- Au niveau du traitement biologique par des bactéries issues du milieu naturel qui sont concentrées pour dégrader plus rapidement la pollution biologique,
- Au niveau du traitement physico-chimique par des produits chimiques qui sont ajoutés pour permettre de coaguler puis de floculer les polluants.
Elles sont ensuite collectées, traitées puis évacuées.
En réduisant la production de boue à la source, c'est-à-dire dès le bassin biologique, BIOLYSIS® apporte une solution pérenne à la problématique actuelle des boues d’épuration selon laquelle leurs quantités sont en augmentation constante alors que les filières d’évacuation sont de moins en moins nombreuses, de plus en plus contrôlées et de plus en plus onéreuses.
Spécialiste de l'usine de traitement d'eau, Ondeo Degrémont propose de nombreux procédés de traitement des boues : l’épaississement, la digestion, la déshydratation mécanique, le thermocompostage, le séchage, l’oxydation par voie humide ou bien l'incinération. Ces procédés réduisent les volumes de boues et les hygiénisent.
Un enjeu réglementaire
Les boues d’épuration ont un caractère de déchet et doivent donc être considérées en conséquence.
En France, la filière boue est réglementée et contrôlée par l'État. À ce titre, les boues des stations d’épuration doivent être stabilisées et hygiénisées. De même que la traçabilité des opérations de traitement et d’évacuation doit être assurée, de plus le stockage ne doit pas engendrer de pollution ni de nuisance. Depuis le 31 décembre 2000, toutes les agglomérations de plus de 15 000 EH doivent avoir mis en place un système de collecte et de traitement biologique de leurs rejets.
Les autres pays européens, principalement d'Europe de l'Ouest, et nord-américains évoquent.
luent vers ce type de réglementation pour les boues issues des stations de traitement d’eaux résiduaires.
Un enjeu économique
Un chiffre suffisamment représentatif pour évaluer l’importance prise par les boues d’épuration : chaque Français est à l’origine d’une production annuelle de 100 kg de boues !
À ce jour, la production annuelle des boues d’épuration est évaluée à 40 millions de tonnes de matières sèches en Europe et en Amérique du Nord, c’est-à-dire l’équivalent du Mont-Blanc !
Face au durcissement des normes, conduisant à traiter toujours mieux et toujours plus d’eaux usées, et à l’augmentation des taux de raccordement aux réseaux, ces quantités de boues produites ne cessent d’augmenter. Ce tonnage est en constante évolution, la croissance annuelle de ce marché est évaluée à 12 %.
Le chiffre d’affaires généré sur l’Europe et l’Amérique du Nord par la gestion des boues représente à ce jour 20 milliards d’euros par an.
Un enjeu environnemental
À ce jour, les principales filières d’évacuation des boues d’épuration sont :
- l’incinération ;
- l’épandage (principe de précaution et réglementation stockage) ;
- la mise en décharge (réduite à horizon 2002).
Les évolutions réglementaires rendent ces filières d’évacuation de plus en plus contraignantes, ce qui risque à terme de remettre en cause à plus ou moins longue échéance certaines de ces filières.
Le traitement et l’évacuation des boues d’épuration sont donc un réel enjeu aussi bien pour les collectivités locales que pour les industriels.
Cet enjeu se double d’une problématique complexe. En effet, les collectivités locales et les industriels sont dépendants à la fois de prestataires extérieurs pour éliminer leurs boues et de l’évolution des réglementations, mais ils sont juridiquement responsables de leur élimination complète.
[Photo : Les boues en excès sont extraites pour être traitées]
BIOLYSIS® : un procédé, deux nouveaux produits
Le concept Biolysis®
C’est dans ce contexte et avec le soutien du Groupe Ondeo qu’Ondeo Degrémont a lancé au milieu des années 90 un programme de recherche et développement pour répondre à cette attente de réduire la quantité des boues produites par les stations d’épuration.
