trémie d'alimentation et du silo de stockage, ladite chambre assurant le malaxage en continu de la terre polluée et de chaux pulvérulente ; - un réacteur à vis chauffante régulée qui reçoit le mélange en sortie de la chambre de malaxage ; - un réacteur à enceinte thermo-régulée dans lequel le mélange en sortie de la vis chauffante régulée est reçu pendant une durée déterminée. Revendications1. Unit for the treatment of soil polluted by low volatility organic compounds, by pulverulent quicklime, characterized in that it comprises - a mixing chamber at the outlet of the feed hopper and the storage silo, said chamber providing continuous mixing of the polluted earth and pulverulent lime; a controlled heating screw reactor which receives the mixture at the outlet of the mixing chamber; a thermo-regulated enclosure reactor in which the mixture at the outlet of the regulated heating screw is received for a determined period of time. 2. Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en sortie du réacteur à enceinte thermo-régulée, une enceinte de ré-humidification pour le conditionnement des terres. 2. Unit according to claim 1, characterized in that it comprises at the outlet of the thermoregulated chamber reactor, a re-humidification chamber for the conditioning of land. 3. Unité selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un module de traitement des gaz faiblement concentrés sortant de la chambre de malaxage. 25 3. Unit according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a low-concentrated gas treatment module exiting the mixing chamber. 25 4. Unité selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit module de traitement des gaz faiblement concentrés comporte : - une colonne de lavage en sortie de la chambre de 30 malaxage ;20- un extracteur d'air en sortie de la colonne de lavage ; et - un filtre à charbon actif en sortie de l'extracteur d'air. 4. Unit according to claim 3, characterized in that said low-concentrated gas treatment module comprises: a washing column at the outlet of the mixing chamber; an air extractor at the outlet of the washing column; ; and an active carbon filter at the outlet of the air extractor. 5. Unité selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un module de traitement des gaz fortement concentrés en sortie du réacteur à vis chauffante. 5. Unit according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a highly concentrated gas treatment module at the outlet of the heated screw reactor. 6. Unité selon la revendication 5, caractérisée en ce que le module de traitement des gaz fortement concentrés comprend : - un extracteur d'air en sortie de la vis ; - un oxydateur catalytique en sortie de l'extracteur d'air ; et - une colonne de lavage en sortie de l'oxydateur catalytique. 9. Unité selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que qu'elle comporte en amont de la chambre de malaxage une trémie d'alimentation en terres polluées, ainsi qu'un silo de stockage de chaux pulvérulente. 10. Procédé pour le traitement de terres polluées par des composés organiques peu volatils, caractérisé en ce qu'on mélange la terre polluée avec de la chaux vive pulvérulente, puis on fait monter ce mélange en température et on le maintient à une température donnée pendant une durée déterminée, ces différentes étapes étant mises en oeuvre au moyen d'une unité de traitement selon l'une des revendications précédentes.9 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le passage dans le réacteur à vis chauffante de l'unité de traitement a une durée de l'ordre de 0,5 à 1 heure. 10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le passage dans l'enceinte thermo-régulée de l'unité de traitement a une durée de l'ordre de l'ordre de 1 heure. 6. Unit according to claim 5, characterized in that the highly concentrated gas treatment module comprises: - an air extractor at the outlet of the screw; a catalytic oxidizer at the outlet of the air extractor; and a washing column at the outlet of the catalytic oxidizer. 9. Unit according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises upstream of the mixing chamber a feed hopper polluted soil, and a storage silo lime powder. 10. A method for the treatment of soil polluted by low volatility organic compounds, characterized in that the polluted soil is mixed with powdered quicklime, then the mixture is heated to a temperature and maintained at a given temperature for a period of time. a predetermined time, these different steps being implemented by means of a processing unit according to one of the preceding claims.9 9. The method of claim 8, wherein the passage in the unit heating screw reactor treatment has a duration of the order of 0.5 to 1 hour. 10. The method of claim 8, wherein the passage in the thermoregulated chamber of the processing unit has a duration of the order of about 1 hour.
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