Titre : Procédé et installation de traitement d’urine collectée

DOMAINE DE L’INVENTION

La présente invention se rapporte à un procédé et une installation de traitement de l’urine collectée.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Les procédés actuels de traitement ou d’utilisation de l’urine collectée, par exemple, des urines animales les utilisent comme engrais distribués en épandage sur des cultures.

BUT DE L’INVENTION

La présente invention a pour but de traiter efficacement de l’urine susceptible d’être collectée pour l’éliminer en tant que telle et éviter la pollution ou les effets négatifs de l’épandage d’urine d’origine animale ou humaine.

EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION

A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de traitement de l’urine collectée caractérisé en ce qu’on concentre le liquide primaire formé par l’urine collectée pour en éliminer l’eau par évaporation et obtenir un liquide concentré, on hydrolyse le liquide concentré pour recueillir le mélange des composants gazeux et un résidu solide, on recueille le résidu solide, on refroidit le mélange gazeux pour condenser la vapeur d’eau et séparer le condensât et un mélange gazeux résiduel, on fait barboter le mélange gazeux résiduel dans une solution aqueuse de potasse pour retenir le dioxyde de carbone sous la forme de bicarbonate de potassium et recueillir l’azote gazeux.

Le procédé selon l’invention permet d’utiliser efficacement l’urine collectée pour obtenir différents composants et résidus servant d’engrais pour le résidu d’hydrolyse, de gaz techniques hydrogène (45, 48, 145, 148) ou 02, ou encore du carbonate de potassium K2CO3 comme engrais et différentes applications techniques dans le domaine alimentaire et enfin de l’azote soit comprimé, soit même à l’état liquide pour différentes applications telles que les piles à combustibles. Selon le procédé de l’invention, on comprime l’azote gazeux pour obtenir de l’azote liquide et la vapeur d’eau condensée des gaz d’hydrolyse est utilisé comme eau pour alimenter une cellule d’électrolyse à membrane.

L’invention a également pour objet une installation pour la mise en œuvre de ce procédé, cette installation comprenant : un évaporateur pour concentrer le liquide primaire formé par l’urine collectée et éliminer en grande partie l’eau par évaporation et obtenir un liquide concentré, un hydroliseur pour le liquide concentré et recueillir le mélange de composants gazeux et un résidu solide, un refroidisseur pour refroidir le mélange gazeux et condenser la vapeur d’eau pour en séparer le condensa du mélange gazeux résiduel, un barboteur contenant de la potasse et traversé par le flux de gaz pour retenir le dioxyde de carbone sous la forme de carbonate de potassium et recueillir l’azote, un compresseur recevant l’azote gazeux pour le transformer en azote liquide.

La circulation des fluides dans l’installation est assurée par des pompes permettant un fonctionnement par lots ou continu dans certaines étapes.

Ces pompes sont adaptées à la viscosité des fluides, par exemple, des pompes à membrane pour les liquides visqueux alimentant l’évaporateur puis l’hydroliseur et des pompes centrifuges pour l’évacuation du condensât du refroidisseur vers son utilisation dans la cellule d’électrolyse à membrane.

L’alimentation électrique de l’installation est assurée soit par le réseau, soit, de préférence, par des sources autonomes telles que des installations solaires.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un exemple de réalisation d’un procédé de traitement de l’urine collectée, représenté dans les dessins annexés dans lesquels : [fig. 1] montre schématiquement les constituants d’un système de traitement d’urine collectée comprenant le procédé de traitement et installation de traitement

DESCRIPTION D’UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTION

Selon la figure, l’invention a pour objet un procédé et une installation de traitement d’urine. L’urine collectée UC est, de préférence, filtrée pour en éliminer les éléments solides tels que papier, sable ou autres particules avant d’être concentrée dans un évaporateur par dégagement de vapeur et obtention d’un liquide concentré LC.

L’évaporation El se fait en limitant la température à 100°C pour éviter de dégrader les composants par une chauffe excessive, notamment l’urée avec un reste d’eau formant une masse pâteuse. Cette évaporation est faite selon cet exemple, de manière discontinue par lots.

Ensuite, le liquide concentré est soumis à une hydrolise E2 qui produit une phase gazeuse se composant de dioxydes de carbone, de diazote et de vapeur d’eau provenant du résidu d’eau du liquide concentré LC. Cette opération se traduit également par des résidus R qui sont évacués.

La phase gazeuse de diazote N2, de gaz carbonique CO2 et de vapeur d’eau H2O passe dans un refroidisseur E3 pour condenser la vapeur d’eau qui est extraite comme condensât CD. Le gaz restant composé de N2 et CO2 passe dans un barboteur E5 contenant une solution aqueuse de potasse (KOH) que traverse le flux de gaz. La potasse réagit avec le dioxyde de carbone CO2 pour former du carbonate de potassium. Le carbonate de potassium est récupéré à l’état solide au fond du bain.

L’azote N2 qui traverse le bain de potasse ne réagit pas avec la potasse et est ensuite comprimé E6 pour obtenir de l’azote liquide N2L.

Le procédé de traitement de l’urée donne des résidus de l’hydrolise R, utilisés comme engrais. Il donne également de l’eau pure CD, qui alimente une cellule d’électrolyse à membrane PEM E4 qui produit de l’hydrogène H2.

Le barboteur E5 produit du carbonate de potassium K2L03 et enfin on récupère de l’azote à l’état gazeux ou, de préférence, à l’état liquide N2L.

Le carbonate de potassium K2CO3 extrait du barboteur est utilisé notamment comme engrais pour des sols acides ou comme fongicide contre l’oïdium. Il est également utilisé comme additif alimentaire ou comme gazéifiant pour des eaux gazeuses ou encore diverses autres applications industrielles.

L’installation pour la mise en œuvre de ce procédé de traitement se compose d’un évaporateur El pour évaporer la plus grande partie de l’eau contenue dans l’urine collectée UC, un hydro lyseur E2 qui fonctionne à une température relativement élevée, supérieure à 130° pour hydroliser l’urée. L’hydroliseur est relié à un refroidisseur E3 pour condenser la vapeur d’eau des gaz d’hydrolyse. L’eau CD du refroidisseur E3 alimente une cellule d’électrolyse à membrane E4 pour obtenir de l’hydrogène H2 et de l’oxygène 02 alors que les gaz séparés de l’eau par condensation de l’eau CD, alimentent ensuite un barboteur E5 relié lui-même à un compresseur d’azote E6.

L’électricité alimentant la cellule d’électrolyse à membrane E4 est, par exemple, fournie par des panneaux solaires et l’hydrogène obtenu par cette électrolyse est utilisé séparément de l’oxygène ou en combinaison avec celui-ci dans des équipements mobiles à moteur à hydrogène.

La circulation des liquides est assurée par des pompes Pl, P2 adaptées à la viscosité du liquide. L’eau est mise en circulation par pompe centrifuge P3 et les résidus qui peuvent être visqueux sont évacués par des pompes à membrane.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX

El . Etape d’évaporation / évaporateur

E2. Etape d’hydrolyse / hydroliseur

E3. Etape de refroidissement / refroidisseur E4 Etape d’électrolyse / Cellule d’électrolyse à membrane

E5. Barbotage / barboteur

E6. Etape de compression / compresseur