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'_ Titre : Procédé et dispositif pour traiter un effluent Itquide fortement
d~argé
notamment en azote et en phosphore.
La présente invention est relative à un procédé pour traiter un e~fPluent
liquide fortement chargé notamment en azote et en phosphore, ainsi qu'à un
dispositif pour fa mise en pauvre de ce procédé.
Les effluents liquides fortement chargés notamment en azote et en
phosphore, que ceux-ci soient d'origine urbaine, agricole ou industrielle,
posent un
grave problème tout particulièrement dans le domaine de l'environnement. ()
doit
ëtre rappelé toute la polémique qui se développe autour du taux de nitrate
présent
dans les eaux des nappes phréatiques.
Les législations nationales edou internationales tendent de plus en plus à
interdire tout rejet d'effluents liquides dont la quantité de matière azotée
est
supérieure à un seuil qui a tendance à baisser sous !'action de différend
groupes y
de pression. De méme en ce qui concerne ie phosphore, la législation en limite
les
quantités tolérées pour tes épandages. '
En outre, les eftiuents liquides ci-dessus sont souvent valorisés par
épandage. dont l'odeur nauséabonde est une source de conflit avec le
voisinage.
Parmi les effluents liquides fortement chargés notamment en azote et/ou en
phosphore, il faut citer en premier Ifeu les lisiers de porcs ainsi que les
bout
liquides issues de station d'épuration.
Certes, il a déjà été proposé un certain nombre de procédés ebou de
dispositifs pour diminuer la gène occasionnée par l'ëpandage de tels eilluen~
liquides : mais aucun d'eux ne donne pleinement satisfaction, surtout par
rapport
a aux prescriptions actuellement envisagées.
Gomme exemple, on citera les brevets américains n° 4.684.15& et
n° 4.093.544 mais qui concernent, tous les deux, des procédés et
dispositifs pour
traiter des eaux usées faiblement chargées en azote (environ 75 ppm de N-NH,7
donc d'origine urbaine.
Ainsi un des buis de la présente invention est-il de toumir un procédé pour
traiter un efAuent liquide fortement chargé notamment en azote et en
phosphore,
qui permet de réduire la charge azotée au moins jusqu'au seuil légalement
acceptable.
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Un autre but de ta présente irnention est de fournir un procédé de ce type
qui permet de désodoriser de tais effluents liquides.
Un but supptém~ntaire de (invention est de fournir un tel procédé qui soit
d'une mise en aeuvre simple et d'un cofrt de revient faible.
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Ces buts, ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite, sont atteints par
un
procédé pour traiter un effluent liquide fortement chargé notamment en azote
et en
phosphore qui est, selon la présente invention, caractérisé par le fait qu'il
comprend
les étapes suivantes
a) adjonction d'un réactif basique à cet effluent liquide pour obtenir un pH
compris
entre 8,5 et 13 ; et
b) pulvérisation de l'effluent liquide basifié issu de l'étape a) dans une
veine d'air.
Avantageusement, le réactif basique ajouté à (étape a) est de la chaux vive
ou éteinte sous forme de poudre, de pâte ou de liquide. Ce réactif peut avoir
une
1o concentration en chaux [Ca(OH)~] jusqu'à 1000 gllitre de réactif.
De préférence, l'étape b) est répétée un certain nombre de fois pour un
même effluent basifié : le nombre de passage est compris entre 1 et 50.
Avantageusement, on ajoute au début de l'étape b) un catalyseur anti-
mousse dont la quantité varie de 0 à 1 litre par mètre-cube d'effluent liquide
à
traiter.
Selon un mode de réalisation préféré, le procédé selon la présente invention
peut comporter une troisième étape ou étape c) de tamisage de l'effluent
liquide
issu de l'étape b).
Ainsi qu'indiqué précédemment, la présente invention concerne également
un dispositif pour la mise en aeuvre du procédé ci-dessus, qui soit d'un coût
faible.
