Bien préparer les boues pour mieux s'en séparer

La gestion des boues issues du traitement des eaux usées constitue un problème pour l’exploitant.

Celui-ci doit en effet adopter des solutions permettant d’en réduire le volume afin de les évacuer dans les meilleures conditions, tout en conservant un coût de traitement supportable par l’usager.

Dossier réalisé par , Technoscope

Le traitement des eaux usées des collectivités locales ou de l'industrie produit des boues qu'il faut éliminer. Et ces quantités vont croissantes avec l’augmentation des unités de traitement mais aussi avec l’amélioration de la qualité du traitement. En 2005, les prévisionnistes estiment que 1,3 million de tonnes de matières sèches devront être éliminées. Si la boue est un déchet, c’est aussi une matière fertilisante, riche en azote. Voici dix ans, les traiteurs d'eau fondaient tous leurs espoirs sur l’épandage agricole qui semblait être “la” solution simple et économique pour la fin de vie du produit. C’était sans compter sur le climat de suspicion croissant qui s'est développé envers cette filière depuis le milieu des années 90. Les exigences de sécurité de plus en plus fortes exprimées par des consommateurs traumatisés par des affaires comme celle de l'ESB, une certaine méconnaissance de la filière, une application parfois abusive du principe de précaution, mais aussi l’existence de pratiques parfois contestées...

Certains agriculteurs, appuyés par des enseignes de la grande distribution, se montrent de plus en plus réticents, voire refusent tout net, la pratique d’épandage.

Les scandales ont mis à mal la filière. Certains agriculteurs, appuyés par des enseignes de la grande distribution, se montrent de plus en plus réticents, voire refusent tout net, la pratique d’épandage. Pourtant, les travaux menés à l'INRA de Versailles Grignon depuis plus de dix ans montrent qu’en respectant la réglementation relative à l’épandage des boues issues du traitement des eaux usées (décret n° 97-1133 du 8 décembre 1997, arrêté du 8 janvier 1998) les boues peuvent être épandues sans problème. À condition bien sûr que l’on utilise une boue exempte de matières toxiques et que la qualité des sols et le flux apporté à l’hectare soient pris en compte (voir encadré). Tout cela est précisé dans les textes.

Aujourd’hui, 66 % des boues prennent le chemin de la valorisation agricole (Ademe 2001). Le reste se partage entre incinération et mise en décharge. Cependant, l’arrêt programmé des décharges, la mise à mal de l’épandage agricole, mais aussi l’augmentation de la quantité de boues à éliminer et le coût engendré par cette opération obligent les exploitants à entamer de nouvelles réflexions sur le devenir des boues. Avec pour objectif de trouver une filière pérenne à un coût acceptable pour la collectivité.

Entamer une réflexion sur les boues

Avant toute chose, l’exploitant a intérêt à remonter la filière. Il doit tout d’abord connaître les débouchés ouverts aux boues dans la région d’exploitation et les conditions d’acceptation (qualité, quantité et coût) du receveur. À partir de là, il est possible de choisir les technologies les mieux adaptées pour réaliser le traitement.

La réalisation d'un bilan environnemental permet de faire un point global de l’opération et de choisir la meilleure technique.

À ce stade, tout est à prendre en compte pour chiffrer l’opération, notamment la disponibilité et le coût du foncier (dont dépend le choix de certaines technologies), les besoins de stockage, les choix énergétiques...

Compte tenu du nombre de données, la réalisation de ce bilan n’est pas simple et le choix entre incinération et épandage agricole difficile à faire.

Par exemple, en France, le prix d’évacuation moyen en épandage agricole est de l'ordre de 30 € par tonne de boue humide hygiénisée en sortie de station.

Ce prix tient compte du plan d’épandage et du suivi agronomique des sols, mais pas du stockage de longue durée nécessaire dans ce cas-là.

Il est à comparer au prix de mise en décharge ou encore à celui de l’incinération, plus proche de 75 € par tonne départ station.

Depuis quelques années, certaines stations tendent à régler ce problème en interne. Ainsi, par exemple, Voreppes (38) opte pour la technique thermolyse de Saur, un procédé qui repose sur la transformation à 600 °C de la matière organique en un résidu solide et en un gaz combustible, et Romans (26) vient de s’équiper d’une unité de séchage-combustion Sun Sand® de FMI Process.

