Il paraît intéressant, en préface de l'étude de MM. CANCE et SAMAIN, Ingénieurs hydrologues de la Ville de Paris, sur le traitement des boues à la station d'épuration d'Achères, de situer cette unité dans le cadre du programme général de l’assainissement de l'agglomération parisienne.
Bien avant que les problèmes d'assainissement ne se posent à l'échelle régionale en raison du développement croissant de l'agglomération parisienne, la Ville de Paris, en tant que telle, s'est toujours préoccupée de la collecte et du traitement de ses eaux résiduaires.
Dès 1856, l'ingénieur Belgrand, rompant avec les vues modestes de l’époque qui tendaient à évacuer les eaux en Seine à l'aval immédiat de Paris, décida de diriger les effluents parisiens vers le méandre suivant du fleuve à la hauteur de Clichy (1). Une seconde étape importante fut franchie à la fin du siècle dernier lorsque la Ville de Paris chercha les moyens de doter la capitale du « tout à l'égout » en acceptant dans ceux-ci les matières excrémentielles et mit en évidence la possibilité d'éliminer la nocivité des dites eaux d’égout par la voie de l'épandage agricole sur des terrains sableux convenablement drainés. C'est ainsi que naquirent, vers 1895, les champs d'épandage de la plaine de Gennevilliers, puis d’Achères, de Carrières-Triel et, enfin, de Méry-Pierrelaye : l'ensemble étant alimenté par l'émissaire général depuis Clichy, point vers lequel convergent les grands collecteurs parisiens.
Mais au fur et à mesure que s'accroissait la population de Paris et de sa banlieue, la surface des champs d'épandage (qui atteignait pourtant 5 000 ha en 1910) s'avérait de plus en plus insuffisante. Du fait de cette urbanisation intensive et de l’ouverture grandissante de carrières pour matériaux de construction, il ne pouvait plus être dégagé de terrains favorables à l'épandage agricole relativement proches de Paris, et la pollution de la Seine avait repris sa progression. Prenant conscience que ce problème ne pouvait être traité qu’à l'échelon de l'agglomération parisienne, le département de la Seine, en 1929, concevait un schéma d’assainissement connu sous le nom de « Programme général d’assainissement de la Région parisienne ».
Ce programme qui, depuis cinquante ans, a servi de charte à l'assainissement de l’agglomération parisienne, prévoyait d'acheminer la quasi-totalité des eaux usées vers une station d’épuration unique à réaliser par tranches successives, implantée dans la plaine d'Achères à proximité des champs d’épandage. Les ouvrages de transport, au nombre de cinq, disposés en éventail pour couvrir l'ensemble du territoire concerné, devaient couper les méandres de la Seine de manière à obtenir les charges hydrauliques suffisantes à un écoulement gravitaire.
Actuellement, les quatre premiers éléments de la station d'épuration en service traitent journellement plus de 2 millions de m³, leur réalisation s'étant faite concurremment avec la construction d'un émissaire suivant l’articulation ci-dessus (tableau).
Il reste à réaliser l’émissaire Sèvres-Achères n° 2 et le cinquième et dernier élément dit « Achères V » (800 000 m³/j), qui portera la capacité totale de la station à 2 700 000 m³/j, soit la pollution émise pour une population de 8 100 000 habitants.
Pour continuer l’œuvre entreprise, les quatre départements issus de l’éclatement du département de la Seine à la suite de la réforme administrative de 1968 ont constitué en 1970 le « Syndicat Interdépartemental pour l’Assainissement de l'Agglomération Parisienne » (S.I.A.A.P.).
Parallèlement, le district de la région parisienne, en liaison financière avec l’organisme de bassin Seine-Normandie, a élaboré une mise à jour du programme général d'assainissement de 1930, mise à jour qui confirmait les grandes orientations initiales et préconisait toutefois la construction, en amont immédiat de Paris, de deux nouvelles stations d'épuration de moindre importance, destinées à recueillir les eaux usées en provenance des extensions Sud et Est de l'agglomération :
- — Noisy-le-Grand, sur la Marne,
- — Valenton, sur la Seine.
