Une solution efficace pour le séchage des boues de stations d'épuration

Or, la qualité des systèmes d'épuration modernes autorise à penser que dans un futur proche les quantités de boues produites seront si importantes qu'il faudra envisager des solutions rationnelles pour la valorisation ou l'élimination de ces déchets polluants. Parmi celles-ci, figure en bonne place le séchage, qui permet de réduire considérablement le volume des déchets en facilitant leur stockage et leur épandage, ou plus simplement leur incinération.

Le procédé de séchage des boues qui fait l'objet du présent article* a été réalisé pour atteindre plusieurs objectifs simultanés :

• • réduire le volume à éliminer,
• • diminuer les nuisances liées habituellement au stockage de ce type de déchet (aspect, odeur, lixiviats),
• • réduire les nuisances liées au traitement des boues d’épuration et en particulier les nuisances olfactives,
• • restreindre la consommation énergétique habituellement requise pour effectuer un séchage thermique,
• • simplifier au maximum la maintenance de l'installation de manière à induire une exploitation aussi facile que possible, en y impliquant une main-d'œuvre et des compétences minimales,
• • réduire les dépenses correspondant à l'élimination de ces déchets, qu'elles soient prises en charge par les collectivités ou par les industriels.

* Commercialisé sous la dénomination Sevar.

Le procédé en cause ne vient pas remplacer les systèmes de déshydratation mécaniques existants tels que les filtres à bandes (très répandus en épuration urbaine), les centrifugeuses ou les filtres-presses à plateaux (chers aux industriels) : il vient, au contraire, compléter les filières existantes. Il peut en effet facilement s'intégrer dans la chaîne de traitement des boues pour la compléter et la finaliser comme on le voit sur le schéma de la figure 1.

Celui-ci comporte trois zones. On y trouve en zone A un dispositif de déshydratation classique utilisant les systèmes habituels ; en zone C, vient se positionner le système Sevar (qui intervient toujours sur des boues préalablement déshydratées) ; la zone B est un secteur d’optimisation qui permet le réglage du système par réincorporation de boues desséchées aux boues déshydratées pour en améliorer la siccité. La zone C est celle du procédé de séchage, pour l'utilisation duquel il faut toutefois noter qu'il est préférable de disposer de boues préalablement déshydratées au moyen de l'incorporation de polymères organiques, qui autorisent un plus large choix sur les filières d'utilisation des boues séchées :

— valorisation agricole dans tous les terrains,

— compostage facilité,

— incinération possible grâce à un P.C.I. accru.

Le systèmede séchage des boues

C'est un système à basse énergie, où les températures de séchage se situent entre 100 et 140 °C.

[Schéma : Schéma de l’installation de séchage des boues.]

Dans ce cadre, les concepteurs ont mis en œuvre des techniques basées sur les principes suivants :

• » Accroissement de la surface de contact entre les boues et l’air chaud ; pour ce faire, une filière transforme la masse compacte des boues en un matelas de « vermicelles » étendu sur un tapis métallique perméable.
• « Utilisation de l’air le plus sec et le plus chaud pour gagner les derniers points de siccité (les plus difficiles à atteindre). Le problème a été résolu grâce au séchage à contre-courant, où l’air circule depuis les boues les plus sèches vers les boues les plus humides. Ce procédé a pour effet annexe d’éviter le relargage de fines dans l’air à la sortie du système par adhésivité des particules sur les boues les plus humides, tout en réduisant les odeurs (il s’agit en fait d’une autofiltration).
• ee Réduction massive de la perte d’air chaud, grâce à un système exclusif d’épuration-recirculation de l’air de séchage : de ce fait, les gaz qui s’échappent en fin de chaîne sont réduits à leur plus simple expression.
• ee Récupération de calories grâce au retour à l’intérieur du tunnel de séchage des boues asséchées en première phase. Cette solution a pour effet annexe d’autoriser une réincorporation partielle des boues au niveau du conditionnement, en limitant au maximum la manutention des granulés (figure 2).
• « Grande souplesse d’utilisation de l’unité de séchage. En effet, grâce à une installation multidirectionnelle, les utilisateurs ont à chaque instant la possibilité de modifier le rendement de l’installation en y incorporant plus ou moins de matières sèches issues du tunnel (en tête de celui-ci), en prélevant des boues, avant pendant ou après le traitement, aux divers stades de déshydratation, pour intégrer des filières annexes dans la filière principale.

On voit sur le schéma de la figure 3 le détail de ces opérations qui comprennent les diverses opérations suivantes.

• Assèchement : système de déshydratation classique (du type filtre à bande ou centrifugeuse).
• Stade de déformation : les boues à une siccité minimale de 20 % sont extrudées sur une filière qui permet de composer un matelas de « vermicelles » offrant une surface de contact importante avec l’air chaud.
• Décharge du granulat : les boues desséchées sont évacuées sous forme de granulés.
• Désintégrateur : il s’agit d’un broyeur à marteaux destiné à broyer les granulés pour les rendre pulvérulents, afin, d’une part, de permettre une valorisation agricole du produit et d’autre part de rendre les boues séchées facilement mélangeables à des boues pâteuses non desséchées.
• Malaxage : lorsque la siccité de sortie du stade d’assèchement est insuffisante, on réutilise des boues déshydratées à la sortie du système pour en améliorer le taux de matières sèches et obtenir ainsi les 20 % indispensables à l’extrusion.
• Une autre utilisation consiste à mélanger de la même manière des boues pâteuses et de la poudre desséchées pour offrir un produit utilisable en agriculture ou destiné à l’incinération au taux de siccité souhaité par les utilisateurs.
• Installation d’air : elle distribue à l’intérieur du tunnel de séchage un air constamment régénéré, asséché et réchauffé.

Les sources d’énergie envisageables

Bien entendu, qui dit séchage dit également utilisation d’énergie, laquelle peut provenir de diverses sources :

• — biogaz issu d’une méthanisation de station d’épuration ;
• — énergie résiduelle d’une station d’incinération d’ordures ménagères ;

— énergies disponibles localement, telles que l'électricité (tarifs préférentiels) ou le gaz naturel.

D'une manière générale et sans tenir compte des cas d'espèce, pour la siccité de 1 m³ de boues de 25 à 90 % il est nécessaire de disposer d'une énergie équivalente à 552 000 kcal ; 1 m³ de gaz naturel fournit 10 000 kcal et 1 kg de fuel 9 500 kcal.

CONCLUSION

La déshydratation préalable des boues, et par conséquent le système de floculation utilisé, influencent fortement le rendement du sécheur Sevar. Il faut donc optimiser cette première phase.

Le système est évolutif : il permet, par simple adjonction d'éléments standard, d’améliorer la capacité du sécheur ou d'améliorer la siccité du produit à sa sortie. Son installation peut se faire dans tout site, grâce à son faible dégagement de gaz (recyclage de l’air chaud) et d'odeurs (respect des températures critiques de décomposition). Son exploitation ne suppose aucune compétence particulière du fait de sa simplicité et de son automatisme.