Le Syndicat Intercommunal d'Assainissement de Houdan - Maulette (Yvelines) a confié la réalisation de sa station de traitement des eaux usées à GTM Environnement, la DDE 78 assurant la maîtrise d'?uvre. GTM-Environnement s'est associée à Pinto GC pour la partie Génie Civil - VRD et à Thermo System pour la serre de séchage. Le procédé de séchage mis en place permet toutes les possibilités d'évacuation des boues avec traçabilité par création de zones dans la serre. GTM Environnement a mis en service la station en portant une attention particulière au mode d'alimentation de la serre en boues déshydratées, la nouveauté et particularité de cette réalisation.
Lors de l’appel d’offres, la voie choisie pour l’élimination des boues a été la valorisation agricole. Il était alors prévu un chaulage après déshydratation et un stockage in situ. GTM Environnement a tout de suite proposé un séchage solaire des boues afin d’augmenter les possibilités d’élimination des boues en raison de l'incertitude qui plane sur la filière agricole. GTM Environnement s'est alors associée à Thermo-System, concepteur de serre de séchage basé en Allemagne. GTM Environnement a été lauréat du concours durant l’été 2002. La mise en service a eu lieu en
Septembre 2004 et la prise en charge par le maître d’ouvrage via la Lyonnaise des Eaux a été effective en janvier 2005.
La station
Charges
La capacité de la station est de 11 000 EH par temps de pluie y compris les apports de matières de vidange, soit :
- 662 kg DBO5/j - 1 734 kg DCO/j (rapport DCO/DBO5 = 2,62) - 1 212 kg MES/j - 145 kg NTK/j - 40 kg Pt/j
La charge hydraulique est de 1 540 m³/j par temps sec et 4 140 m³/j par temps de pluie. Les débits horaires de pointe sont 131 m³/h par temps sec et 239 m³/h par temps de pluie. Les performances exigées sont :
- DBO5 < 15 mg/l - DCO < 50 mg/l - MES < 35 mg/l - NTK < 5 mg/l - NGL < 10 mg/l - Pt < 2 mg/l
Conception
Il en résulte la conception suivante de la station :
* Sur le site de l'ancienne station : - déversoir d’orage avec comptage sur le rejet - bassin d’orage enterré de 2 350 m³ - poste de refoulement de 190 m³/h vers la station * Poste de relevage en tête de station : 120 et 240 m³/h * Prétraitements : - dégrilleur-compacteur de maille 3 mm - dessableur-déshuileur de diamètre 4 m - classificateur à sable - fosse de stockage des graisses - fosse de 30 m³ de stockage des matières de vidange * Traitement biologique : - zone anaérobie de 620 m³ - chenal d’aération de 2 500 m³ - 3 surpresseurs d’air de 950 Nm³/h et 30 kW unitaires - clarificateur sucré diamètre 25,60 m - 2 pompes de recirculation de 320 m³/h * Traitement des boues : - fosse à flottants/extraction des boues (évacuation des flottants vers la déshydratation) - centrifugeuse Andritz D3LL avec centrale à polymère liquide Dosapro modèle AE 1500 - chaulage des boues facultatif à 25 % de siccité - serre : 1 344 m² sur 2 lignes de 70 m de long avec une désodorisation biologique
La production prévisionnelle de boues brutes est de 1 370 t/an à une siccité de 20 % et 400 t/an en sortie de la serre.
La serre
Le dimensionnement
Le dimensionnement intègre la localisation géographique du site (énergie solaire disponible), les cycles de production de boues, la production annuelle, la siccité finale de 70 % ainsi qu'une période hivernale de 3,5 mois pendant laquelle il n’y a pas ou peu de séchage. La surface déterminée de 1 344 m² correspond à la fois à la surface de serre nécessaire pour capter l’énergie solaire et aussi à la surface nécessaire pour stocker 3,5 mois de production de boues à 20 % de siccité sur une hauteur de 30 cm. L’énergie solaire disponible à Houdan est estimée à 3,2 kWh/m²/j en moyenne annuelle. La technologie des serres présente plusieurs largeurs standards mais la plus économique est celle correspondant à 9,60 m. La serre d'Houdan possède donc 2 lignes ou chapelles de 70 m de long.