DEUXIÈME PARTIE
LE PROBLÈME DES BOUES ET SON ÉVOLUTION
A LA STATION D’ÉPURATION D’ACHÈRES
— LA DIGESTION DES BOUES —
par J. CANCE
Commencée en 1937, la station d’épuration d’Achères comprend quatre tranches actuellement en service pouvant traiter au total 2 080 000 m³ d'eaux d'égout par jour. Elle est située au nord de la forêt de Saint-Germain-en-Laye, sur la rive gauche de la Seine dans le vaste domaine agricole d’Achères.
La station d’épuration des eaux est séparée du traitement final des boues par 4 kilomètres de terrains de cultures, peupleraies et pépinières d’arbres destinés à être plantés dans les avenues de Paris.
La station d’épuration proprement dite comprend un prétraitement commun aux différentes tranches, recevant les 4 émissaires et acheminant gravitairement l’eau à traiter. Cette eau, dans le prétraitement, traverse des ouvrages de dégrillage et de dessablage, puis est partagée vers les différentes tranches qui comprennent chacune une décantation primaire et une épuration biologique à forte charge de type « boues activées ».
Les éléments de cette station d’épuration sont d’un modèle très classique, les grandes particularités étant dues à leur taille : les décanteurs ont chacun de 30 à 60 m de diamètre, les bassins d’aération un volume actif de 30 000 à 51 000 m³ et les digesteurs de boues de 3 000 à 12 000 m³ de capacité.
Cette taille hors du commun a imposé une exploitation en partie automatisée grâce à deux calculateurs industriels et des postes de commande centralisés car il n’est plus pensable d’effectuer toutes les manœuvres manuellement sur un territoire de plus de 130 ha.
Une autre particularité est que la quantité de gaz produite par la digestion, environ 150 000 m³/j, peut être utilisée comme source d’énergie efficace et correspond à plus de 60 % des besoins de la station. Il est donc intéressant de se pencher sur la meilleure utilisation possible de cette fermentation afin que la quantité et la qualité du gaz puissent être valorisées au maximum.
Comme le titre de notre article l’indique, notre propos n’est pas de décrire la station dépuratrice mais de tenter de montrer comment nous nous sommes affranchis de ce fameux problème des boues.
À la station d’épuration d’Achères il arrive chaque jour près de 450 tonnes de matières sèches ou environ 290 tonnes de matières organiques. Au gré des différentes phases du traitement de l’eau, 90 % de ces tonnages en sont retenus pour former les quelque 8 000 à 10 000 m³/j de ce qu’on appelle « boues fraîches ». Elles se présentent sous forme d’une boue très liquide puisque sa teneur en eau voisine de 95 à 96 % d’humidité.
LA DIGESTION DES BOUES
Le premier traitement que subissent les boues est une digestion en deux étages qui permet de réduire de plus de 50 % leur poids de matières organiques et d’éliminer pratiquement tous les microbes pathogènes et germes parasites.
Commençons par l’explication théorique du phénomène.
La boue va fermenter par voie anaérobie et dégager un gaz contenant 66 à 68 % de méthane (CH₄), 30 à 32 % d’anhydride carbonique (CO₂), le reste étant de l’azote, de la vapeur d’eau et des impuretés telles que des traces d’hydrogène sulfuré (H₂S) ; dans le liquide on obtient une grande quantité de CO₂ dissous et des carbonates et bicarbonates d’ammonium. Ces carbonates et bicarbonates proviennent du CO₂ et de l’ammoniaque formés et, par combinaison chimique de ces deux produits, on obtient ce tampon bloquant ainsi le milieu à pH 7,2 à 7,6.
D’après un grand nombre d’hypothèses nous pouvons affirmer que le processus biologique, qui permet de dégrader cette matière organique indésirable en produits élémentaires simples, se déroule en quatre phases se chevauchant parfois, ce qui peut ajouter une difficulté supplémentaire à la compréhension du phénomène :
- 1 — D’abord il y a une liquéfaction par l’attaque des molécules organiques réduites en éléments plus simples.
