WO2002004367A1 - Procede et installation de traitement de dechets liquides industriels, agricoles et urbains ou menagers, notamment du lisier de porc - Google Patents

Procede et installation de traitement de dechets liquides industriels, agricoles et urbains ou menagers, notamment du lisier de porc Download PDF

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WO2002004367A1
WO2002004367A1 PCT/FR2001/002132 FR0102132W WO0204367A1 WO 2002004367 A1 WO2002004367 A1 WO 2002004367A1 FR 0102132 W FR0102132 W FR 0102132W WO 0204367 A1 WO0204367 A1 WO 0204367A1
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incinerator
evaporator
concentrate
heat transfer
transfer material
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PCT/FR2001/002132
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Bernard Sabatier
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    • Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

Definitions

  • the present invention relates to the technical sector of the treatment of liquid industrial waste, in particular of the food industry, agricultural, urban, or household, and in particular pig manure.
  • nitrogen in the form of nitrates is rapidly leachable and progresses rapidly to surface water and to the groundwater;
  • the invention no longer aims to shift the problem of pollution by slurry, or to simply reduce somewhat the difficulties of handling by the operator, but to actually treat the slurry by a process:
  • the invention therefore relates to a method or an installation for treating liquid waste containing water and polluting and / or toxic substances, such as pig manure, characterized in that it comprises at least:
  • the invention relates to a method of this type, characterized in that it further comprises
  • the invention relates to a method of this type, characterized in that it further comprises
  • the method or installation according to the invention uses an evaporator 1 of the type with mechanical vapor recompression, which will be described below.
  • the evaporator is preferably multi-stage.
  • the method or installation according to the invention uses an incinerator 2 of the recirculation type (13) of heat-carrying material, which will be described below.
  • said incinerator 2 is of the fluidized bed and recirculation (13) type of heat-carrying material and premix of this heat-carrying material (5) with at least a substantial part of the concentrate (9) obtained in step evaporation.
  • FIG. 1 represents the general functional diagram of a nonlimiting embodiment of the method or installation according to the invention.
  • FIG. 2 represents a more detailed diagram of implementation and implementation of the method or installation according to the invention, in its preferred form, but not limiting.
  • FIG. 3 represents a detailed diagram of the preferred installation according to the invention.
  • references X indifferently, depending on the context, either a product or a zone or device .
  • the reference 5 could designate either the recirculating sand, or the premixing zone of this sand with the condensate 9. 1 evaporator
  • the treatment process or installation according to the invention is characterized in that it comprises an evaporator 1 combined with an incinerator 2 which treats the concentrate 9 obtained at the bottom of the evaporator, said incinerator 2 having any heating means (not shown as known to a person skilled in the art, in particular by the aforementioned WO patent) and destroying said concentrate 9 by producing (26) gases H20, C02, N2 and ashes.
  • said incinerator 1 contains a charge of inert coolant material preheated at start-up by the mixture 36 preferably introduced in the middle or upper part 35 of the incinerator, and preferably driven by a downward movement under the action of the arrival of the concentrate load 9 (for example by a pneumatic transport system TP or the like).
  • said incinerator comprises a recirculation circuit (13) of said heat transfer material, at least a fraction of said heat transfer material being taken from an upper zone (35, 45) of said incinerator and being reintroduced at the base (40, or 35) of said incinerator.
  • the charge is introduced to the lower part of the incinerator, and undergoes with the heat transfer material, in particular sand, an upward movement; in this case, the recirculation point of the heat transfer material 13 is located in the zone 35 and conversely the premix 5 is brought towards the lower part of the furnace, where the fluidized bed is formed, for example by an endless screw or the like.
  • said premix 5 is preheated by thermal energy recovered from the incinerator, either at the burner or at the walls, and any similar system within the reach of the skilled person.
  • the incinerator operates in a fluidized bed by blowing gas or air into zone 40, the gases possibly being combustion gases serving at least to initiate the heating of the charge.
  • At least a fraction of said recirculated heat transfer material (13) is premixed, before its reintroduction into said incinerator 2, with at least a fraction of the concentrate 9 coming from the evaporation step 1, in a zone 5, and the assembly is reintroduced into said incinerator 2.
  • all or almost all of said heat-transfer material (13) is premixed with all or almost all of said concentrate 9.
  • said premix 5 (and / or said recirculated heat transfer material 13 and or said concentrate 9) is or are preheated by an additional heating means or by the energy generated by the incinerator.
  • a compressor 29 supplied with air 27 and with recirculating gas 45 coming from the washing means 42 will be used to heat the incinerator or participate in the heating and recover a maximum of energy.
  • the water from the premix 5 is recovered in the tank 42, and it can be mixed with the liquid phase 30, 8 supplied by the line 38, and this mixture is recirculated through the line 34 to the tank storage 8 of the liquid phase.