Ce dispositü comprend
- un réacteur de mélange pour la mise en contact de l'effluent liquide avec le
réactif
basique, muni d'une arrivée pour cet effluent et d'une autre pour le réactif
basique ;
- un réacteur d'extraction de l'ammoniac, relié au réacteur de mélange, et
- une cuve de stockage de l'effluent liquide traité issu du réacteur
d'extraction
d'ammoniac.
Avantageusement, le réacteur de mélange comprend un dispositif pour
mesurer le pH du milieu relié à un moyen situé sur l'arrivée du réactif
basique pour
3o en réguler automatiquement la quantité ajoutée.
De préférence, le réacteur d'extraction de l'ammoniac ou réacteur de
dégazage, comprend une partie inférieure recueillant notamment l'effluent
liquide
basifié et une partie supérieure dans laquelle est située une rampe de
pulvérisation
munie de buses, reliée à la partie inférieure du réacteur et comportant une
pompe
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d'alimentation, des ouvertures étant ménagées entre ies deux parties pour
faire
entrer de l'air extérieur, un ventilateur d'aspiration d'air étant relié à
cette partie
supérieure. Les buses de la rampe de pulvérisation sont, par exemple, du type
cyclone.
s Avantageusement, la partie supérieure du réacteur de dégazage est reliée à
un dévésiculeur.
La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif doit
étre lue en regard de la figure unique en annexe qui est une coupe verticale
schématique d'une partie d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
selon la
to présente invention.
Selon l'invention, un procédé pour traiter un effluent liquide fortement
chargé
notamment en azote etlou en phosphore comprend une premiére étape ou étape a)
de mélange d'un réactif basique avec l'effluent liquide à traiter. Le pH de
cet
effluent est ainsi porté à une valeur comprise entre 8,5 et 13.
15 Le réactif basique est essentiellement constitué par de la chaux vive ou
éteinte, se présentant sous forme de poudre, de liquide ou de pfite et pouvant
avoir
une concentration atteignant 1000 g d'équivalent Ca(OH)Z par litre de réactif.
Cette addition permet, en élevant le pH, de transformer les composés
azotés qui sont présents dans l'effluent liquide sous la forme d'ion ammonium,
2o symbolisé par la dénomination N-NH'4, en ammoniac gazeux (NH3) dissous dans
(effluent liquide.
Par ailleurs, la présence de chaux conduit à faire précipiter sous forme de
composés calciques les composés phosphatés présents dans cet effluent sous
forme d'orthophosphates. De même les composés soufrés qui se dégagent sous
2s forme d'un gaz malodorant, l'anhydride sulfureux (HzS), sont transformés en
sulfate
de calcium, produit inerte.
Dans une deuxième étape ou étape b) d'extraction d'ammoniac, l'effluent
liquide issu de l'étape précédente est transféré et pulvérisé dans une veine
d'air
l'ammoniac gazeux (NH3) est entraïné par Pair. La transformation des ions
30 ammonium en ammoniac est d'autant plus rapide que le pH est compris entre
9,5 et
12,5. La température de 70°C au maximum augmente aussi le dégazage.
Au début de cette étape b), on peut ajouter un catalyseur anti-mousse dont
la quantité varie de 0 à 1 I/m3 d'effluent liquide à traiter.
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Le procédé selon l'invention comporte éventuellement une troisième étape,
ou étape c) de tamisage, permettant de séparer les particules en suspension
après
décantation, avant de stocker l'effluent liquide traité.
La présente invention concerne également un dispositif pour mettre en
aeuvre le procédé décrit précédemment.
Ce dispositff comprend, en premier lieu, un réacteur de mélange, non
représenté sur la figure, dans lequel on réalise la première étape. Ce
réacteur
comporte une arrivée d'effluent liquide et une arrivée pour le réactif
basique. II est
muni d'un moyen de brassage pour mélanger aussi intimement que possible
l'effluent liquide à traiter avec le réactif basique.