- 2 — Pendant ce même temps il y a formation d’acides gras volatils qui sont les six premiers acides organiques, ceci étant la conséquence directe de la destruction des grosses molécules s’effectuant comme une dépolymérisation pour arriver à des molécules relativement petites en équilibre avec l’hydrogène arraché pendant le phénomène de dégradation — résultant surtout du fait d’une action enzymatique puissante — et c’est la combinaison de cet hydrogène qui permet de former ainsi ces acides volatils.
- 3 — La troisième phase (chevauchant en partie la seconde) permet de réduire tous ces acides en acide acétique ; une étude actuellement en cours nous a permis, par chromatographie en phase gazeuse, de voir que ces acides ont souvent des chaînes ramifiées mais qu’ils apparaissent d’une manière très fugace car ils sont rapidement détruits sinon tout le processus est bloqué et la fermentation s’arrête. Nous ne devons retrouver uniquement que de l’acide acétique.
- 4 — La dernière partie est une méthanisation : l’acide acétique est réduit en méthane et en CO₂. D’après de récents travaux américains le CO₂ libéré permet de déplacer l’équilibre d’oxydo-réduction des phases précédentes et d’accélérer ainsi la dégradation. Mais cette dernière phase est la plus lente et limite donc la cinétique du mécanisme de cette biodégradation. À l’échelle du laboratoire il existerait des possibilités d’améliorer le phénomène.
Industriellement nous employons, lorsque les digesteurs primaires sont saturés, le recyclage d’une boue bien digérée d’un digesteur secondaire, ce qui permet un ensemencement enzymatique « de soutien » afin de démarrer la phase de méthanisation.
Pratiquement nous maintenons une bonne fermentation en chauffant en permanence les digesteurs primaires à 35 °C et nous les brassons en injectant au sein de la masse liquide une partie du gaz produit par le même digesteur. Les digesteurs secondaires sont brassés épisodiquement, uniquement pour empêcher la formation d’une croûte en surface que l’on appelle « chapeau ». Ce principe nous permet de n’avoir, à l’intérieur du digesteur, aucune pièce mécanique. Quant au chauffage des primaires, nous avons récupéré les calories des refroidissements des moteurs thermiques par un circuit d’eau convenablement traitée. Une série d’échangeurs tubulaires (à spirales ou linéaires) permet l’échange des calories entre un circuit d’eau à environ 70 °C et des circuits de boue prélevée au tiers inférieur du digesteur et renvoyée dans son digesteur avec la boue fraîche introduite — ceci permet en outre une circulation non négligeable de la boue en fermentation.
Cette boue, après son passage en digesteur primaire (qui varie de 20 jours pour la station Achères I à 16 jours pour Achères III) a produit environ 80 % du gaz récupéré. Pendant son séjour en digestion secondaire (de 3 à 4 jours) la boue termine sa fermentation et produit les 20 % de gaz restants. Cette seconde phase est indispensable pour bien stabiliser la boue et diminuer le taux de particules colloïdales si difficiles à floculer et à filtrer. Maintenant nous avons de la boue encore plus liquide, car : la boue fraîche contient environ 5 % de matières sèches, et la boue digérée n’en a que 3 à 3,5 % (le reste n’étant pratiquement que de l’eau à éliminer).
A chacune des tranches de la station d'épuration d'Achères correspondent les installations de digestion appropriées à savoir :
— Pour Achères I : six digesteurs primaires à brassage mécanique (V : 6 × 3 000 m³) et un digesteur secondaire (V : 1 × 4 000 m³), non chauffé, brassé par insufflation de gaz et surmonté d'une cloche gazométrique.
— Pour Achères II : quatre digesteurs primaires (V = 4 × 5 250 m³) dont deux munis d'un dispositif de malaxage mécanique par turbo-mélangeur et deux autres d'un système de brassage par insufflation de gaz au niveau du radier, et enfin deux digesteurs secondaires (V = 2 × 4 750 m³), non chauffés et surmontés d'une cloche gazométrique.
— Pour Achères III : dix digesteurs identiques (V = 10 × 8 125 m³) dans leurs dimensions, brassés par insufflation de gaz. Ils se répartissent en six cuves primaires, deux mixtes et deux secondaires. Ces digesteurs sont groupés par cinq entourant deux tours d'exploitation abritant les cuves de transfert et les divers matériels de pompage.