  • said evaporator 1 is an evaporator said to be “with mechanical vapor recompression”, that is to say in which one carries out at the start of the installation a heating up to the “first mist” (that is to say the first emission of steam), after which at least part of the emitted steam is taken, it is compressed in a compressor, and it is returned to the base of the evaporator, this steam then providing the heating of the load, here the liquid phase load (30, 8, 29) of the slurry 20 or other liquid waste.
  • first mist that is to say the first emission of steam
  • the evaporator produces, which is one of the crucial advantages of the present invention, distilled water (10) with COD ⁇ 50, that is to say non-polluting.
  • the evaporator produces about 1/10 of the incoming volume of concentrate 9, and about 9/10 of water.
  • At least part of the thermal energy generated by the incinerator is recovered to heat the evaporator and / or preheat (to around 50 - 70 ° C) the liquid slurry phase (8, 29) entering at (50) in the evaporator.
  • the method or installation according to the invention further comprises a first step of separation (3) of the incoming slurry 20 (from the pre-pits) by, on the one hand, a phase known as “dry” "(11) and, on the other hand, a phase called” liquid "(30, 8, 29).
  • a “FAN TM” type separator known to those skilled in the art is used, supplied via a storage tank 21 comprising a submerged feed pump 33.
  • the dry phase 11 is received in a storage tank 7 and is then either recovered (44) by composting (46) or encapsulation (47) (in particular by a superabsorbent polymer), or directed (14) to the incinerator 1, preferably at the premix zone 5 with the heat transfer material.
  • the liquid phase (30) is directed to the evaporator 1, optionally via a storage tank 8 comprising a pH adjustment system 12.
  • Part of this liquid phase can be directed at 38 to a tank 42 for recovering the moisture or water contained in the concentrate 9 in the zone 5 (evaporation of the water occurs, especially if the zone 5 is preheated by a combustion gas, or even without preheating, simply because of the heat of the hot heat-transfer material recycled in 13).
  • the concentrate produced at the bottom of the evaporator is preferably received in a storage tank 9 and can either be preferably directed by a line and pump 28 to the incinerator (or preferably to the premix zone 5), or be directed towards spreading (37) (depending on the needs of the farm, in particular if the farm must use a corn or other crop spreading plan), or towards a type 1 but delocalized incinerator 41 (if the farm is small for example).
  • the heat transfer material is sand, foundry sand to the analog.
  • the gas phase 26 exiting at the head of the incinerator 1 passes through a smoke filter 4 which separates the gases H20, N2 and C02 from the ashes 6 (in particular nitrates, phosphates) which are recovered.
  • the water 10 produced returns to 10 F per m3 for an evaporator capable of treating approximately 5 t / h of liquid phase 29, and its cost can be reduced to only 3 F per m3 if the capacity of the evaporator is raised to 150 t / h.
  • the footprint of an installation according to the invention is approximately 10 times less than a treatment plant for example.
  • the invention is therefore of considerable economic importance.
  • liquid food-processing waste such as dairy waste, waste such as mash from potato peelings, or sweets
  • the invention also covers industrial products recovered by the process or installation according to the invention.
  • the invention also covers all the embodiments and all the applications which will be directly accessible to those skilled in the art on reading the present application, their own knowledge and possibly a few routine tests.

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Abstract

Procédé et installation de traitement de déchets liquides contenant de l'eau et des substances polluantes organiques diluées, comme le liser de porc, ou des effluents d'industries agroalimentaires, caractérisé en ce qu'il comporte au moins: a) une étape d'évaporation thermique (1) d'une proportion substantielle de ladite eau, et b) une étape (2) d'incinération du concentrat (9) obtenu dans l'étape précédente. On utilise de préférence un évaporateur (1) du type à recompression mécanique de vapeur, combiné avec un incinérateur (2) du type à lit fluidisé et recirculation (4) de matériau calorporteur, notamment de sable, et prémélange (5) de ce matériau calorporteur avec au moins une partie substantielle du concentrat (9) obtenu dans l'étape d'évaporation. Ce procédé détruit réellement le lisier, notamment les nitrates, par un procédé très peu coûteux, permettant de récupérer ses éléments utiles, dont de l'eau à DCO < 50, et les phosphates sous forme de poudre sèche réutilisable en engrais, et qui ne produise que des agents soit utiles soit non polluants.

Description

Procédé et installation de traitement de déchets liquides industriels, agricoles et urbains ou ménagers, notamment du lisier de porc.
Secteur technique de l'invention :
La présente invention concerne le secteur technique du traitement de déchets industriels liquides , notamment de l'industrie agroalimentaire, agricoles, urbains, ou ménagers, et notamment du lisier de porc.
