Nouvelles perspectives en traitement des boues avec la filtration continue

Division Recherche et DéveloppementSociété DEGREMONT.

1. — OBJECTIFS À ATTEINDRE DANS LES EXPLOITATIONS D'ATELIERS DE DÉSHYDRATATION

Ces objectifs sont au nombre de deux :

1) fournir un résidu déshydraté adapté aux destinations finales possibles, à savoir :

• • valorisation agricole ;
• • incinération ;
• • mise en décharge sans nuisances.

2) minimiser les interventions manuelles, souvent peu agréables dans ce domaine.

L'objectif de qualité du sédiment va généralement de pair avec le degré de siccité obtenu. Si l'obtention de siccités élevées est possible sur les boues minérales hydrophobes avec la plupart des appareils, il n'en va pas de même sur les boues colloïdales organiques ou les boues minérales hydrophiles telles que les boues d'hydroxydes. Ces dernières boues sont malheureusement les plus nombreuses et, si le seul conditionnement chimique (le moins lourd en investissement) est mis en œuvre, de fortes siccités ne seront atteintes qu'avec une forte pression de filtration (au moins 5 à 6 bars).

Le deuxième objectif, visant à rendre plus aisées les exploitations, devient cependant de plus en plus prioritaire. Les réductions d'intervention vont de pair avec l'emploi d'un procédé continu, continuité rendant les étapes de préconditionnement et de post-traitement plus économiques en investissement et plus fiables en fonctionnement.

2. — DÉVELOPPEMENT DES FILTRES-PRESSES AUTOMATIQUES

Le succès du filtre à bande n'est plus à faire : cela est dû en grande partie à sa simplicité et à sa souplesse d'exploitation avec, dans la plupart des cas, l'obtention d'un résidu acceptable. De plus, le conditionnement continu aux seuls polymères qu'autorise ce type de filtre est l'un des plus faciles à mettre en œuvre. Le PressDeg représente un des modèles les plus répandus de ce type d'appareil.

Néanmoins, pour répondre à certaines exigences écologiques ou économiques, on peut être amené à rechercher des degrés de siccité plus forts et l'on fait alors normalement appel à la filtration sous forte pression en chambres closes.

Jusqu'à présent, seule la technique des filtres-presses conventionnels à plateaux chambrés était utilisée. Les contraintes de cet appareil sont connues. Les besoins en main-d'œuvre ne sont pas négligeables à cause du fonctionnement discontinu par bâchées successives et le travail est assez ingrat. Les investissements correspondant aux installations annexes sont importants : préstockage pour le conditionnement à doses massives de réactifs minéraux, poststockage en cas d'incinération, génie civil coûteux sur deux niveaux, etc.

Pour répondre aux besoins de siccité élevée et de réduction de main-d'œuvre, des filtres-presses à fonctionnement automatique ont été développés. Un bon exemple français en est le FALC. Le principe fondamental de ces filtres réside dans la production d'un gâteau de faible épaisseur (5 à 10 mm) qui, dans un filtre-presse classique, ne pourrait être déchargé sans intervention manuelle et sans nombreux problèmes annexes. Du fait de la relation quadratique entre temps de pressée et épaisseur du gâteau, on parvient à obtenir des durées de filtration très réduites (3 à 8 min). Si parallèlement on minimise les temps morts de débatchissage par une décharge forcée et simultanée des gâteaux, on peut obtenir avec cette technique des capacités de production élevées : 5 à 10 fois supérieures à celles des filtres-presses conventionnels. Néanmoins, l'alimentation comme la production de gâteaux restent discontinues. La pression de filtration est généralement appliquée par membrane (gonflée pneumatiquement ou hydrauliquement).

Ces filtres sont surtout adaptés à des boues de bonne filtrabilité naturelle (faibles résistances spécifiques sans apport de réactifs). C’est le cas des boues minérales hydrophobes (de décarbonatation par exemple). Un préconditionnement (par chaulage surtout) nécessite encore en effet un préstockage intermédiaire.