— Pour Achères IV : cinq digesteurs (V : 5 × 11 900 m³) de conception identique à celle d'Achères III.
Indépendamment des digesteurs et de leurs annexes immédiates, ces installations comprennent un certain nombre d'ouvrages et de bâtiments complémentaires tels que :
— des ouvrages de stockage du gaz de digestion et les postes de compression correspondants ;
— des bâtiments abritant des chaudières d'appoint capables d'assurer le complément de calories nécessaires au chauffage des digesteurs dans le cas d'une insuffisance de la quantité de chaleur fournie par les circuits de refroidissement des moteurs thermiques.
TROISIÈME PARTIE
LE TRAITEMENT FINAL DES BOUES DIGÉRÉES
PROCÉDÉS ET TECHNIQUES UTILISÉS À LA STATION D'ÉPURATION D'ACHÈRES
par H. SAMAIN
Le dimensionnement de la station d'épuration biologique d'Achères conduit à une production de boues digérées considérable interdisant son épandage direct.
Les lits de séchage construits lors de la création des premières tranches de la station d'épuration sont devenus insuffisants pour absorber la totalité de la production de boues. C'est ce qui a amené les Services techniques de la Ville de Paris à concevoir l'implantation d'une usine de traitement des boues digérées, dont le but était l'obtention d'un produit ayant une siccité élevée (40 à 50 % de MS) qui permet de l'évacuer d'une manière économique vers les carrières ouvertes à proximité des installations ou, comme il se pratique actuellement, vers une utilisation agricole.
Le procédé thermique a été choisi pour des considérations économiques, notamment l'utilisation du gaz d'égout comme carburant. Ce procédé consiste essentiellement en un conditionnement thermique qui a pour but de rendre la boue filtrable par filtres-presses en améliorant ses qualités de filtration.
I — DESCRIPTION GÉNÉRALE
Les installations du traitement final des boues comprennent :
1°) des ouvrages d'épaississement implantés en tête de l'ensemble des différentes unités ;
2°) deux batteries de lits de séchage non couverts ;
3°) deux ateliers de dessiccation mécanique :
a) sur filtres-presses après conditionnement thermique (élément Achères III mis en service en 1972) ;
b) sur filtres-presses après conditionnement thermique avec, en secours, un conditionnement chimique minéral (élément Achères IV mis en service en 1978 pour le chimique et en 1979 pour le thermique) ;
4°) une unité d'incinération par four fluo-solide.
II — LES OUVRAGES D'ÉPAISSISSEMENT
Les boues destinées à la dessiccation mécanique sont préalablement envoyées dans des ouvrages d'épaississement. Ces ouvrages, implantés en tête de l'ensemble des installations, reçoivent la totalité des boues digérées à traiter en provenance de la station biologique.
Les boues épaissies sont refoulées vers les différentes unités de traitement et les surverses vers les irrigations intensives.
Les ouvrages d'épaississement comprennent :
a) huit ouvrages en terre, de la forme d'un tronc de pyramide à base rectangulaire, non raclés, d'une capacité totale de 56 000 m³ ;
b) huit épaississeurs en terre, avec parements bétonnés côté boues, circulaires, raclés mécaniquement par un pont à commande centrale, d'une capacité totale de 104 000 m³ réalisés au titre d’Achères IV. Leur capacité unitaire est de 13 000 m³, avec un diamètre à l'arase des digues de 60 m et de 40 m au niveau du radier.
Caractéristiques :
Charge appliquée : 0,008 m³/m²/h ou 6 kg de MS/m²/jour
Temps de séjour moyen : 23,5 jours
Taux d'épaississement : 1,5
III — LES LITS DE SÉCHAGE
Douze lits de séchage non couverts sont répartis en deux batteries de six lits, chacune munie d'un portique d'exploitation assurant le sablage, l'épandage des liquides, le hersage en cours de séchage et enfin l'extraction et le stockage sur une aire bétonnée.