On sait que de tels déchets posent des problèmes insolubles en raison de leur caractère très polluant et/ou toxique, et de leur volume. Le lisier de porc est un exemple parfait de tels déchets extrêmement difficile à traiter, car il est à la fois très polluant (en matières chimiques et par son odeur particulièrement fétide) et très encombrant.
Art antérieur :
On connaît, pour des déchets comme le lisier de porc, une technique qui est basée essentiellement sur l'épandage.
On procède soit à l'épandage direct, qui n'appelle aucun commentaire particulier si ce n'est qu'il s'agit du mode de « traitement » le plus polluant, soit à un épandage indirect.
Dans le cas de l'épandage indirect, on peut séparer très grossièrement le lisier en une forme dite sèche (en fait, à humidité grossièrement réduite) qui part vers une zone d'épandage direct (on est donc ramené, pour cette part, au problème précédent), et une forme liquide qui part vers un traitement en lagune, où il est pratiquement impossible de réduire, sous des climats tempérés, le volume et la charge polluante à un niveau permettant leur destruction. De nombreuses exploitations utilisent des « plans d'épandage », c'est-à-dire des zones cultivées, notamment en maïs, ou cultures de céréales, oléagineuses, légumineuses, où l'on épand le lisier. Le problème de ce type de « traitement » est que :
- la pollution par l'odeur n'est évidemment pas supprimée
l'azote sous forme de nitrates est rapidement lessivable et progresse rapidement vers les eaux de surface et vers la nappe phréatique ;
il a un coût notamment de transport, et représente une charge de travail, non négligeables
- ce coût peut être aggravé par des pertes engendrées par la baisse des cours mondiaux du maïs.
Tous les modes antérieurs de « traitement » du lisier ont en commun les inconvénients graves ci-dessous :
les procédés' d'évaporation ont un coût énergétique très important et ne donnent qu'un produit concentré contenant tous les polluants initiaux
certains procédés de séchage vers un lisier en « poudre » ont également un coût énergétique très important et ne résolvent pas le problème de l'utilisation finale
dans aucun des cas, le lisier n'est détruit ; les procédés antérieurs se bornent à faciliter plus ou moins la manipulation du lisier, quelquefois éviter le transport de trop grandes quantités de liquides, etc., mais ne visent jamais la destruction du lisier sous des formes non ou peu polluantes, et notamment jamais à faible coût
la forme de pollution par l'odeur n'est jamais éliminée ni même réduite, elle est au mieux quelquefois déplacée ; de même pour les autres formes de pollution (nitrates notamment) on ne récupère aucun élément utile ou utilisable (sauf dans le cas de l'épandage sur culture de maïs mais, on l'a vu, avec en fait des pertes financières notables : on ne peut donc pas évoquer d'élément « utile ». Au contraire, les exploitations souhaiteraient être débarassées de la contrainte énorme que représentent pour elles de tels « plans d'épandage » (centaines d'hectares immobilisés et générant une perte, servitudes de l'épandage, odeur, pollution des sols et des cours d'eau, des nappes phréatiques, etc....).
On peut estimer que, en règle générale, un m3 de lisier coûte au moins 25 francs à l'exploitant, avec les inconvénients ci-dessus et sans aucun profit direct ou indirect, et sans possibilité d'étendre les élevages, qui sont directement liés aux surfaces disponibles d'épandage.
Il existe donc un besoin important et reconnu pour résoudre le problème du traitement du lisier de porc, ou d'autres déchets dont des exemples seront donnés ci-après et qui posent des problèmes (pollution, volume) comparables. Ce besoin a d'ailleurs été mis en lumière par une actualité de plus en plus fournie depuis environ au moins une décennie, comme par exemple pollution des eaux de surface et des nappes phréatiques, et pollutions analogues.
Malgré l'ampleur évidente du problème, aucune solution apte à résoudre ne serait-ce qu'une partie des inconvénients ci-dessus n'existe à ce jour, et a fortiori pas le problème d'un traitement définitif à un coût similaire ou inférieur à l'épandage, avec solution de la totalité des problèmes posés et même certains avantages comme la récupération d'éléments utiles ;
Résumé de l'invention :
L'invention vise, non plus à déplacer le problème de la pollution par le lisier, ou à simplement réduire quelque peu les difficultés de manipulation par l'exploitant, mais à réellement traiter le lisier par un procédé :
peu coûteux, et très compétitif avec le coût d'un épandage, permettant d'augmenter la taille des élevages sans pollution supplémentaire (et même, en réduisant tout à fait la pollution)
qui détruise le lisier, et élimine son odeur, notamment son rejet d'ammoniac
- permettant de récupérer ses éléments utiles non polluants et en particulier les phosphates
qui ne produise que des agents soit utiles soit non polluants, comme l'eau ou l'azote (ou le C02 qui est évidemment moins polluant que les effets de l'épandage)
- tout en détruisant les éléments polluants comme les nitrates.