Ondeo Degrémont a ainsi développé un procédé directement implanté au cœur de la ligne d’eau et non plus en aval de la station comme les solutions actuelles. Ce système représente non seulement une rupture technologique dans le traitement et l’évacuation des boues, mais aussi une alternative économique prometteuse. C’est le procédé : BIOLYSIS®.
[Photo : Les boues traitées par Biolysis® O sont stressées chimiquement avant d’être renvoyées dans le bassin biologique. (À gauche : boues immédiatement traitées par Biolysis® O, à droite : boues non encore traitées)]
L’effet Biolysis®
Pour débarrasser les eaux de la matière organique, les usines de dépollution sont dotées de bassins biologiques. Dans ces bassins, des bactéries présentes dans le milieu naturel sont conditionnées pour dégrader ces polluants.
[Photo : Schéma 2 : Cycle de la biomasse dans le bassin du traitement biologique]
Plus rapidement qu’elles ne le feraient naturellement.
Dans ce bassin dit d’aération, les bactéries puisent l’énergie dont elles ont besoin pour survivre et se reproduire dans les matières organiques contenues dans les eaux résiduaires. En les transformant en gaz carbonique et en eau, elles assurent l’épuration de l’eau. C’est ensuite dans le décanteur, ouvrage à côté du bassin d’aération, que les bactéries sont séparées de l’eau pour être réintroduites dans le bassin biologique où ensuite elles recommencent leur cycle. Les boues en excès sont extraites pour être traitées (voir schéma 1).
Installé au niveau de ce bassin, le procédé Biolysis® agit en réduisant la masse des bactéries de boues biologiques.
C’est cet excès de boues biologiques que Biolysis® vise à réduire. En attaquant la paroi des cellules des bactéries par voie chimique ou par voie enzymatique, Biolysis® en détruit certaines et endommage les autres.
Ainsi endommagées, les bactéries ont besoin d’énergie pour se reconstituer. Une énergie qu’elles continuent de puiser dans la dégradation des matières organiques ; une énergie qu’elles n’utilisent pas pour se reproduire. Quant aux bactéries détruites, elles sont principalement constituées de matières organiques, biodégradables et donc consommables par les bactéries survivantes.
Grâce à Biolysis®, l’exploitant peut désormais réduire la production des boues biologiques de sa station plutôt que d’avoir à traiter puis à évacuer une quantité importante de boues.
L’effet Biolysis® est donc obtenu sur les boues issues du bassin de traitement biologique et se décline de deux manières :
- - Soit par oxydation chimique : Biolysis® O,
[Photo : A Aydolles, dans les Vosges, une station d’épuration pilote (1 000 EH) met en œuvre Biolysis® O depuis un an]
[Photo : Procédé Biolysis® O : Au cœur de la ligne d’eau]
- Soit par voie enzymatique : Biolysis® E.
Biolysis® O : Une oxydation à l’ozone
Biolysis® O est une technologie développée par Ondeo Degrémont. Ce développement a débuté en 1997 à partir d'un nouveau savoir-faire en oxydation et en génie biologique.
La première unité de Biolysis® O est en fonctionnement depuis 12 mois sur la station d’épuration municipale d’Aydoilles, taille 1 000 EH, dans les Vosges (voir schéma ci-dessous). Parmi les avantages de cette technologie, nous pouvons citer :
- Compacité des équipements,
- Rapidité et souplesse de mise en route,
- Simplicité d’exploitation,
- Limitation du phénomène des boues filamenteuses,
- Boues résiduelles plus faciles à déshydrater et de qualité agronomique préservée.
Les boues résiduelles en excès issues d'installations intégrant Biolysis® O peuvent donc être traitées classiquement puis évacuées via les filières existantes.
Biolysis® E
Un procédé purement biologique
Ce produit est issu d’un partenariat industriel avec le Groupe japonais Shinko Pantec. Biolysis® E est un procédé purement biologique mettant en œuvre un certain type de bactéries. Ces bactéries sont présentes sous forme inerte dans le milieu naturel.