Pour les traitements externalisés, compte tenu des coûts du départ station, l’exploitant a tout intérêt à concentrer au mieux la matière sèche pour ne pas payer pour l’évacuation de l’eau restant dans la boue.

Il doit donc revoir sa filière de traitement des boues et compléter ses traitements pour obtenir un produit plus concentré.

Traditionnellement, ce sont les systèmes de

Réduire le poste “conditionnement”

Certaines techniques cherchent à réduire le poste du conditionnement utilisant des polymères plus performants. Ainsi, chez NTE, le système NTE-Floc permet de réduire de 20 à 25 % la consommation de polymères tout en améliorant le rendement de filtration de 4 % sur le taux de capture. Ce réacteur de floculation se place en amont de l'unité de déshydratation existante. Ce dispositif est disponible pour un débit allant de 0 à 300 m³/h. Il permet l'égouttage de grande capacité avec une récupération des eaux de lavage et la séparation des filtrats avec un taux de capture de 98 %.

La déshydratation mécanique par filtre-presse, table vibrante, table d'égouttage… qui agissent sur la boue préalablement conditionnée en fin de filière. Mais la concentration des matières en suspension n'est pas assez importante pour que le produit puisse être traité directement. À ce stade, la siccité reste faible, pas plus de 35 %, ce qui est insuffisant pour l'ensemble des filières. Pour pousser plus loin la concentration de matières sèches, l'exploitant met en œuvre un procédé de séchage.

Déshydrater les boues

Pour déshydrater les boues, l'exploitant dispose depuis plusieurs années d'équipements de séchage thermique. Ils permettent de sécher les boues entre 60 % et 90 % selon la technique employée. Prenons l'exemple du Centridry d'Ondeo-Degrémont. Il combine centrifugation et séchage à l'air chaud. Il concentre la boue entre 60 et 70 % de matière sèche. Un équipement de capacité plus importante, basé sur l'utilisation d'un séchoir à tambour fourni par Andritz, devrait équiper la prochaine tranche de l'usine de traitement des eaux de Valenton (94).

L'inconvénient majeur de ces équipements est leur grosse consommation d'énergie. Les constructeurs s'en préoccupent. Sur Innoplana, un système de séchage des boues à deux étages, Ondeo Degrémont économise 15 à 20 % de l'énergie en récupérant la chaleur des buées du premier étage pour chauffer le sécheur à bande du deuxième étage. Pour ceux qui disposent d'un foncier plus important, d'autres techniques plus expansives sont aujourd'hui commercialisées.

Des procédés peu gourmands en énergie

Une solution économique en coût de fonctionnement peut être adoptée par les agglomérations de 600 à 10 000 EqH disposant d'un foncier important avec le lit de macrophytes. L'accumulation progressive des boues sur les massifs filtrants plantés de roseaux permet de diminuer les volumes occupés par une augmentation de la siccité et par la minéralisation de la matière organique des boues qui peut atteindre 25 à 30 % de perte en matière sèche sur certains sites. Une fois digérées, les boues sont récupérées à la sortie du système. L'évacuation et l'épandage agricole sont réalisés une fois tous les cinq ans en moyenne. Le procédé est rustique et séduisant. Commercialisé sous la marque Rhizophyte par Saur, ce traitement des boues d'épuration associe en un seul ouvrage les fonctions de déshydratation, de stockage et de minéralisation. L'entreprise a déjà équipé plus de 70 stations dont celles de Lesperon (Landes) d'une capacité de 600 EqH ou de Segré (Maine-et-Loire) 12 000 EqH. Et les boues de Tagnon (750 EqH) dans les Ardennes subiront un traitement poussé sur lit de sable planté de roseaux suivi d'un compostage.

Utiliser l'énergie solaire pour sécher les boues.

Telle est le pari d'Héliantis™, un procédé développé par l'entreprise allemande IST et commercialisé en Europe.

(magne) par Ondéo-Degrémont. « C'est le rayonnement solaire qui sèche la boue », explique Patrice Coconnier, Ondéo-Degrémont, « c'est peu coûteux, mais un peu plus lent ».