Selon l'invention, on procède essentiellement à une evaporation d'une partie substantielle de l'eau du lisier, combinée à une incinération du concentrât ainsi obtenu.
Le procédé ou l'installation selon l'invention produit essentiellement :
- de l'eau à moins de 50 en DCO (demande chimique en oxygène), pouvant être rejetée dans le milieu naturel ou réutilisée en irrigation ou lavage
de la vapeur d'eau, de l'azote, du gaz carbonique, et
des cendres essentiellement composées de phosphates ou composés phosphores,
le tout avec une très faible consommation d'énergie et un coût d'investissement et de traitement acceptables.
Il est doublement surprenant de constater qu'il est possible de résoudre tous les problèmes posés par le lisier, et de récupérer de plus des éléments utiles, au prix d'une consommation d'énergie très faible. Description détaillée de l'invention :
L'invention concerne donc un procédé ou une installation de traitement de déchets liquides contenant de l'eau et des substances polluantes et/ou toxiques, comme le lisier de porc, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :
e) une étape d'évaporation thermique 1 d'une proportion substantielle de ladite eau, et
f) une étape d'incinération 2 du concentrât 9 obtenu dans l'étape e) précédente.
Selon un mode de réalisation préféré, l'invention concerne un procédé de ce type, caractérisé en ce que il comprend de plus
b) une étape préalable de séparation 3 du lisier 20 en une phase dite liquide 30 et en une phase dite sèche 11.
Selon un mode de réalisation préféré, l'invention concerne un procédé de ce type, caractérisé en ce que il comprend de plus
une ou plusieurs étapes de stockage a), c), des produits intermédiaires.
Selon un mode de réalisation tout à fait préféré, le procédé ou installation selon l'invention utilise un évaporateur 1 du type à recompression mécanique de vapeur, qui sera décrit ci-dessous.
L'évaporateur est de préférence à plusieurs étages.
Selon encore un mode de réalisation, le procédé ou installation selon l'invention utilise un incinérateur 2 du type à recirculation (13) de matériau calorporteur, qui sera décrit ci-dessous. Selon encore un mode de réalisation préféré, ledit incinérateur 2 est du type à lit fluidisé et recirculation (13) de matériau calorporteur et prémélange de ce matériau calorporteur (5) avec au moins une partie substantielle du concentrât (9) obtenu dans l'étape d'évaporation.
De tels incinérateurs sont décrits par exemple dans le brevet PCT W O 95/23317 .
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, et en se référant au dessin annexé sur lequel :
la figure 1 représente le schéma général fonctionnel d'un mode de réalisation non limitatif du procédé ou installation selon l'invention.
la figure 2 représente un schéma plus détaillé de réalisation et de mise en œuvre du procédé ou installation selon l'invention, dans sa forme préférée, mais non limitative.
la figure 3 représente un schéma détaillé de l'installation préférée selon l'invention.
Sur les figures annexées, les mêmes références ont les mêmes significations, qui sont les suivantes.
Note : dans toute la présente demande, par simplicité, et afin de ne pas multiplier les références lorsque cela n'est pas utile à la compréhension, on désignera par une référence X indifféremment, selon le contexte, soit un produit soit une zone ou dispositif. Par exemple, la référence 5 pourra désigner soit le sable en recirculation, soit la zone de prémélange de ce sable avec le condensât 9. 1 évaporateur
2 incinérateur
3 étape de séparation phase « sèche » « phase liquide »
TP transport pneumatique
4 filtre des fumées
5 matériau caloporteur en cours de recirculation, lors de l'étape préférée de prémélange avec le concentrât 9 (désigne également le mélange sable recirculé + concentrât et la zone de réalisation de ce mélange)
6 cendres (notamment phosphates et produits non volatils)
7 cuve de stockage de la phase dite « sèche »
8 cuve de stockage de la phase dite « humide » ou « liquide »
9 concentrât de fond d'évaporateur
10 eau distillée, de sortie haute de l'évaporateur
1 1 phase dite « sèche »
12 système de réglage du pH (par un acide)
13 recirculation d'au moins une fraction du matériau caloporteur de l'incinérateur (notamment, de sable)
14 recyclage éventuel de la phase sèche vers l'incinérateur
15 conduit de recirculation du matériau caloporteur (notamment sable), mélangé avec du concentrât, vers l'incinérateur 20 lisier en provenance des fosses de l'exploitation
21 cuve de stockage et d'homogénéisation de ce lisier
25 rejet d'azote, vapeur d'eau, gaz carbonique
26 sortie haute de l'incinérateur, vers le filtre à fumées
27 air de combustion
28 pompe de circulation
29 conduite de la phase liquide 8 vers l'évaporateur
30 conduite de la phase liquide vers la cuve de stockage 8
31 agitateur
32 conduite d'alimentation du séparateur en lisier
33 pompe d'alimentation immergée
34 recirculation de l'eau récupérée au niveau de l'incinérateur (zone 5 de prémélange sable + concentrats )vers la cuve de stockage 8
35 partie supérieure de l'incinérateur
36 gaz de combustion, air, de préchauffe
37 vers épandage
38 introduction éventuelle de concentrats 9 avec l'eau 42 récupérée de la zone de prémélange 5 avec le milieu caloporteur, comme du sable, pour recyclage par la conduite 34 39 compresseur d'air de combustion
40 partie basse de l'incinérateur (créant le lit fluidisé)
41 vers incinération extérieure
42 système de lavage, par de la phase liquide 38, des gaz en provenance du sable recyclé et prémélangé (5) avec le concentrât (9) et de récupération de l'eau
43 , 3 circuit d'introduction du concentrât 9 (éventuellement prémélangé avec le milieu caloporteur recirculé 5)
44 valorisation par compostage (46) ou encapsulage (47)
45 recyclage des gaz lavés en provenance du sable recyclé et prémélangé (5) avec le concentrât
50 point d'entrée de la phase liquide dans l'évaporateur
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, et des exemples non limitatifs ci-dessous.
