Michel SAULNIER et Jean-Jacques MAUREL
Société EMO
Les procédés actuellement utilisés pour l’extraction de liquides contenus dans des boues ou de tout produit ne permettent que des performances limitées, soit que les pressions exercées sont faibles, soit que le procédé physique de séparation ne permet pas d'obtenir de performances, bien qu'il présente l'avantage, dans un premier temps, de réduire le volume des boues. Il en est ainsi notamment des tables d’égouttage, des filtres à bandes et des centrifugeuses.
Or les procédés de traitement d’épuration, biologiques notamment, produisent des boues de plus en plus difficiles à déshydrater par ces moyens, étant donné leur taux de compressibilité très faible, qui varie en fonction du pourcentage de matières organiques et du procédé de traitement. Leurs performances sont généralement de l’ordre de 15 ± 3 % de siccité. Dans ces conditions, l’état des gâteaux ne permet pas de procéder convenablement à leur évacuation en vue d'une utilisation qui peut être : amendement agricole, compostage, décharge ou incinération.
De plus, les contraintes administratives européennes et internationales vont exiger des taux de siccité minimaux de 30 % pour la mise en décharge. Le problème économique de l'évacuation des boues se pose alors : si l'on veut respecter les normes, il faudra ajouter aux boues un support minéral par malaxage pour obtenir ce taux (exemple : pour obtenir une siccité de 30 % à partir de boues à 18 %, il faudra ajouter 650 kg de chaux vive par tonne de matières sèches) ou employer une technique de pressage discontinu (comme le filtre-presse), solution onéreuse à l'exploitation.
Par contre, le procédé de pressage continu sous fortes pressions du type « Burger Press » que nous avons mis au point permet d’obtenir une siccité minimum de 30 % sur des boues biologiques sans ajout de support minéral.
Les avantages du procédé sont :
- • emploi d'une technique de pressage à haute pression utilisant la différence de frottement entre deux supports en mouvement, qui permet d’obtenir des pressions supérieures à 50 kg/cm² ;
- • pressage continu enserrant les boues entre deux toiles sans fin ;
- • modification de la structure de la boue ou du produit permettant un séchage secondaire du type « tunnel » en obtenant des siccités supérieures à 50 %.
Le procédé
Le principe du dispositif mis en jeu consiste à faire exercer une pression progressive sur le gâteau par deux surfaces métalliques en déplacement et qui se rapprochent au fur et à mesure de leur avancement. Elles sont cloisonnées latéralement, afin d’enfermer le gâteau.
Tableau I : Performances de la Burger Press
| Type de boues |
Siccité entrée |
Siccité sortie avec Burger Press standard |
Siccité avec module de séchage |
| Boues activées |
12 à 20 % |
30 à 38 % |
38 à 50 % |
| Boues digérées (ou boues mixtes) |
22 à 30 % |
35 à 45 % |
45 à 65 % |
| Boues primaires |
26 à 35 % |
40 à 50 % |
50 à 70 % |
[Photo : Coupe en long de la Burger Press.]
dans un espace qui s'amenuise de l'entrée à la sortie de la presse (figure 1).
Les deux bandes sans fin de compression (1) sont constituées de plaques articulées, circulant autour de sommiers (2i et 2s) munis de chemins de roulement, supportées et tractées à l'aide de chaînes de roulements, selon un assemblage breveté.
Afin d'évacuer l'eau de percolation, des rainures sont usinées dans les plaques articulées des rubans (1).
Le dispositif de traction, non représenté, est constitué de pignons s'engrenant sur les chaînes de roulement et d'un arbre moteur relié à un moto-réducteur commandé par un variateur de vitesse. Chaque bande de pression est commandée séparément.
Le sommier inférieur (2i) est fixe et solidaire d'un bâti (4). Le sommier supérieur (2s) est mobile et solidaire de deux harnais, coulissant entre les colonnes des étriers avec le moins de jeu possible afin d'assurer une pression parfaitement répartie dans le sens transversal de la presse.
Les harnais (5) sont reliés à des vérins hydrauliques (6). Ces vérins, au nombre de deux sur chaque étrier, peuvent être plus nombreux selon la largeur de la presse et sont asservis par la même pression hydraulique réglable ; ils sont à double effet.
Le nombre d'étriers est fonction de la longueur de la presse et du nombre de zones, lesquelles permettent de modifier la compression.
Les vérins agissant par contre-pression, c'est le gâteau qui, avançant à l'intérieur de la presse, agit sur les tiges des vérins. La chambre supérieure des vérins est fermée et l'huile ne peut se libérer qu'à une pression donnée, par action sur un limiteur de pression réglable.
Chaque ruban de pression sans fin (1) est lui-même entouré d'un autre ruban (7) assurant cinq fonctions :
- acheminer le produit à l'entrée de la presse à partir d'une trémie ;
- acheminer vers un tapis d'évacuation le produit traité, celui-ci étant séparé à l'aide de couteaux racleurs ;
- filtrer le produit et évacuer l'eau du gâteau ;
- assurer l'évacuation du liquide ;
- protéger les parties mécaniques.
Les rubans sont complétés par deux autres bandes filtrantes. Celles-ci sont disposées en sandwich entre les deux bandes de compression (1). Les rubans (1) et (7), qui sont de largeur identique, circulent sur le chemin de roulement.
L'eau extraite est recueillie par une bâche située sous la presse et solidaire du bâti (4).
La trémie permet de déverser les boues d'une façon continue ; elle alimente la presse en formant une bande de gâteau d'épaisseur définie. À la sortie, le produit traité est évacué sur une bande transporteuse et est détaché des toiles par des racleurs.
Cette zone peut être allongée par l'intermédiaire d'une chaîne de transport permettant d'installer un dispositif de ventilation à air chaud afin d'obtenir une amélioration de la siccité (dispositif assimilable à un tunnel de ventilation).
On pourra retenir que cette machine comporte six zones :
- Zone I : Zone de stockage du produit à presser et de régulation de la couche d'épaisseur variant entre 5 et 20 mm.
- Zone II : Zone de pré-pressage (pression variant de 0 à 20 bars).
- Zone III : Zone de pressage (pression variant de 10 à 30 bars).
- Zone IV : Zone de haute pression (pression variant de 20 à 50 bars).
- Zone V : Zone de déballastage du gâteau, d'une épaisseur de 1 à 2 mm.
- Zone VI (éventuelle) : Tunnel de ventilation permettant d'amener les boues à une haute teneur en siccité.
Un dispositif mécanique à vitesse variable permet d'entraîner la toile à une vitesse variant de 0,1 m/mn à 5 m/mn.
[Photo : Schéma 1 : Solution de base.]
[Photo : Schéma 2 : Avec dispositif de séchage par ventilation forcée (puissance 12 kW).]
[Photo : Schéma 3 : Avec dispositif de séchage par ventilation forcée dans un silo stockeur permettant deux solutions : Siccité 45 à 55 % ou compostage (durée 10 jours).]
Schémas d'utilisation
Les diverses possibilités d'installation du dispositif de séchage de boues figurent sur les schémas 1, 2 et 3.
Performances
Les résultats obtenus avec la Burger Press figurent sur le tableau 1, où l'on peut voir les performances correspondant aux divers types de boues traitées soit avec l'équipement standard, soit en complétant celui-ci par un module de séchage.