1°) Élément A II :
Surface totale : 101 000 m²
Capacité de remplissage unitaire : 4 000 m³
Longueur : 925 m
Largeur unitaire : 18 m
2°) Élément A III :
Surface totale : 94 000 m²
Capacité de remplissage unitaire : 4 000 m³
Longueur : 860 m
Largeur unitaire : 18 m
Chaque batterie de lits est munie d'un pont d'exploitation mobile, conçu pour assurer les différentes opérations de remplissage, hersage des lits et reprise des boues. Sa vitesse de translation varie de 30 à 40 m/heure.
La campagne d'épandage commence en mars-avril et s'achève généralement en octobre. Le temps moyen de séchage est de 25 jours selon les conditions climatiques et fournit un produit final de 45 % de matière sèche en moyenne, pouvant atteindre 60 % sous de très bonnes conditions d'ensoleillement.
Le tonnage de boues traitées pendant la campagne s'élève à 7 000-8 000 t MS, ce qui correspond à un volume de 250 000 m³ de boues épandues.
IV — CONDITIONNEMENT DES BOUES
Le conditionnement thermique conduit à la rupture des liaisons de l'eau et de la matière colloïdale et provoque une transformation irréversible de la structure physique de la boue.
On assiste à deux phénomènes simultanés :
— solubilisation d'une fraction de la matière en suspension, suivie d'une gazéification d'une partie de la fraction solubilisée ;
— précipitation de matières en solution.
La gazéification et la solubilisation sont mises en évidence par la perte en MES :
Perte totale des MES = 25 %
dont : 5 à 10 % = gazéification
15 à 20 % = solubilisation
La fraction gazéifiée étant essentiellement de la matière organique.
La cuisson des boues a également une action sur les constituants azotés et sur certains autres corps azotés. On assiste surtout à une solubilisation partielle des MES que l'on retrouve essentiellement dans les surnageants des boues cuites. La solubilisation de l'azote ammoniacal est moins sensible.
AZOTE AMMONIACAL | AZOTE ORGANIQUE | |||
---|---|---|---|---|
MES | Surnageant | MES | Surnageant | |
Boues digérées | 15 % | 85 % | 90 % | 10 % |
Boues cuites | 10 % | 90 % | 35 % | 65 % |
Cette solubilisation de l’azote des MES est en corrélation avec la solubilisation constatée de la matière sèche.
De même, la DCO du surnageant des boues cuites est de l’ordre de 8 000 mg/l alors qu’elle est de l’ordre de 1 000 dans le surnageant des boues digérées.
Toutes ces transformations physiques et chimiques améliorent l’aptitude de la boue à la filtration, notamment :
- — amélioration de la décantabilité. On peut atteindre des concentrations de 150 à 200 g/l par simple décantation.
- — amélioration de la résistance spécifique. On obtient facilement des valeurs inférieures à 30·10⁻¹⁰.
La filtration sur filtres-presses, sans adjonction de floculant, devient ainsi possible.
DESCRIPTION DES INSTALLATIONS
1°) – Élément A3
Débit maximum admissible : 3 000 m³/j.
Il comprend :
- — 2 homogénéiseurs circulaires à radier conique, raclés et hersés.
- — 5 lignes de traitement thermique d’un débit unitaire de 30 m³/h, composées chacune de :
- • 1 groupe électropompe d’alimentation précédé d’un dilacérateur, débit unitaire : 30 m³/h, pression de refoulement : 30 bars.
- • 1 échangeur de chaleur boues/boues constitué de 11 batteries verticales comportant 5 doubles épingles concentriques, circuit primaire intérieur : boues à traiter, circuit secondaire extérieur : boues cuites.
- • 1 cuiseur thermique où l’injection de vapeur surchauffée sous pression s’effectue à la base du cuiseur dans la conduite d’alimentation en boues chaudes provenant du circuit primaire de l’échangeur.
Température de traitement : 185-195 °C. Pression : 19 bars. Temps moyen de conditionnement : 45 min.
La production de vapeur nécessaire à la cuisson des boues est assurée par trois chaudières SACM (4 900 th/h chacune) et une chaudière BABCOCK & WILLCOX (9 300 th/h).