Selon le mode général représenté sur la figure 1 , le procédé ou installation de traitement selon l'invention est caractérisé en ce qu' il comporte un évaporateur 1 combiné avec un incinérateur 2 qui traite le concentrât 9 obtenu au fond de l'évaporateur, ledit incinérateur 2 possédant un moyen de chauffage quelconque (non représenté car connu de l'homme de métier, notamment par le brevet WO précité) et détruisant ledit concentrât 9 en produisant (26) des gaz H20, C02, N2 et des cendres.
De manière préférée, comme représenté sur la figure 1 , ledit incinérateur 1 contient une charge de matériau caloporteur inerte préchauffé au démarrage par le mélange 36 introduit de préférence en partie médiane ou haute 35 de l'incinérateur, et animé de préférence d'un mouvement descendant sous l'action de l'arrivée de la charge de concentrât 9 (par exemple par un système de transport pneumatique TP ou analogue).
De manière tout à fait préférée, ledit incinérateur comporte un circuit de recirculation (13) dudit matériau caloporteur, au moins une fraction dudit matériau caloporteur étant prélevée dans une zone supérieure (35, 45) dudit incinérateur et étant réintroduite à la base (40, ou 35) dudit incinérateur.
Selon une autre option, la charge est introduite à la partie inférieure de l'incinérateur, et subit avec le matériau caloporteur, notamment du sable, un mouvement ascendant ; dans ce cas, le point de recirculation de matériau caloporteur 13 est situé dans la zone 35 et inversement le prémélange 5 est amené vers la partie basse du four, où se forme le lit fluidisé, par exemple par une vis sans fin ou analogue.
De préférence, ledit prémélange 5 est préchauffé par de l 'énergie thermique récupérée de l'incinérateur, soit au niveau du brûleur soit au niveau des parois, et tout système analogue à la portée de l'homme de métier.
De manière tout à fait préférée, l'incinérateur fonctionne en lit fluidisé par insufflation de gaz ou d'air en zone 40, les gaz pouvant être des gaz de combustion servant à au moins amorcer le chauffage de la charge.
De manière encore préférée, au moins une fraction dudit matériau caloporteur recirculé (13) est prémélangée, avant sa réintroduction dans ledit incinérateur 2, avec au moins une fraction du concentrât 9 provenant de l'étape d'évaporation 1 , dans une zone 5, et l'ensemble est réintroduit dans ledit incinérateur 2.
De préférence, la totalité ou la quasi totalité dudit matériau caloporteur (13) est prémélangée avec la totalité ou la quasi totalité dudit concentrât 9. Selon un mode de réalisation préféré, ledit prémélange 5 (et/ou ledit matériau caloporteur recirculé 13 et ou ledit concentrât 9) est ou sont préchauffé(s) par un moyen de chauffage annexe ou par l'énergie générée par l'incinérateur.
On utilisera, pour chauffer l'incinérateur ou participer au chauffage, et récupérer un maximum d'énergie, un compresseur 29 alimenté en air 27 et en gaz de recirculation 45 provenant du moyen de lavage 42.
De préférence, on récupère l'eau en provenance du prémélange 5 , dans la cuve 42, et on peut la mélanger avec de la phase liquide 30, 8 amenée par la conduite 38, et on recircule ce mélange par le conduit 34 vers la cuve de stockage 8 de la phase liquide.
