Une nouvelle technique d'épaississement accéléré des boues de stations d'épuration

Leur utilisation agricole est très souvent le seul moyen économique viable pour les éliminer, mais elle se heurte aux problèmes posés par l'importance des volumes à stocker, à homogénéiser, à transporter et à épandre, problèmes dont la solution passe par leur déshydratation.

Nous nous occuperons ici des petites et moyennes installations qui disposent maintenant, à cet effet, d'un appareil simple et efficace : la grille d'épaississement des boues (GDE®)*.

Cet appareil est conçu pour produire des boues épaissies, mais restant pompables et épandables par une tonne à lisier classique. Dans le cas de boues urbaines en provenance d'une station du type « aération prolongée », la siccité ainsi obtenue est de l’ordre de 7 à 8 %.

Le gain de siccité permet d’une part, d’augmenter d’un facteur 2 à 3 la capacité de stockage, et, d’autre part, de réduire en conséquence le nombre de déplacements des véhicules d’épandage.

Sur le plan financier, le coût de fonctionnement est largement compensé par l'économie réalisée sur les frais d'épandage.

Principe de l’appareil

L'appareil (figure 1) est constitué par une grille plane fixe, formée de barreaux parallèles entre eux (espacés de 0,6 mm à 1 mm selon les applications) et disposée dans le sens de circulation de la boue floculée, sur laquelle la boue se répand à la sortie de la chaîne de traitement.

*Brevet Degrémont.

Cette grille est raclée en permanence par un jeu de raclettes en caoutchouc fixées sur une double chaîne d’entraînement, système qui évite l'accumulation de la boue en cours d’épaississement sur la première partie de la grille, et permet de décolmater continuellement cette dernière.

L'eau interstitielle passe à travers les mailles de la grille, et, en fin de parcours, la boue épaissie (mais non pressée) est évacuée gravitairement. Le filtrat est recueilli en partie basse de l'appareil, puis renvoyé en tête de la station.

Installation

L'appareil est conçu pour être installé sans abri grâce au capotage protégeant la grille et l'ensemble du raclage.

Outre la grille GDE proprement dite, une installation complète comprend les annexes suivantes :

• — un bac de préparation de floculant,
• — une pompe doseuse,
• — une pompe volumétrique à débit réglable, d’alimentation de boues,
• — une armoire de contrôle et de régulation.

Ces différents appareils sont en général installés dans un petit local de 2,50 m × 3,00 m environ ou dans un local existant à proximité de l'installation.

Étant donné son faible poids et son encombrement réduit, la grille est, en règle générale, montée sur une petite plate-forme métallique ou en béton installée sur le silo à boue ; la boue est ainsi évacuée gravitairement dans le silo (figures 2 et 3).

Lorsque les conditions climatiques sont rudes, ou pour des raisons particulières d’exploitation, il est possible d'installer la grille GDE dans un local d’environ 15 m², à construire à proximité du silo. Les boues épaissies seront alors repri-

ses par une pompe volumétrique munie d'un système de gavage, pour être renvoyées dans le silo (figure 4).

Les principaux avantages du système

Le système présente de nombreux avantages :

• — les boues restent dans tous les cas dans les limites pompables, ce qui permet d'utiliser les engins classiques d’épandage (tonnes à lisier) ;
• — le système permet d'augmenter de plus du double les capacités de stockage existantes (ou de réduire le volume du silo à construire) ; il est donc particulièrement bien adapté aux stations existantes dont la capacité de stockage se révèle insuffisante ;
• — l'appareil peut fonctionner en continu sans surveillance : un ennui de sous-floculation par exemple n’aurait donc pour conséquence que de renvoyer la boue dans le circuit du filtrat ;
• — pas d’usure, le médium filtrant fixe étant en inox ;
• — les temps de mise en route et de montage sont très réduits ;
• — simplicité mécanique, visualisation parfaite de tous les organes, pas d’asservissement, ni d’automatismes sophistiqués.

Comparaison des frais d’exploitation

Nous comparerons les frais d'exploitation d'une station ancienne et ceux d'une station équipée d'une grille GDE, ramenés à une tonne de MES, pour différents types de boues.

Boues urbaines avec aération prolongée

Hypothèses :

• — coût de transport des boues : 30 F/m³ ;
• — coût d’exploitation horaire de la GDE (hors réactif) : 11,4 F/h ;
• — coût du réactif : 35 F/kg.

Dans le premier cas la concentration après épaississement statique est d’environ 20 g/l. Le coût du transport pour 1 tonne MES ressort à 30 F × 50 m³ = 1 500 F/t MES.

Avec une grille GDE, dont le débit massique est de 40 kg/h, il faut 1 000 / 40 = 25 h de fonctionnement pour épaissir 1 t de MES à 5,5 %.

Coût d’exploitation GDE : 25 h × 11,4 F/h = 285 F.

Coût du réactif : 5 kg × 35 F/kg = 175 F.

Coût du transport :

• — volume à transporter 1 000 / 40 = 18,2 m³ ;
• — coût du transport : 18,2 m³ × 30 F/m³ = 546 F.

On a un coût d’exploitation de 1 006 F/t MES. L’économie réalisée s’établit donc à 494 F/t MES.

Autres exemples

Le tableau I donne les économies réalisées en fonction des divers types de boues.

Économies sur les investissements

Les coûts d'installation (HT) d'une grille sur une nouvelle installation sont approximativement les suivants :

• — équipements (grilles-floculation-liaison) : 200 000 F ;
• — génie civil (local de 3 × 2,5 m) en fonction des prestations demandées : 60 à 90 000 F.

Chaque projet fait l'objet d'une étude particulière, compte tenu notamment des installations existantes.

Le prix d’installation d'une grille GDE se compare avantageusement à la construction d’un nouveau silo ou à l'augmentation de capacité d'un silo existant : si nous prenons un exemple d’une sta-

Pour une station de 10 000 E.H., l'installation de la grille permet l’économie de 340 à 400 000 F sur le silo (réduction du volume de 1 000 m³ à 480 m³). L’économie réalisée avec l'installation d'une GDE sera donc de l'ordre de 100 000 F.

Fertilisation du solpar épandage de bouesconcentrées

Cet essai quantifié a été réalisé avec une tonne à lisier de 5 m³ et des boues concentrées à 75 g/l (aération prolongée + GDE) sur une surface de 1 000 m² pour un épandage, soit un apport de 50 m³/ha.

La composition de la boue était la suivante :

— MS : 75 kg/m³

— MO : 45,7 kg/m³

— azote total : 2,2 kg/m³

— phosphate total : 1,54 kg/m³ (soit 3,5 kg P₂O₅)

— potassium : 0,69 kg/m³ (soit 0,82 kg K₂O)

Tableau I

Les apports à l’hectare pour un passage se chiffrent donc comme suit :

— MS : 3 750 kg

— MO : 2 375 kg

— azote total : 110 kg

— phosphate total : 77 kg (ou 175 kg P₂O₅)

— potassium : 34,5 kg (ou 41 kg K₂O)

CONCLUSION

La grille GDE se révèle comme un outil répondant à un réel besoin des petites et moyennes stations de traitement des eaux résiduaires urbaines, celui de réduire le volume des boues liquides ; par sa conception simple et rustique, elle est parfaitement adaptée à ce type d'installation.

Elle présente en outre l'avantage de permettre une valorisation optimisée des boues sous forme liquide, ce qui favorise leur emploi en agriculture en leur assurant ainsi dans la majorité des cas une destination finale particulièrement économique.