- — 1 chaîne de traitement de l’eau de chaudière (débit : 26 m³/h) produisant une eau adoucie conforme aux exigences des chaudières.
La boue traitée thermiquement est ensuite diluée avec de l’eau industrielle avant son entrée dans deux décanteurs-épaississeurs couverts de balles flottantes en plastique. La dilution des boues cuites, provoquant leur refroidissement, ainsi que la couverture de balles de plastique, constituent un moyen commode de lutte contre les odeurs.
La boue décantée est ensuite transférée dans deux stockeurs de 800 m³ chacun.
- — Atelier de filtration sous pression à 7 bars, surface filtrante totale : 2 900 m², composé de :
- • 10 groupes d’alimentation (0 – 40 m³/h, 10 bars max).
- • 10 filtres-presses de 100 plateaux avec débourbage mécanisé.
- • 2 postes mobiles de lavage des toiles (pompe : 45 m³/h, 100 bars).
La boue pressée est évacuée par tapis transporteur jusqu’à une aire de stockage.
En 1978, il a été conditionné sur l’élément A3 : 846 600 m³ de boues, soit 29 700 t MS.
Caractéristiques moyennes des gâteaux :
Azote Kjeldahl : 4,85 % MS | P₂O₅ : 1,00 % MS | K₂O : 0,26 % MS |
Matières volatiles : 33,5 % MV | ||
Oligo-éléments (% MS) : | ||
Mg : 0,7 – 1,0 | Mn : 0,035 | Zn : 0,4 Cu : 0,1 |
2°) – Élément A4
Par suite de l’extension de la station biologique avec la construction de la tranche A4, un deuxième élément de filtration sous pression, après conditionnement thermique, a été dédié au traitement final des boues en 1978 et mis en service en juillet 1979.
Le principe de base est le même que pour l’élément A3, mais l’expérience acquise a permis de réaliser une station plus élaborée et de capacité supérieure.
Il comprend :
- — 1 homogénéiseur de tête circulaire à radier plat, raclé et hersé, volume : 3 000 m³, diamètre : 32 m.
- — 7 lignes de traitement thermique, débit unitaire nominal : 33 m³/h (maximum : 40 m³/h), composées chacune de :
- • 1 groupe électropompe d’alimentation précédé d’un dilacérateur.
- • 1 échangeur de chaleur boues/boues constitué de 7 batteries verticales de 7 épingles, équipé d’un dispositif de décharge dit « continue » (circuit primaire : boues à traiter ; circuit secondaire : boues cuites), longueur droite des épingles : 15 m.
- • 1 cuiseur thermique calorifugé ; injection de vapeur à la base du cuiseur dans la conduite de boues chaudes à traiter. Possibilité de préchauffage jusqu’à 40 °C par chauffage direct du réacteur. Cuiseur muni de sondes radioactives de contrôle de niveau.
Capacité unitaire : 50 m³ Pression de service : 25 bars Température de traitement : 190-200 °C Durée moyenne de conditionnement : 45 min
La décharge gazeuse de sécurité est refroidie dans un auxiliaire de sécurité avant rejet extérieur ; le circuit secondaire alimente les chaudières.
- — 2 décanteurs couverts, capacité : 2 500 m³, recevant les boues cuites après dilution à l’eau industrielle.
- — 2 stockeurs, capacité unitaire : 900 m³, recevant les boues épaissies.
- — Atelier de filtration sous pression à 15 bars, surface totale : 5 600 m², composé de :
- • 10 groupes d’alimentation (débit unitaire : 12 – 60 m³/h).
- • 10 filtres-presses de 140 plateaux avec débourbage mécanisé et récupération des filtrats.
- — Chaufferie centrale pour vapeur saturée à 220 °C en circuit perdu : 5 chaudières BABCOCK & WILLCOX, puissance nominale : 12 600 th/h.
- — Chaîne de traitement de l’eau de chaudière, débit : 90 m³/h, délivrant une eau adoucie conforme aux exigences des chaudières.