La superstructure
Les chapelles sont constituées d'une armature métallique en acier galvanisé à chaud avec des parois latérales rigides en polycarbonate et la toiture est faite d'une double paroi gonflable constituée de deux films en
polyéthylène thermique, maintenue en pression par une turbine. Une porte coulissante latérale permet à un chargeur d’accéder aux 2 lignes. Les chapelles sont montées sur un soubassement en béton de 1 mètre de haut. La dalle intérieure est réalisée en béton. Une désodorisation sur pouzzolane et écorce est associée à la serre sous forme d'une cuve en béton permettant de recevoir 150 m³ de matériaux.
Les équipements
Les équipements de la serre sont les suivants :
- - 2 ventilateurs d’extraction d’air de 35 000 m³/h et 5,5 kW chacun
- - 12 brasseurs d’air verticaux de 20 000 m³/h et 0,75 kW chacun
- - 2 robots scarificateurs de 1,5 kW chacun
- - 4 rideaux d’isolement de zones ou lots
- - Capteurs pour la régulation de l’aération et des robots : anémomètre, thermomètre, hygromètre, pyranomètre, centrale d’acquisition de données et de régulation.
Le robot est la pièce maîtresse de la serre. Il assure le retournement de la boue et son étalement sur toute la surface. Il s’oriente à l’aide de senseurs à ultrasons. Sa construction en acier inoxydable lourd confère au robot sa stabilité. L’air extrait par les deux ventilateurs est désodorisé avant rejet à l’atmosphère. Une canalisation en inox 304 L assure l’alimentation en boues de la serre depuis l’unité de chaulage. L’unité de désodorisation comprend les équipements nécessaires au mouillage des écorces et à l’injection de nutriments.
Mise en service de la station
La filière eau
La mise en eau de la station a eu lieu en septembre 2004. Le laboratoire Quantitec a réalisé les essais de garantie en décembre 2004 et janvier 2005. Du fait d’une forte proportion d’effluents industriels, la charge entrante est très variable et présente des caractéristiques inhabituelles pour un effluent urbain :
- - une charge en DBO₅ : 700 kg le 22/12, 200 kg le 23/12, ensuite décroissance de 500 à 290 kg/j entre le 24/12 et le 20/01/05
- - une charge hydraulique particulièrement faible occasionnant de fortes concentrations en DBO₅ et DCO
- - un rapport DCO/DBO₅ élevé entre 2,8 et 3,4.
La déphosphatation biologique présente un rendement particulièrement élevé puisque de l’ordre de 80 %.
La filière boues
La filière boues (centrifugeuse + serre) a été mise en service fin novembre 2004. Malgré la faible charge massique appliquée, les boues présentent un taux de MVS très élevé de 88 % (sans chlorure ferrique). Ce taux reflète la composition inhabituelle de l’effluent reçu. Une fois atteinte la siccité garantie de 20 %, la centrifugeuse a été réglée pour une siccité de 18 %. La production de boues pour le mois de janvier 2005 a été de 10 t de MS, soit 56 t de boues à 18 %.
L’alimentation de la serre
L’alimentation en boues de la serre est la nouveauté et particularité de cette réalisation. En effet, toutes les serres analogues avec robots scarificateurs sont alimentées par chargeur. Notre ambition était d’automatiser cette alimentation et d’assurer un premier niveau de répartition, sachant que les 2 robots feraient le reste, à condition toutefois que la livraison de la boue soit conforme à leurs possibilités. Cette répartition de l’alimentation permet de sélectionner la zone de réception et ainsi d’allotir la production de boues. Il suffit pour cela d’isoler les zones de livraison à l’aide de rideaux réfléchissants permettant aux robots de “rebondir” dessus et rester ainsi dans la zone délimitée.
Mise en œuvre d’une solution
La meilleure solution étant toujours la plus simple, nous avons retenu l’alimentation par conduite sous pression en inox positionnée sur le muret central séparant les deux chapelles. Restait la question de la disposition des points de livraison déterminant la répartition entre les deux lignes et les différentes zones. Il a été retenu quatre points d’alimentation communs aux deux lignes, soit la possibilité de définir jusqu’à huit zones de livraison. Pour le moment, quatre zones sont matérialisées par la pose des rideaux réfléchissants.