L'homme de métier saura optimiser, de cette manière et de manière analogue, les étapes du procédé, et notamment récupérer un maximum d'énergie thermique.
Selon un mode de réalisation préféré, ledit évaporateur 1 est un évaporateur dit « à recompression mécanique de vapeur », c'est-à-dire dans lequel on effectue au démarrage de l'installation une chauffe jusqu'à la « première buée » (c'est-à-dire la première émission de vapeur), après quoi on prélève au moins une partie de la vapeur émise, on la comprime dans un compresseur, et on la renvoie vers la base de l'évaporateur, cette vapeur assurant ensuite la chauffe de la charge, ici la charge de phase liquide (30, 8, 29) du lisier 20 ou autre déchet liquide.
L'évaporateur produit, ce qui est un des atouts cruciaux de la présente invention, une eau distillée (10) de DCO < 50, c'est-à-dire non polluante.
L'évaporateur produit environ 1 / 10 du volume entrant de concentrât 9, et environ 9 / 10 d'eau.
Selon encore un mode de réalisation préféré, on récupère au moins une partie de l'énergie thermique générée par l'incinérateur pour chauffer l'évaporateur et/ ou préchauffer (à environ 50 - 70 °C) la phase liquide de lisier (8, 29) entrant en (50) dans l'évaporateur.
Selon une réalisation tout à fait préférée, le procédé ou installation selon l'invention comporte de plus une première étape de séparation (3) du lisier entrant 20 (en provenance des pré-fosses) en, d'une part une phase dite « sèche » (11) et, d'autre part, une phase dite « liquide » (30, 8, 29).
On utilise de préférence un séparateur de type « FAN ™ connu de l'homme de métier, alimenté via une cuve de stockage 21 comportant une pompe immergée 33 d'alimentation.
La phase sèche 11 est reçue dans une cuve de stockage 7 et est ensuite, soit valorisée (44) par compostage (46) ou encapsulage (47) (notamment par un polymère superabsorbant), soit dirigée (14) vers l'incinérateur 1 , de préférence au niveau de la zone de prémélange 5 avec le matériau caloporteur.
La phase liquide (30) est dirigée vers l'évaporateur 1 , via éventuellement une cuve de stockage 8 comportant un système de réglage du pH 12.
Une partie de cette phase liquide peut être dirigée en 38 vers une cuve 42 de récupération de l'humidité ou eau contenue dans le concentrât 9 dans la zone 5 (une evaporation de l'eau se produit, notamment si la zone 5 est préchauffée par un gaz de combustion, ou bien, même sans préchauffage, du simple fait de la chaleur du matériau caloporteur chaud recyclé en 13).
Le concentrât produit en fond d'évaporateur est reçu de préférence dans une cuve de stockage 9 et peut être, soit de préférence dirigé par une conduite et pompe 28 vers l'incinérateur (ou de préférence vers la zone de prémélange 5), soit dirigé vers un epandage (37) (selon les besoins de l'exploitation, notamment si celle-ci doit utiliser un plan d'épandage de mais ou autre culture), soit vers un incinérateur de type 1 mais délocalisé 41 (si l'exploitation est de petite taille par exemple). De manière tout à fait préférée, le matériau caloporteur est un sable, sable de fonderie au analogue.
Selon un mode de réalisation préféré,, la phase gazeuse 26 sortant en tête de l'incinérateur 1 passe dans un filtre à fumées 4 qui sépare les gaz H20, N2 et C02 des cendres 6 (notamment nitrates, phosphates) qui sont récupérées.
EXEMPLES :
On parvient avec le procédé et l'installation selon l'invention à traiter environ 600 kg / h de boues concentrées de lisier de porc (concentrât 9).
L'eau 10 produite revient à 10 F le m3 pour un évaporateur capable de traiter environ 5 t / h de phase liquide 29, et son coût peut être abaissé à seulement 3 F le m3 si la capacité de l'évaporateur est portée à 150 t/h.
On comparera utilement ces valeurs au fait qu'un m3 de lisier coûte actuellement à l'exploitant environ 25 F par m3, avec les inconvénients actuels énoncés plus haut.
Par ailleurs, l'emprise au sol d'une installation selon l'invention est environ 10 fois moindre qu'une station d'épuration par exemple.
Sur la figure 2 annexée, les paramètres de fonctionnement sont, à titre d'exemple non limitatif, les suivants.
Cuve 21 1000 m3
Cuve 7 20 m3
Cuve 8 100 m3
Séparateur de type FAN™ 10 à 20 m3 / h
Matières 11 30 % MS (matières sèches) Phase liquide 30 maxi 3% MS
Concentrats 9 40 % MS
On voit donc que le procédé et l'installation selon l'invention apportent de manière surprenante une solution à tous les problèmes du lisier, en le détruisant totalement, en éliminant toute pollution, et en produisant au contraire une eau propre à faible coût.