Les gâteaux recueillis ont les caractéristiques suivantes :
% M.S. | % M.V. | Azote Kjeldahl % des M.S. | P2O5 % des M.S. | K2O % des M.S. |
---|---|---|---|---|
51,0 | 38 | 0,9 | 3,5 | 0,30 |
Teneur en oligo-éléments (% des M.S.)
Mn | 1,0 |
Zn | 0,5 |
Cu | 0,4 |
Cet atelier mis en service courant 1979 est prévu pour traiter actuellement près de 60 000 tonnes de matières sèches qui ont été, au préalable, conditionnées thermiquement. Les gâteaux du conditionnement thermique A3 et A4 sont utilisés en agriculture comme amendement organique.
CONCLUSION
L'épuration biologique des eaux usées urbaines n'offre pas de difficultés majeures, les techniques modernes étant bien maîtrisées. Par contre, l'élimination des déchets résultant de cette épuration est et pose encore un problème crucial. Les Services Techniques de la Ville de Paris ont résolu en partie cette préoccupation ; ils ont toujours su imposer le même préalable à tout traitement des boues : pour des raisons de sécurité sur le plan de l'hygiène et de l'exploitation, l'impérieuse nécessité de prévoir une « digestion des boues ».
UN APPAREIL COMBINÉ POUR LA DÉSHYDRATATION DES BOUES RÉSIDUAIRES INDUSTRIELLES ET URBAINES
par MM. J. Serpaud P. Lejeune Y. Maurin M. Pelletier K. Ghaleb
Ingénieurs à la Société ALSTHOM-ATLANTIQUE-NEYRTEC
La concentration des boues obtenues après clarification d'une eau chargée est généralement peu élevée quelle que soit la nature des produits et quel que soit le mode de séparation utilisé :
— décantation, avec ou sans lit de boue — flottation — filtration
Ces boues sont toujours liquides et uniquement manipulables par transport hydraulique. En fait, elles présentent des difficultés insurmontables aux autres moyens de manutention qui, tous, nécessitent une réduction de volume et un changement de structure de la boue. Celle-ci doit alors être « pelletable ».
L’élimination de ces mêmes boues, leur rejet dans le milieu naturel, leur réutilisation ou leur valorisation impliquent là encore une déshydratation plus ou moins poussée pour aboutir à une solution techniquement et économiquement valable.
Différents procédés sont mis en pratique pour accroître la concentration des boues depuis le simple épaississement par décantation naturelle jusqu’à la filtration sous pression et l'évaporation.
Il faut offrir aux utilisateurs les systèmes parfaitement adaptés à leurs besoins réels tant au niveau de la concentration que de la complexité du traitement. Une concentration trop faible obtenue par des procédés limités sera souvent insuffisante alors qu'une concentration élevée obtenue au prix d'un traitement complexe sera trop onéreuse, voire inutile.
Les besoins décelés dans l'industrie minérale nous ont conduits à rechercher des solutions nouvelles de compactage utilisant au mieux les connaissances acquises sur les phénomènes de floculation. Au lieu d'obtenir une solidification de la boue en une seule étape, nous avons cherché à rendre la boue pâteuse ou pseudo-liquide afin de permettre encore son épandage hydraulique, tandis que l'état physique des boues floculées devient tel qu'il permet une mise en stock hors d'eau et une solidification définitive en un temps relativement court.
Partant des techniques de compactage ainsi mises au point et décrites ci-après, nous avons complété le traitement par une phase d'essorage du produit compacté dans un système vis/grille. Ce système s'est avéré très adapté à la déshydratation mécanique des boues fibreuses et a reçu de nombreuses applications dans l'industrie papetière et l'industrie des fibres minérales.
La mise en œuvre des mêmes processus appliqués aux boues biologiques a permis, moyennant certaines adaptations, d'offrir un système simple de déshydratation mécanique de ce dernier type de boue. Ce système est particulièrement bien adapté aux stations d'épuration industrielles ou urbaines de petites et moyennes capacités.
Les exemples qui suivent montrent dans différents domaines l'intérêt que peut présenter une telle approche qui vise, à partir des processus simples mais correctement centralisés, à offrir aux utilisateurs des appareillages techniquement et économiquement bien adaptés.