Activées dans un réacteur thermophile dans certaines conditions, elles libèrent des enzymes particulières, capables de dégrader complètement les bactéries de boue ou de les altérer suffisamment pour qu’elles ne se développent plus au sein du bassin biologique.
Une première unité en Europe vient d’être mise en route sur la station d'épuration municipale de Verberie, taille 3 000 EH, dans l’Oise (voir schéma ci-dessous).
Les principaux avantages de ce produit sont :
- Une simplicité d’exploitation,
- Un procédé purement biologique particulièrement bien adapté à certaines industries telles que l'agroalimentaire,
- Si le site dispose d’énergie calorifique, le procédé sera économiquement particulièrement attractif,
- Une limitation du phénomène des boues filamenteuses.
Les résiduelles en excès peuvent également être traitées classiquement et évacuées sur la base des filières existantes.
Des performances de 30 à 80 % de réduction de la production des boues voire 100 % pour les boues entièrement biologiques
À ses procédés de traitement Aval, Ondeo Degrémont ajoute aujourd’hui, avec Biolysis®, une solution de traitement Amont permettant de réduire à la carte de 30 à 80 % les quantités de boues à traiter, voire 100 % pour les boues entièrement biologiques. C’est un service à la carte capable de prendre en compte les besoins de chaque installation.
Biolysis® permet d’adapter à tout moment les stratégies d’évacuation des boues aux contraintes locales (période d’épandage, arrêt d'installation d'incinération, ...).
Un atout supplémentaire pour les exploitants car ils consacrent aujourd'hui près de 40 % des coûts d’exploitation sur une usine de dépollution au traitement des boues.
Un coût compétitif
Techniquement, les deux procédés Biolysis® sont adaptables à toutes les installations, qu’elles soient destinées au traitement des eaux résiduaires urbaines ou des effluents industriels.
Ils pourront être proposés dès les phases de conception pour les installations neuves mais aussi pour les phases de réhabilitation d'usines existantes. Enfin et dans un second temps, ils pourront également être proposés ponctuellement sur des installations.
[Photo : Procédé Biolysis® E : Au cœur de la ligne d'eau]
[Photo : Biolysis® E est constitué d’un réacteur thermophile enzymatique dans lequel des bactéries spécifiques libèrent des enzymes capables de dégrader la boue]
[Photo : Compact, Biolysis® O est facile à mettre en œuvre sur des installations neuves, existantes ou en difficulté ponctuelle connaissant des difficultés passagères de traitement ou d’évacuation de leur production de boues.]
Ce procédé est également adaptable à chaque type d'installation. C’est une solution pérenne vis-à-vis des différentes filières d’évacuation actuelles, rendant ainsi une part d’indépendance aux industriels et collectivités locales et vis-à-vis de l’évolution des normes mais aussi des coûts et des risques liés au traitement aval des boues.
En conclusion, c’est une technologie en adéquation avec les exigences du développement durable puisqu’elle génère moins de déchets.
Nous souhaitons associer et remercier nos partenaires sur ce projet à savoir :
Économiquement, les deux produits Biolysis® se révèlent intéressants plus particulièrement pour les installations de plus de 20 000 EH. Pour les installations de taille inférieure, des études au cas par cas devront déterminer la faisabilité économique de la solution Biolysis®.
Avec un coût global, investissement et exploitation, du même ordre de grandeur que les traitements et filières d’évacuation classiques, les deux procédés Biolysis® devraient séduire de nombreux industriels et collectivités locales.
[Photo : À Verberie (Oise), une station d’épuration pilote met en œuvre le procédé Biolysis® E]
Conclusion
Biolysis® permet de réduire la production des boues sur le bassin biologique et donc de diminuer fortement les quantités de boues produites à évacuer.
- - L’agence de l’eau Rhin-Meuse,
- - L’agence de l'eau Seine-Normandie.
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