L'utilisation de ce procédé qui élimine la nuisance du lisier de porc permet une approche différente de ce type d'élevage. En particulier, la taille des élevages pourra être nettement augmentée étant donné que les problèmes de plan d'épandage n'entreront plus en ligne de compte. D'autre part, la dégradation de la qualité de l'eau des nappes phréatiques sera supprimée et même, dans les prochaines années, leur qualité sera améliorée.
L'invention revêt donc une importance économique considérable.
Les applications de l'invention concernent en tout premier lieu la destruction du lisier de porc, notamment dans les exploitations d'élevage intensif de grande capacité, mais aussi, avec éventuellement quelques adaptations évidentes :
le traitement des eaux résiduaires notamment urbaines
- le traitement de déchets liquides agroalimentaires comme les déchets de laiteries, les déchets tels que les boues d' épluchures de pomme de terre, ou de sucreries
certaines boues de papeteries,
certaines boues de l'industrie chimique. L'invention couvre encore les produits industriels valorisés par le procédé ou installation selon l'invention.
L'invention couvre également tous les modes de réalisation et toutes les applications qui seront directement accessibles à l'homme de métier à la lecture de la présente demande, de ses connaissances propres et éventuellement de quelques essais de routine.

Claims

REVENDICATIONS
1 Procédé de traitement de déchets liquides contenant de l'eau et des substances polluantes et/ou toxiques, comme le lisier de porc, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :
e) une étape d'évaporation thermique 1 d'une proportion substantielle de ladite eau, et
f) une étape d'incinération 2 du concentrât 9 obtenu dans l'étape e) précédente.
2 Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend de plus
b) une étape préalable de séparation 3 du lisier 20 en une phase dite liquide 30 et en une phase dite sèche 11.
3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' i comprend de plus
une ou plusieurs étapes de stockage a), c), des produits intermédiaires.
4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que il utilise un évaporateur 1 du type à recompression mécanique de vapeur.
5 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'évaporateur est à plusieurs étages. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il utilise un incinérateur 2 du type à recirculation (13) de matériau caloporteur.
7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit incinérateur 2 est du type à lit fluidisé et à recirculation (13) de matériau caloporteur et à prémélange de ce matériau caloporteur (5) avec le concentrât (9) obtenu dans l'étape d'évaporation.
8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé en ce qu' il utilise un évaporateur 1 combiné avec un incinérateur 2 qui traite le concentrât 9 obtenu au fond de l'évaporateur, ledit incinérateur 2 possédant un moyen de chauffage quelconque (36, 39) et détruisant ledit concentrât 9 en produisant (26) des gaz H20, C02, N2 et des cendres.
9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ledit incinérateur 2 contient une charge de matériau caloporteur inerte préchauffé au démarrage par le mélange 36 introduit en partie médiane ou haute 35 de l'incinérateur, et animé d'un mouvement descendant sous l'action de l'arrivée de la charge de concentrât 9 (par exemple par un système de transport pneumatique TP ou analogue).
10 Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9 caractérisé en ce que ledit incinérateur comporte un circuit de recirculation (13) dudit matériau caloporteur, au moins une fraction dudit matériau caloporteur étant prélevée dans une zone supérieure (35, 45) dudit incinérateur et étant réintroduite à la base (40) dudit incinérateur.
1 1 Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que la charge est introduite à la partie inférieure de l'incinérateur, et subit avec le sable caloporteur, un mouvement ascendant ; le point de recirculation de matériau caloporteur 13 étant situé dans la zone 35 et inversement le prémélange 5 étant amené vers la partie basse 40 de l'incinérateur, où se forme le lit fluidisé, par exemple par une vis sans fin ou analogue.
12 Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que ledit prémélange 5 est préchauffé par de l'énergie thermique récupérée de l'incinérateur 2, soit au niveau du brûleur (39 et / ou 36) soit au niveau des parois.
13 Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 12 caractérisé en ce que l'incinérateur 2 fonctionne en lit fluidisé par insufflation de gaz ou d'air en zone 40, les gaz pouvant être des gaz de combustion (39) servant à au moins amorcer le chauffage de la charge.
14 Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 13 caractérisé en ce que au moins une fraction dudit matériau caloporteur recirculé (13) est prémélangée, avant sa réintroduction dans ledit incinérateur 2, avec au moins une fraction du concentrât 9 provenant de l'étape d'évaporation 1 , dans une zone 5, et l'ensemble est réintroduit dans ledit incinérateur 2.
15 Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisé en ce que la totalité ou la quasi totalité dudit matériau caloporteur (13) est prémélangée avec le concentrât 9.
