FR2853308A1 - Treatment of liquid waste and leachate by evaporation-condensation uses electricity produced by generators driven by motors fed with biogas from waste - Google Patents
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Abstract
Description
5.5.
La présente invention a pour objet un procédé de traitement de déchets liquides et lixiviats par évaporation condensation, ainsi que des installations utilisant ce procédé. The subject of the present invention is a process for the treatment of liquid waste and leachate by evaporation and condensation, as well as installations using this process.
Ce procédé se rapporte d'une manière générale au traitement, en vue de leur élimination, des effluents liquides tels que ceux provenant de décharges d'ordures ménagères, de processus industriels ou d'un réseau d'égouts ou de lisiers. This process relates generally to the treatment, with a view to their elimination, of liquid effluents such as those coming from landfills of household waste, from industrial processes or from a sewer or slurry network.
Il existe à ce jour plusieurs méthodes destinées à l'élimination des 15 déchets liquides pouvant aller de la simple décantation par lagunage au traitement en station d'épuration ou à l'utilisation de moyens évolués de filtration telle que l'osmose inverse ou l'ultra-filtration. To date, there are several methods intended for the elimination of liquid waste which can range from simple decantation by lagooning to treatment in a treatment plant or the use of advanced filtration means such as reverse osmosis or ultrafiltration.
Ces techniques présentent l'inconvénient, soit d'entraîner un coût très élevé, soit de provoquer une pollution des sols. These techniques have the drawback either of causing a very high cost, or of causing soil pollution.
En outre, elles ne sont généralement pas conformes aux normes actuelles et aux exigences administratives, et les exploitants concernés doivent donc se mettre en conformité. Il y a par conséquent un besoin réel pour une technique de traitement des effluents liquides de tous types, qui soit à la fois moins onéreuse, plus aisée à mettre en oeuvre sur site et plus respectueuse de l'environnement. In addition, they generally do not comply with current standards and administrative requirements, and the operators concerned must therefore comply. There is therefore a real need for a technique for treating liquid effluents of all types, which is both less expensive, easier to implement on site and more environmentally friendly.
Le brevet No FR 2 770 211 décrit un procédé pour le traitement et l'élimination des effluents liquides, dans lequel: a) on vaporise dans une chaudière, au moyen d'un brûleur, les effluents liquides réunis; b) on collecte les vapeurs émises dans l'étape a) et on les condense; c) on sépare les boues subsistant dans la chaudière et on déconcentre ainsi l'effluent liquide traité dans l'étape a) ; et d) on évapore les vapeurs condensées de l'étape b) et on soumet les fractions incondensables à l'étape a) ci-dessus pour les incinérer; tandis que pour amorcer le cycle d'étapes susdites on remplit au préalable le récipient de récupération des condensats, avantageusement par de l'eau de ville. Patent No. FR 2 770 211 describes a process for the treatment and elimination of liquid effluents, in which: a) the combined liquid effluents are vaporized in a boiler, by means of a burner; b) collecting the vapors emitted in step a) and condensing them; c) the sludge remaining in the boiler is separated and the liquid effluent treated in step a) is therefore deconcentrated; and d) evaporating the condensed vapors from step b) and subjecting the noncondensable fractions to step a) above to incinerate them; while to initiate the above-mentioned cycle of stages, the condensate recovery container is first filled, advantageously with tap water.
Le système décrit ne permet pas d'atteindre un rendement élevé en raison de la basse température des effluents liquides à l'entrée de la chaudière et de la consommation d'énergie électrique nécessaire pour assurer le fonctionnement des différents ventilateurs, pompes et autres accessoires. The system described does not allow a high efficiency to be achieved due to the low temperature of the liquid effluents at the inlet of the boiler and the consumption of electrical energy necessary to ensure the operation of the various fans, pumps and other accessories.