Ce réacteur de mélange peut aussi comporter des moyens de régulation de
débit disposés sur l'arrivée du réactif basique qui sont reliés à un
dispositif pour
mesurer le pH du milieu en réaction. Ce réactif basique, qui est
essentiellement
constitué par de la chaux vive ou éteinte, est incorporé par séquences
temporisées
et répétées successivement autant de fois qu'il faut jusqu'à obtenir le pH
désiré
ceci peut être réalisé de façon automatique. Chaque séquence d'incorporation
comprend quatre phases
. mesure du pH initial de l'effluent liquide chargé,
. injection du liquide de dilution du réactif basique pendant un temps
déterminé, par
exemple 30 minutes, ce liquide pouvant être de l'eau, cette opération pouvant
être
effectuée en temps masqué ;
. incorporation du réactif basique dilué dans de l'effluent à traiter pendant
un temps
déterminé, par exemple par séquence de 20 secondes chacune,
. mélange de (effluent et du réactif basique notamment par brassage.
La durée d'une séquence est comprise entre 30 minutes et 3 heures, en
général.
Le dispositif selon la présente invention comprend, en deuxième lieu, un
réacteur de dégazage désigné dans son ensemble par la référence 1 et relié au
réacteur de mélange.
3o Ce réacteur de dégazage 1 est composé de deux parties
- une partie inférieure 2 destinée à recevoir le mélange issu du réacteur de
mélange. Cette partie inférieure peut être, selon un mode de réalisation
préféré,
composé de plusieurs cuves 2a, 2b, 2 c, chacune reliée à une même conduite
d'évacuation 3 vers une rampe de pulvérisation 4 ;
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- une partie supérieure 5 comprenant la rampe de pulvérisation 4 qui est munie
de
buses 6, par exemple de type cyclone, qui est reliée à la partie inférieure 2
du
réacteur et est munie à ce niveau d'une pompe 7 : cette pompe 7 aspire, dans
la
rampe de pulvérisation 4, le mélange présent dans la partie inférieure 2. Des
ouvertures 8 sont ménagées entre la partie inférieure 2 et supérieure 5 pour
permettre une aspiration d'air extérieur, un ventilateur d'aspiration non
représenté
étant relié à cette partie supérieure : il y a ainsi formation d'une veine
d'air. Quant
au ventilateur d'aspiration, il provoque une circulation de Pair qui se charge
en
ammoniac en traversant la nappe de gouttelettes du mélange provenant de la
rampe de pulvérisation 4.
Cette rampe 4 peut aussi comporter une arrivée pour un produit anti-
mousse : celui-ci a pour but de maintenir une fluidité régulière à l'effluent
liquide
basifié.
Le produit issu des buses est récupéré à la partie inférieure et recyclé vers
la rampe de pulvérisation : le nombre de cycle peut atteindre 50, pour obtenir
un
niveau donné d'extraction de l'azote ammoniacal fixé.
L'effluent liquide traité issu de l'étape b) de dégazage est envoyé vers des
cuves de stockage, éventuellement après tamisage pour éliminer notamment les
composés phosphatés.
2o Quant à l'air aspiré dans la partie supérieure, il est aspiré hors du
réacteur
de dégazage et est envoyé dans un dévésiculeur 9 afin de le débarrasser des
gouttelettes de liquide dont il s'est chargé.
Cet air chargé en ammoniac est renvoyé dans (atmosphère si la
concentration est inférieure aux normes de rejets autorisés, ou traité dans
une tour
de lavage ou par tout autre moyen permettant de capter ou d'éliminer
(ammoniac.
Lorsque fon traite l'air chargé en ammoniac, l'air ainsi épuré peut étre
recyclé vers les ouvertures ménagées entre la partie inférieure et supérieure
du
réacteur de dégazage.
Pour enlever 80 % de l'azote ammoniacal contenu dans un lisier de porc, le
3o dispositif selon la présente invention permet de traiter environ de 1 à 4
m' de lisier à
l'heure ; le débit d'air doit ëtre compris entre 6.000 et 15.000 m'Ih.
Pour enlever 60 % de l'azote ammoniacal, ce dispositif permet de traiter
environ de 2 à 8 m'Ih de lisier de porc, avec le même débit d'air que ci-
dessus.
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Pour enlever 40 °~ de (azote ammoniacal,, ce dispositif permet de
traiter
environ de 3 à 10 m'Ih de lisier de porc, le débit d'air étant le même.
