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 extrmement 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 mais, 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 tre aggravé par des pertes engendrées par la baisse des cours mondiaux du mais.

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 mme réduite, elle est au mieux quelquefois déplacée ; de mme 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 mais 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 tre 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 mme 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 mme, 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 évaporation d'une partie substantielle de l'eau du lisier, combinée à une incinération du concentrat 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 tre 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 phosphorés, 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 une étape d'incinération 2 du concentrat 9 obtenu dans l'étape e) précédente.

Selon un mode de réalisation préféré, t'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 litfluidisé et recirculation (13) de matériau calorporteur et prémélange de ce matériau calorporteur (5) avec au moins une partie substantielle du concentrat (9) obtenu dans l'étape d'évaporation.

De tels incinérateurs sont décrits par exemple dans le brevet PCT WO 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 oeuvre 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 mmes références ont les mmes 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 condensat 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 concentrat 9 (désigne également le mélange sable recirculé + concentrat 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 » zu 8 cuve de stockage de la phase dite « humide » ou « liquide » 9 concentrat de fond d'évaporateur 10 eau distillée, de sortie haute de l'évaporateur 11 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 concentrat, 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 concentrat (9) et de récupération de l'eau 43,3 circuit d'introduction du concentrat 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 concentrat 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 concentrat 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 concentrat 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 concentrat 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 tre 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 concentrat 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 concentrat 9.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit prémélange 5 (et/ou ledit matériau caloporteur recirculé 13 et/ou ledit concentrat 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. f' 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 concentrat 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

t'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. f 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 tre dirigée en 38 vers une cuve 42 de récupération de l'humidité ou eau contenue dans le concentrat 9 dans la zone 5 (une évaporation de l'eau se produit, notamment si la zone 5 est préchauffée par un gaz de combustion, ou bien, mme sans préchauffage, du simple fait de la chaleur du matériau caloporteur chaud recyclé en 13).

Le concentrat produit en fond d'évaporateur est reçu de préférence dans une cuve de stockage 9 et peut tre, 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 épandage (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 tte 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 (concentrat 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 tre 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 tre 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 mme, dans les prochaines années, leur qualité sera améliorée.

.

L'invention revt 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 te 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.