Le procédé selon la présente invention consiste en un perfectionnement du procédé objet du brevet mentionné ci-dessus permettant d'améliorer sensiblement le rendement du système tout en lui assurant une très grande autonomie en supprimant la nécessité d'un raccordement à un réseau électrique. 15 Ce procédé consiste essentiellement à utiliser une partie du biogaz naturellement produit à partir des effluents liquides, et/ou des déchets organiques ou végétaux stockés avant traitement pour alimenter des moteurs produisant en même temps l'énergie électrique nécessaire à l'installation, l'eau de refroidissement 20 et les gaz d'échappement de ces moteurs étant utilisés pour préchauffer les lixiviats ou les effluents liquides de manière à diminuer l'énergie thermique employée pour leur vaporisation. The method according to the present invention consists in an improvement of the method which is the subject of the patent mentioned above, making it possible to appreciably improve the efficiency of the system while ensuring it a very great autonomy by eliminating the need for connection to an electrical network. 15 This process essentially consists in using part of the biogas naturally produced from liquid effluents, and / or organic or vegetable waste stored before treatment to supply motors producing at the same time the electrical energy necessary for the installation, the cooling water 20 and the exhaust gases from these engines being used to preheat leachate or liquid effluents so as to reduce the thermal energy used for their vaporization.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 25 ressortiront de la description qui va suivre, exposant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description which follows, explaining by way of explanation, but in no way limiting, an embodiment in accordance with the invention.
Dans le procédé décrit, de même que dans celui faisant l'objet du brevet No FR 2 770 21 1, les effluents liquides sont amenés directement dans la cuve 30 d'une chaudière pour les vaporiser au moyen d'un ou plusieurs brûleurs alimentés de préférence par du biogaz, les vapeur obtenues sont dirigées vers un condenseur et le produit de cette condensation est envoyé dans une tour d'évaporation ayant la double fonction de refroidir un fluide caloporteur afin de condenser les vapeurs admises, et d'évaporer sur un échangeur air/eau les condensats qui sont ensuite collectés et pulvérisés dans ladite tour d'évaporation, les fractions incondensables étant incinérés. In the process described, as in that which is the subject of patent No. FR 2 770 21 1, the liquid effluents are brought directly into the tank 30 of a boiler to vaporize them by means of one or more burners supplied with preferably by biogas, the vapors obtained are sent to a condenser and the product of this condensation is sent to an evaporation tower having the double function of cooling a heat-transfer fluid in order to condense the admitted vapors, and to evaporate on an exchanger air / water condensates which are then collected and sprayed in said evaporation tower, the noncondensable fractions being incinerated.
Une première particularité du procédé selon la présente invention 5 consiste à utiliser une partie du biogaz naturellement produit à partir des effluents liquides, des lixiviats, ou de déchets organiques et végétaux, stockés avant traitement pour alimenter un ou plusieurs moteurs entraînant des générateurs aptes à produire l'électricité nécessaire ou pour faire fonctionner les éléments de l'installation utilisant cette énergie, tels que moto-ventilateurs, pompes, organes de 10 contrôle, moteurs conventionnels adaptés au biogaz, etc. Les déchets organiques et végétaux auront étés soumis préalablement à une méthanisation ou simplement à une fermentation partielle. A first feature of the process according to the present invention 5 consists in using part of the biogas naturally produced from liquid effluents, leachate, or organic and vegetable waste, stored before treatment to supply one or more motors driving generators capable of producing the electricity necessary or to operate the elements of the installation using this energy, such as motor-fans, pumps, control members, conventional motors suitable for biogas, etc. Organic and vegetable waste will have been subjected to anaerobic digestion or simply to partial fermentation.
Les eaux de refroidissement des moteurs produisant l'énergie 15 électrique sont utilisées pour préchauffer, au moyen d'un échangeur adéquat les lixiviats ou effluents liquides avant de les introduire dans la cuve de la chaudière. En général, la température de l'eau de refroidissement à la sortie est de l'ordre de 80 à 900C. The cooling water of the motors producing electrical energy is used to preheat, by means of a suitable exchanger, the leachate or liquid effluents before introducing them into the tank of the boiler. In general, the temperature of the cooling water at the outlet is of the order of 80 to 900C.
Le préchauffage permet une amélioration du rendement par 20 réduction de la consommation de l'énergie pour la vaporisation. Preheating improves performance by reducing energy consumption for vaporization.
Avantageusement, les gaz d'échappement pourront également être utilisés pour préchauffer les lixiviats ou les effluents liquides au moyen d'un échangeur thermique de conception optimisée pour cette application. Advantageously, the exhaust gases can also be used to preheat the leachate or the liquid effluents by means of a heat exchanger of design optimized for this application.