16 Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que ledit prémélange 5 (et/ou ledit matériau caloporteur recirculé 13 et/ou ledit concentrât 9) est ou sont préchauffé(s) par un moyen de chauffage annexe ou par l'énergie générée par l'incinérateur.
17 Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 16 caractérisé en ce que pour chauffer l'incinérateur ou participer au chauffage, et récupérer un maximum d'énergie, on utilise un compresseur 29 alimenté en air 27 et en gaz de recirculation 45.
18 Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 17, caractérisé en ce que on récupère l'eau en provenance du prémélange 5 , dans la cuve 42, et on la mélange avec de la phase liquide 30, 8 amenée par la conduite 38, et on recircule ce mélange par le conduit 34 vers la cuve de stockage 8 de la phase liquide.
19 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 18 caractérisé en ce que ledit évaporateur 1 est un évaporateur dit « à recompression mécanique de vapeur », c'est-à-dire dans lequel on effectue au démarrage de l'installation une chauffe jusqu'à la « première buée » (c'est-à-dire la première émission de vapeur), après quoi on prélève au moins une partie de la vapeur émise, on la comprime dans un compresseur, et on la renvoie vers la base de l'évaporateur, cette vapeur assurant ensuite la chauffe de la charge, ici la charge de phase liquide (30, 8, 29) du lisier 20 ou autre déchet liquide.
20 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 19 caractérisé en ce que l'évaporateur produit une eau distillée (10) de DCO < 50, et l'évaporateur produit environ 1 / 10 du volume entrant de concentrât 9, et environ 9 / 10 d'eau.
21 Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 20 caractérisé en ce que on récupère au moins une partie de l'énergie thermique générée par l'incinérateur pour chauffer l'évaporateur et /ou préchauffer (à environ 50 - 70 °C) la phase liquide de lisier (8, 29) entrant en (50) dans l'évaporateur.
22 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 , caractérisé en ce qu'il comporte de plus une première étape de séparation (3) du lisier entrant 20 (en provenance des pré-fosses) en, d'une part une phase dite « sèche » (11) et, d'autre part, une phase dite « liquide » (30, 8, 29).
23 Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que la phase sèche 11 est reçue dans une cuve de stockage 7 et est ensuite, soit valorisée (44) par compostage (46) ou encapsulage (47) (notamment par un polymère superabsorbant), soit dirigée (14) vers l'incinérateur 2, au niveau de la zone de prémélange 5 avec le matériau caloporteur.
24 Procédé selon l'une quelconque des revendications 22 ou 23 caractérisé en ce que la phase liquide (30) est dirigée vers l'évaporateur 1 , via éventuellement une cuve de stockage 8 comportant un système de réglage du pH 12.
25 Procédé selon l'une quelconque des revendications 22 à 24 caractérisé en ce que une partie de cette phase liquide est dirigée en 38 vers une cuve 42 de récupération de l'humidité ou eau contenue dans le concentrât 9 dans la zone 5 (une evaporation de l'eau se produit, notamment si la zone 5 est préchauffée par un gaz de combustion, ou bien, même sans préchauffage, du simple fait de la chaleur du matériau caloporteur chaud recyclé en 13).
26 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 25 caractérisé en ce que le concentrât produit en fond d'évaporateur 1 est reçu de préférence dans une cuve de stockage 9 et est, soit dirigé par une conduite et pompe 28 vers l'incinérateur (ou vers la zone de prémélange 5), soit vers un incinérateur de type 2 mais délocalisé 41.
27 Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 26, caractérisé en ce que le matériau caloporteur est un sable, sable de fonderie au analogue.
28 Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 27 caractérisé en ce que la phase gazeuse 26 sortant en tête de l'incinérateur 2 passe dans un filtre à fumées 4 qui sépare les gaz H20, N2 et CO2 des cendres 6 (notamment nitrates, phosphates) qui sont récupérées.
29 Installation de traitement de déchets liquides industriels ou agroalimentaires, notamment le lisier de porc, caractérisée en ce qu'elle comprend un évaporateur 1 du type à recompression mécanique de vapeur, un incinérateur 2 du type à lit fluidisé et à recirculation (13) de matériau caloporteur et à prémélange de ce matériau caloporteur (5) avec le concentrât (9) obtenu dans l'étape d'évaporation.
30 Applications du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 28 ou de l'installation selon la revendication 29 à la destruction du lisier de porc, notamment dans les exploitations d'élevage intensif de grande capacité, et dans les opérations suivantes:
le traitement des eaux résiduaires notamment urbaines le traitement de déchets liquides agroalimentaires comme les déchets de laiteries, les déchets tels que les boues d' epluchures de pomme de terre, ou de sucreries
les boues de papeteries,
- les boues de l'industrie chimique.
31 Déchets industriels valorisés par le procédé ou installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 29, notamment eau (10) à DCO <50, phosphates et nitrates et autres cendres (6).
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