Ce système de séchage solaire est destiné aux collectivités de 5 000 à 50 000 EQH. Il produit une substance entre 40 et 85 % de matière sèche. Pontarlier (25) par exemple l’a adopté pour traiter les boues de ses 54 000 EqH. L'agglomération s'est lancée dans la construction d'une serre de 2 850 m² qui devrait être opérationnelle fin 2003. « La boue déshydratée est amenée à l'entrée de la serre ; un rouleau denté, monté sur une machine avance dans la serre, il scarifie la boue. Cette opération facilite l’évaporation de l’eau, empêche la fermentation en conservant la boue en phase aérobie et permet à la matière de granuler en séchant ce qui supprime la poussière ». Le fonctionnement de la machine parcourant la serre est automatique et son cycle réalisé sur une semaine. En fin de parcours, la boue est apte à être évacuée vers l'une ou l'autre des filières, y compris le compostage.

Débarrassées d’une grande partie de l’eau, les boues peuvent alors être évacuées. L’alternative finale est aujourd’hui le choix entre recyclage agricole ou élimination par incinération. La mise en place de la filière agricole peut aller jusqu’à la certification de la filière comme à Arras.

Valorisation agricole : aller jusqu’à la certification

La communauté urbaine d’Arras (Pas-de-Calais) traite les eaux usées de plus de 92 500 habitants des 23 communes qui la composent, ainsi que les effluents des industriels raccordés au réseau communautaire. Elle a obtenu le 28 juin dernier une certification pour le recyclage agricole de ses boues d’épuration. C’est ainsi la première collectivité en France à avoir fait auditer et certifier l'ensemble de sa filière « épandage » conformément aux normes de qualité, de transparence et de traçabilité de plus en plus exigées tant par la réglementation en vigueur que par les utilisateurs de boues (monde agricole, industriels de l'agroalimentaire), les consommateurs, la grande distribution...

La démarche a été mise en place conjointement avec les agriculteurs utilisateurs, le gestionnaire du service assainissement Générale des Eaux, SEDE Environnement en charge du recyclage agricole et les services techniques de la Communauté urbaine. L'organisme certificateur indépendant lui a délivré le certificat Qualicert (marque de certification de produits et de services du groupe SGS ICS, groupe Société Générale de Surveillance). Il répond à un référentiel très pointu, élaboré par le SYPREA, syndicat des professionnels du recyclage agricole, lui-même composé d’une quinzaine de sociétés encadrant 60 % des boues recyclées en agriculture. Son obtention, qui intervient au terme de plus d'une année de fonctionnement conforme au référentiel, exige de répondre à toute une série de critères précis. Au total, 37 caractéristiques ont été prises en compte et le référentiel s'appuie sur sept fondements principaux :

• * respecter la réglementation en vigueur (conformité et qualité des boues, contrôles fréquents...),
• * rentrer dans une logique qualité, avec la constitution d’un comité de suivi, sécuriser les conditions de mise en œuvre,
• * maîtriser les doses d’apports et s’assurer de la qualité des épandages,
• * garantir la traçabilité,
• * contribuer à la fertilisation raisonnée des cultures,
• * communiquer,
• * assurer la transparence.

Cette certification vise à assurer l'ensemble des partenaires de la parfaite maîtrise de la filière, à rendre celle-ci la plus fiable et transparente possible. Elle a aussi pour objectif de faire connaître les bonnes pratiques de l’épandage, une pratique ancienne, reconnue par le monde agricole, mais qui fut l’objet de très fortes contestations ces dernières années...

« C'est dans ce contexte que la certification s’est imposée comme un outil correspondant aux attentes des différents partenaires. Ce certificat se voulant un signe distinctif permettant d’identifier facilement les filières correctement gérées », explique-t-on à la communauté urbaine d’Arras. Dès fin 1999, les premiers contacts ont été établis avec Qualicert. Début 2000, les professionnels du recyclage agricole se sont engagés avec le soutien technique et financier de l’ADEME dans une large réflexion. Un groupe de travail constitué avec des représentants de l’ADEME, de l’Institut national agronomique et de l’Assemblée permanente des chambres d’agriculture s’est constitué.