Selon la composition chimique et la viscosité des effluents liquides ou lixiviats, ainsi que la quantité de matière en suspension, on peut également remplacer le brûleur utilisé habituellement par un échangeur assurant leur évaporation à partir des gaz d'échappement. Depending on the chemical composition and the viscosity of the liquid effluents or leachate, as well as the quantity of suspended matter, one can also replace the burner usually used by an exchanger ensuring their evaporation from the exhaust gases.
D'une manière générale, la composition des gaz d'échappement 30 dépend du taux de combustion, fonction des performances et de la conception du moteur, et de la composition du combustible utilisé, c'est-à-dire du biogaz Pour réduire la concentration en particules solides dans les gaz d'échappement, il est possible de les faire passer par un système de filtres conventionnels ou de le purifier au moyens de filtres spécialement adaptés tels que filtres de séparation par gravité ou par force tangentielle [centrifuge], à haute température. Dans ce cas, les gaz d'échappement purifiés peuvent être ramenés directement dans la chaudière sans passer par un échangeur thermique, ce qui entraîne une économie d'énergie. In general, the composition of the exhaust gases 30 depends on the combustion rate, depending on the performance and the design of the engine, and on the composition of the fuel used, that is to say biogas. concentration of solid particles in the exhaust gases, it is possible to pass them through a conventional filter system or to purify it by means of specially adapted filters such as gravity or tangential [centrifugal] separation filters, high temperature. In this case, the purified exhaust gases can be returned directly to the boiler without passing through a heat exchanger, which results in energy savings.
A titre indicatif, on peut signaler que l'eau de refroidissement d'un moteur à gaz d'une puissance de 100 à 1200 kW produit une énergie thermique de 600 à 900 kW, la puissance thermique des gaz d'échappement atteignant 500 à 700 kW, leur température pouvant s'élever à 5000C et parfois au-delà. As an indication, it can be noted that the cooling water of a gas engine with a power of 100 to 1200 kW produces a thermal energy of 600 to 900 kW, the thermal power of the exhaust gases reaching 500 to 700 kW, their temperature can rise to 5000C and sometimes beyond.
Une seconde particularité du procédé selon la présente invention consiste à utiliser, au stade condensation dans la tour d'évaporation, les lixiviats ou effluents liquides qui, à la sortie, sont renvoyés dans la chaudière pour être traités. A second feature of the process according to the present invention consists in using, at the condensation stage in the evaporation tower, the leachate or liquid effluents which, at the outlet, are returned to the boiler for treatment.
Cette méthode permet également une réduction de la consommation d'énergie, mais 15 surtout une diminution sensible de la consommation d'eau, ce qui peut avoir une grande importance dans les pays o elle manque. This method also allows a reduction in energy consumption, but above all a significant reduction in water consumption, which can be of great importance in countries where it is lacking.
Une troisième particularité du procédé selon la présente invention consiste à modifier le circuit général pour traiter partiellement les lixiviats ou effluents 20 liquides, de manière à ce que seuls les polluants les plus importants et les matières solides soient éliminés, ce qui permet d'obtenir un produit obtenu toujours liquide pouvant être purifié par la méthode classique de l'osmose inverse avec, pour résultat une réduction très sensible du colmatage des membranes de filtration. A third feature of the process according to the present invention consists in modifying the general circuit for partially treating the leachate or liquid effluents, so that only the most important pollutants and the solid materials are eliminated, which makes it possible to obtain a product always obtained liquid that can be purified by the conventional method of reverse osmosis with, resulting in a very significant reduction in clogging of the filtration membranes.
On obtient ainsi une diminution des consommables et une 25 augmentation de la durée de vie des membranes qui sont très chères. This results in a decrease in consumables and an increase in the life of very expensive membranes.
Une quatrième particularité du procédé selon la présente invention consiste à effectuer un séchage du biogaz avant son utilisation, de façon à améliorer ses performances. A fourth feature of the process according to the present invention consists in drying the biogas before its use, so as to improve its performance.
Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des procédés similaires. The positioning of the various constituent elements gives the object of the invention a maximum of useful effects which had not, to date, been obtained by similar methods.
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2003
- 2003-04-04 FR FR0304241A patent/FR2853308A1/en not_active Withdrawn
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