Ces appareils travaillant toujours par bâchées successives peuvent cependant fonctionner avec une main-d'œuvre minimale de simple surveillance. Les prix doivent cependant rester compétitifs : certains appareils japonais ou allemands, très sophistiqués, ne peuvent s'intégrer dans les niveaux de prix actuels du marché français.

3. — LE SQUEEZOR (vue d’ensemble figure 3)

Les filtres-presses automatiques ci-dessus mentionnés sont mal adaptés aux boues organiques colloïdales hétérogènes. Le SQUEEZOR a été spécialement conçu, lui, pour traiter ces boues tout en respectant les objectifs fixés : continuité de fonctionnement et degré plus élevé de siccité.

La figure 2 représente le schéma de principe de cet appareil. Les organes essentiels en sont :1 le floculateur ; 2 la table d'égouttage ;

• 3 et 7 les toiles de filtration ;
• 6 entraînement des toiles ;
• 8 module de pressage mobile avec membrane incorporée ;
• 12 vérins pneumatiques de commande du cadre d’étanchéité ;
• 13 vérin de rappel de la presse ;
• 14 sortie du gâteau en feuille mince (figure 4).

Le SQUEEZOR est le seul filtre sous pression à alimentation et sortie continues de la boue.

Il a été conçu avec une zone indépendante de prédéshydratation. La zone de pressage est ainsi alimentée en gâteau cohésif encore gorgé d’eau, réparti en couche mince de 6 à 12 mm. La préconcentration des boues ainsi que la très faible épaisseur du gâteau permettent d’atteindre des temps de filtration très courts de 20 à 60 secondes.

La cellule étanche de pressage rend possible la compression de la boue sans que celle-ci échappe à la forte pression appliquée (10 bars). Pour que l’appareil soit entièrement continu dans sa production, l’élément de pression, qui en fait opère en discontinu, a été rendu mobile et animé d’un mouvement de va-et-vient compatible avec l’avance continue de la toile filtrante.

Le SQUEEZOR s’intègre parfaitement dans n’importe quelle filière de traitement. Ses avantages sont nombreux :

• — Les rendements de filtration sont très élevés et jamais atteints jusqu’à ce jour. La capacité de production du SQUEEZOR est de 15 à 25 fois supérieure à celle d’un filtre-presse conventionnel. Pour une boue colloïdale organique, les capacités varient plus souvent entre 30 et 50 kg MS/m³/h.
• — Les siccités sont équivalentes à celles des filtres-presses classiques si l’on décompte pour ces derniers l’apport minéral de conditionnement.
• — Le simple conditionnement par polymères a été conservé.
• — En cas d’utilisation agricole, le non-apport de sels métalliques et de doses massives de chaux est souvent un atout majeur. Pour améliorer la compressibilité des flocs prédéshydratés, donc les performances, certaines boues très biologiques peuvent recevoir un complément minéral, souvent de la chaux, mais à des doses très modestes cette fois. Cette chaux est d’ailleurs souvent nécessaire au niveau des épaississeurs fermentescibles.
• — La structure en feuille mince de 3-4 mm est particulièrement bien adaptée aux diverses évacuations possibles : épandage agricole avec les engins classiques, envoi dans un four d’incinération ou dans un sécheur, alimentation d’une tour de compostage.

• — Néanmoins l’un des atouts majeurs reste la possibilité de produire des siccités « à la carte » : à partir de la capacité optimale et de la siccité correspondante, il est possible soit d’augmenter la capacité au détriment de la siccité, soit l’inverse. On peut donc, suivant les besoins, adapter la marche de l’appareil (voir figure 5). Cette souplesse n’existe pas bien sûr avec le filtre-presse classique où il faut toujours atteindre la siccité finale pour bien débâtir.

4. — CONCLUSION

La tendance est de rendre les exploitations d’ateliers de traitement de boues plus faciles et plus agréables, tout en obtenant un résidu final acceptable pour l’environnement. La filtration continue sous pression, en plein développement, peut contribuer très certainement à atteindre ces objectifs.