pour élaborer ce référentiel. À la suite d’Arras, une dizaine de collectivités ou de sites industriels se sont également lancées dans cette démarche de certification. Dans la région, les papeteries Stora à Corbehem (entre Arras et Douai) viennent aussi d’obtenir le 21 juin dernier leur certificat pour la valorisation de leurs 50 000 tonnes de boues. Cette démarche de qualité se développe partout dans le pays. Dans le Puy-de-Dôme, les acteurs de Dômes-Limagnes Agrovalorisation viennent de mettre en place une charte de qualité qui formalise les droits et les devoirs des onze collectivités engagées dans la démarche. Là aussi, les critères de qualité et de traçabilité sont clairement énoncés pour offrir des garanties en matière de sécurisation et de contrôle.

Dans le Languedoc-Roussillon, la commune de Saint-Cyprien vient d’obtenir l’APV (Autorisation provisoire de Vente) de Terra Del Carté pour son compost de boues urbaines fabriqué sur une plate-forme exploitée par SEDE Environnement.

Cependant, malgré toutes ces précautions, la valorisation agricole des boues se heurte à de nombreux obstacles et s’avère parfois impossible notamment lorsque les effluents des collectivités sont mélangés aux boues industrielles. Pour gérer leurs problèmes, les collectivités ont dû développer des solutions spécifiques.

Des solutions spécifiques

Ainsi, les industriels et collectivités du bassin de Lacq dans les Landes ont mutualisé leurs moyens pour construire un incinérateur spécialisé. L’ouvrage inauguré en août 2002 est exploité par le syndicat mixte. L’unité de traitement thermique des boues du SMTB est dotée d’un four à lit fluidisé basé sur la technologie développée par Lurgi. L’air préchauffé à 600 °C est injecté à travers un lit de sable. En se mélangeant au sable les boues sont mécaniquement désagrégées et leur fraction organique vaporisée. À cette température les gaz générés s’enflamment et atteignent dans la zone de post-combustion une température de 850 °C pendant 2 secondes. L’utilisation conjointe de charbon actif et de chaux dans les fumées permet de capter les résidus éventuels qui sont retenus par un filtre à manche. Doté d’un système de valorisation énergétique, il récupère 80 à 90 % de l’énergie calorifique contenue dans les fumées pour réchauffer l’air primaire et l’amener à 600 °C et pour sécher partiellement les boues avant de les introduire dans le four.

À Saint-Chamond dans la Loire, les boues de

Les eaux résiduaires de cette commune industrielle étaient particulièrement chargées en métaux (aluminium, fer...). Pour résoudre son problème de boues, elle s’est équipée du système Sun Sand* de FMI Process. Cette technologie repose sur deux étapes : le séchage des boues grâce à l’énergie dégagée par un lit de sable fluidisé à une température de 850 °C, suivi d’une incinération des boues sèches. C’est la même unité qui réalise le séchage et la combustion. La réduction du volume est importante puisque les résidus ultimes – les cendres – ne représentent plus que 4 à 8 % du volume introduit en début de traitement. La Ville de Saint-Chamond utilise ce système depuis deux ans. Elle estime le coût de traitement de la tonne de boue humide à 88 € HT (315 €/tonne de matières sèches). Ce prix comprend le coût d’évacuation des cendres.

Une approche mixte d’un autre type s’est aussi montée sur le canton de Lannilis, en Bretagne, mais sous forme d’une entreprise : Lannilis Services Environnement. Créée en 1999 par des investisseurs privés, une banque et des producteurs de porcs, elle met en place un système collectif de valorisation des matières organiques de toutes origines : déchets gras de l’industrie alimentaire, boues de stations d’épuration des collectivités en milieu rural, déchets de conserverie, déjections animales…

Le procédé de traitement s’appuie sur la méthanisation via une technologie allemande développée par Schwarting Umwelt, associée à un traitement biologique complémentaire pour l’azote mis au point par le Canadien Zénon. L’équipement est conçu pour traiter 110 000 tonnes de matières organiques, dont les 3 000 tonnes de boues d’épuration du canton.

Le projet, qui devrait être opérationnel courant 2004, est prévu pour ne produire que 256 tonnes de résidus ultimes… À suivre.