Chaque point de livraison est constitué d’un Té vertical surmonté d’une vanne pneumatique et d’un joint tournant qui permet la sélection de la ligne. Un tube inox éloigne du muret la chute de la boue afin que le robot puisse étaler le tas ainsi formé. La longueur totale de la conduite d’alimentation atteint 90 m pour le point le plus éloigné. Pour assurer le transfert de la boue (avec ou sans chaux), nous avons sélectionné une pompe gaveuse à rotor excentré capable de monter jusqu’à une pression de 24 bar. Cette pompe est placée directement sous la centrifugeuse ; sa trémie de réception des boues reçoit également l’injection de chaux vive. Cette trémie de réception est équipée d’une sonde de niveau à ultrasons permettant de réguler la pompe gaveuse en fonction du remplissage de sa trémie.
Lubrification de la conduite
Dès la conception, une lubrification du transfert des boues a été prévue par injection de polymère, du fait de la longueur et de la nature des boues. L’injection de polymère se fait dès la sortie de la pompe gaveuse. La pompe doseuse à rotor excentré de capacité
20 l/h à 24 bar puise le polymère directement dans la centrale de préparation pour la centrifugeuse. Mais la difficulté de la lubrification vient de la dérive du débit de la pompe doseuse du fait de la chute de la contre-pression. Le débit de la pompe monte alors à 200 l/h, occasionnant un mouillage important des boues déshydratées.
Nous avons donc intégré dans l’automatisme du traitement des boues une régulation du fonctionnement de la lubrification associée à un tableau de paramétrage en fonction de la vanne d’alimentation en service :
| Vanne en service | Pression de démarrage | Pression d’arrêt |
|---|---|---|
| 1 (la plus proche) | 8 | 6 |
| 2 | 7 | 5 |
| 3 | 7 | 5 |
| 4 (la plus éloignée) | 1 | 0 (fonctionnement en continu) |
Décolmatage à l’air
Une seconde disposition a été prise parallèlement à la lubrification. Nous avons installé une conduite inox DN 20 d’amenée d’air comprimé à 10 bar pour décolmater la conduite de transfert en différents points. Un compresseur à double piston fournit la puissance nécessaire au décolmatage pour purger régulièrement la canalisation.
Les avantages du procédé
Une fois maîtrisée la question de l’alimentation automatique en boues de la serre, le procédé Thermo-System offre les avantages suivants :
- traçabilité de la production de boues par matérialisation de lots
- possibilité de scarifier plusieurs zones indépendamment les unes des autres
- possibilité d’intervention à l’aide d’un chargeur pour transférer la boue d’une zone à l’autre
- stockage des boues dans la serre permettant d’attendre la meilleure période d’évacuation
- isolement des boues chaulées des boues non chaulées.
Allotissement
L’alimentation multiple associée à une séparation de zone à l’aide d’un rideau réflecteur permet de ne pas mélanger les boues « fraîches » avec les boues plus anciennes ou les boues non chaulées avec les boues chaulées. Une prise d’échantillon est alors possible pour analyse de conformité.
Brassage multiple
La technologie du robot scarificateur permet de disposer de plusieurs appareils indépendants par ligne, ce qui améliore les conditions de l’allotissement en assurant l’aération des zones définies précédemment.
Intervention avec un chargeur
La taille réduite des robots permet de les stationner latéralement ou de les sortir de la serre temporairement, le temps d’intervenir avec un chargeur. Les robots sont radiocommandés, d’où une manipulation aisée. Un chargeur peut s’avérer nécessaire en cas d’allotissement pour transférer les boues, après analyse, de la zone de réception vers la zone de séchage/stockage.
Stockage des boues
Les boues peuvent être stockées jusqu’à une hauteur de 30 cm sans perturber l’action des robots. Cela permet d’attendre la meilleure période d’évacuation, surtout en cas de valorisation agricole. L’objectif est que la serre soit à nouveau disponible pour passer la période hivernale.
Conclusion
Le séchage solaire développé par Thermo-System en partenariat avec GTM Environnement offre un grand choix de configurations possibles permettant de s’adapter aux multiples besoins des collectivités en matière de traitement et d’évacuation des boues. En particulier, le zonage de la serre avec plusieurs robots retourneurs permet de répondre à l’exigence de traçabilité en application du décret du 8 décembre 1997 relatif à l’épandage agricole des boues.
